巷道岩体质量分类的距离判别方法及应用

将距离判别分析法应用于岩体质量等级判别与分类中,建立了岩体质量综合评判的距离判别模型。模型选取岩石质量指标、单轴饱和抗压强度、完整性系数、纵波波速、结构面摩擦因数和弹性抗力系数等6个指标作为判别因子;以洞室围岩实测数据作为训练样本,建立相应线性判别函数对待判样本进行分类。研究结果表明:距离判别分析模型是岩体分类的一种有效方法,可以在实际工程中应用。     

岩体分级的多分类有序因变量Logistic回归模型

将多分类有序因变量的Logistic回归分析引入到岩体质量分级问题中,以影响岩体级别的单轴抗压强度、岩体声波纵波速度、体积节理数、节理面粗糙度系数、节理面风化变异系数和透水性系数为自变量,岩体级别为响应变量,以工程实测岩体质量数据作为统计样本,建立了岩体分级公式。对模型进行了拟合优度检验、模型的有效性检验、预测能力的检验,研究结果表明：Logistic逐步回归分析得到的回归模型性能良好,回判估计的误判率为零,预测精度高。相比距离判别分析模型,回归分析模型在现场岩体分级更加方便,回判的误判率更低,另外模型能输出岩体属于各级别的概率,为工程设计人员提供更多的岩体质量信息;相比普通的回归分析,多分类有序因变量 Logistic回归更适于响应变量为有序多类别的岩体分级问题,因而岩体分级的多分类有序因变量回归模型是一种更优的岩体分级方法。     

深部巷道岩爆加权距离判别法模型的分析和应用

根据距离判别理论,以巷道最大切向应力和岩石单轴抗压强度的比值、岩石单轴抗压强度和岩石单轴抗拉强度的比值以及弹性能量指数为判别因子,并应用主成分分析法计算权矩阵,建立加权距离判别模型。利用冬瓜山铜矿深部岩体工程实例为学习样本进行训练,通过判别模型的学习功能确定岩爆与其各影响因素之间的复杂关系。用该模型对金川深部岩体工程进行判别,其结果与实际情况基本一致,说明此模型对深部岩体工程岩爆的预测具有较强的实用性。     

基于熵权属性识别模型的岩体质量分级研究

 为克服岩体质量分级中确定评价指标权重系数带有专家打分的主观偏向性,利用熵理论客观地确定岩体质量分级评价指标的熵权系数,结合属性识别理论,建立岩体质量分级判别的属性识别模型。模型选取岩石单轴抗压强度、RQD 值、结构面间距、结构面摩擦系数、岩体钻进速度和岩体声波速度6 个参数作为岩体质量分级综合评价指标,以三山岛金矿7 个采场为研究背景,建立岩体质量分级的属性识别模型,根据信息熵理论计算各评判指标的权重,计算各指标属性测度,利用置信度准则和评分准则,预测岩体质量排序和等级。研究结果表明,属性识别结果较RMR 法更准确,评价结果客观、可信。     

基于粗糙集和改进功效系数法的岩体质量评价

将改进的功效系数法应用于地下工程岩体质量评价中,选取岩石质量指标、岩体完整性系数、结构面强度系数、岩石单轴饱和抗压强度和地下水渗水量作为主要评价指标,对30组现场典型数据样本进行学习.运用粗糙集理论确定各指标的权重,建立地下工程岩体质量评价的粗糙集和改进功效系数法模型,并应用到实际工程岩体质量评价中.结果表明:建立的粗糙集和改进功效系数法模型原理简单,对岩体质量分级的准确率为90%.将该模型应用到广东抽水蓄能电站地下工程岩体质量分级,评价结果与实际情况符合较好.     

围岩稳定性评判的支持向量机多分类模型

围岩稳定性评判对指导地下工程的设计和施工具有非常重要的意义.引入支持向量机多分类方法,进行围岩稳定性分类.选用影响围岩稳定性的因素,岩石质量指标、岩石单轴饱和抗压强度、完整性系数、结构面强度系数和地下水渗水量等5项指标作为模型的判别因子,建立了围岩稳定性分类的支持向量机模型.以围岩实测数据作为学习样本进行训练,建立相应判别函数对待判样本进行分类.结果表明,支持向量机模型分类性能良好,预测精度高,是围岩稳定性分类的一种有效方法,可以在实际工程中进行应用.     

未确知均值分级方法及在回采巷道围岩分类中的应用

为将未确知数学理论应用到回采巷道围岩分类问题中,提出了未确知均值分级方法,建立回采巷道围岩分类的未确知均值分级模型.从巷道地压显现的特点及支护的难易程度两方面选取了6个主要影响因素,如巷道埋深、跨度、直接顶与煤层厚度的比值、围岩强度、围岩节理发育程度,松动圈大小作为判别指标,利用30组巷道围岩实测数据建立回采巷道围岩分类的未确知均值分级分析模型.应用该模型对平顶山矿区4条回采巷道围岩进行了分类预测.结果表明,预测类别与实际类别相吻合,这说明用该模型研究巷道围岩类别具有良好的实用性和有效性.该方法可为回采巷道围岩的分类提供一种新思路.     

Fisher判别法在综放回采巷道支护形式选择中的应用

 将Fisher判别分析法应用于综放回采巷道支护形式选择中,建立了综放回采巷道支护形式选择的Fisher判别分析模型,选取围岩强度、煤层强度、巷道埋深、围岩节理裂隙发育程度、采动影响系数、顶煤厚度、护巷煤柱宽度和断面面积8项指标作为Fisher判别分析模型的判别因子,以15组综采巷道围岩及支护实测数据作为学习样本进行训练,建立相应的判别函数对待判样本进行分类.研究结果表明,Fisher判别分析模型分类性能良好,预测精度高,回判估计的误判率很低,是一种综放回采巷道支护形式选择的有效方法.     

岩体质量分级的组合赋权云模型

岩体质量分级是一个复杂的工程决策问题,不仅具有模糊性及不确定性特征,而且用于分级评价的因子权重难以准确确定。基于云模型处理模糊性和不确定性问题的独特优势,同时借助组合赋权技术,提出组合赋权-云模型的岩体质量分级评价模型。该模型选用岩石单轴抗压强度σc,岩石质量指标RQD,结构面间距Jd,结构面摩擦系数f,岩体钻进速度T及岩体声波波速V作为岩体质量等级评价因子,根据单指标岩体质量分级标准计算各评价因子隶属于不同岩体质量等级的云数字特征。同时,以相关岩体质量分级案例为对象,在德尔菲法及变异系数法求得的评价因子权重基础上,基于距离函数约束思路获得组合赋权后的评价因子综合权重。再依据正向正态云发生器,得到待评案例样本的综合确定度,由最大综合确定度判定岩体质量等级。云模型应用结果与其他评价方法应用结果对比分析表明,组合赋权-云模型在岩体质量分级应用中具有良好的适用性和可靠性,为岩体质量分级评价提供了一种新思路。     

隧洞岩体质量分级的支持向量机方法

将支持向量机应用于岩体质量等级分类中,采用工程中适用性强的指标如岩石质量指标、完整性系数、单轴饱和抗压强度及结构面摩擦因数,作为判别因素. 选用径向基核函数进行训练,通过交叉验证确定最佳模型参数,建立了岩体质量分级模型. 该模型采用成对分类方法构建多类分类模型,与已有文献采用一对多分类法构建支持向量机多类分类模型相比,不可分区域减少很多,即模型分类精度提高显著. 将该模型应用于工程实例,结果表明预测结果与工程勘测结果完全吻合,证明了支持向量机岩体质量分级方法的有效性.     

深部开采岩爆预测的神经网络方法

岩爆是深部高地应力岩石地下工程中的一种常见灾害,其影响因素之间存在着极其复杂的非线性关系。在综合分析基础上,选取开采深度、围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度比值、岩石单轴抗压强度和抗拉强度比值、岩石冲击性倾向指数作为岩爆预测的评判指标。应用人工神经网络方法,建立了岩爆预测的计算模型,利用国内外一些深部开采、岩石地下工程资料作为学习样本和测试样本对模型进行训练。该模型成功应用于某矿巷道的岩爆预测,预测结果与实际情况一致,此研究为深部开采岩爆预测提供了新的途径。     

围岩质量综合评判模型和大坝建基面优选模型的建立

阐述了岩体质量及其影响因素的复杂性和不确定性，采用模糊数学方法建立了考虑岩石单轴抗压强度，RQD，裂隙间隙，裂隙面粗糙度系数，裂隙水压力与最大应力比值的5因素洞室围岩综合评判模型，以及考虑岩体纵滤波速，完整性系数，变形模量，均一性系数，RQD，裂隙间距，承压水顶板岩体自重应力与承压水头比值的7在坝建基面模糊优选模型。     

基于岩石节理分形特性的岩体稳定性智能辨识

 调查国内大量矿山地质资料,分析其矿岩节理裂隙数据,采用分形理论揭示岩体节理间距和产状分布的分形特性.采用混沌算法优化神经网络,建立矿岩稳定性与其岩石单轴抗压强度、单轴抗拉强度、内摩擦角、内聚力、弹性模量、岩体节理间距分形维数和节理产状分形维数的智能辨识模型,寻求岩体判别新方法.研究表明,岩体节理间距分形维数和产状分布分形维数可反映岩体节理空间分布的整体信息;节理间距分形维数越小,岩体完整性越好;产状分布分形维数越低,节理分散程度越小;即二者分形维数越小,岩体稳定性越好.智能辨识模型可以根据矿岩力学参数、岩体节理分形特征,预测不同地质条件下的岩体质量,为工程支护设计及施工提供依据.     

地下洞室中裂隙岩体围岩稳定性研究的模糊信息优化处理方法

基于地下洞室工程中裂隙岩体围岩分类及稳定性分级的实际资料,选取岩石单轴抗压强度、岩体ＲＱＤ值、裂隙间距、声波纵波波速等重要影响因素,运用模糊信息优化处理技术,建立了一套裂隙岩体围岩稳定性分级的评价方法;并应用于某水电工程地下厂房的围岩稳定性评价,体现了该方法简单、快速的特点。     

基于熵权法和理想点法的围岩稳定性评价

 为合理地对围岩评价分类,结合当前围岩稳定性分析方法的优劣,研究采用围岩6 个评价指标：岩石单轴饱和抗压强度Rc、围岩质量指标RQD 值、结构面摩擦系数Jf、节理间距Jd、地下水状态W、完整性系数Kv建立评价模型,将围岩稳定状态划分为5 个等级。选用理想点法计算围岩的贴近度,以此衡量围岩的稳定性强弱,通过熵权理论确定评价体系中相应指标的权重,该模型便于实现计算机处理。工程应用表明,基于熵权法和理想点法的判别模型与BQ 法评价结果相一致,能够很好地反映围岩的稳定状态,可为工程实践提供科学依据。     

地下工程围岩稳定性分类的突变级数法研究

提出基于突变级数理论的地下工程围岩稳定性分类的评价方法.根据突变级数理论,对影响地下工程围岩稳定性的因素(包括岩石质量指标、岩石单轴饱和抗压强度、完整性系数、结构面强度系数和地下水渗水量)进行多层次分解,对数据进行归一化处理,结合突变理论与模糊数学理论,进行综合量化运算,得到最后的评价类别.利用广州抽水蓄能电站一期工程的12个实测数据和插值法得到的18个学习样本,建立地下工程围岩稳定性分级的突变级数模型,并用于电站二期工程22处围岩的稳定性分类中.研究结果表明,突变级数法的判别结果比较符合实际,并与人工神经网络法、支持向量机法判别结果较一致,为地下工程围岩稳定性分类提供了一种新方法.     

基于组合赋权法与云模型坝基岩体质量评价

利用组合赋权法与云模型对坝基岩体质量分级进行了评价,主要采用6项评价指标:岩石单轴饱和抗压强度、结构面间距、RQD、完整性系数、声波纵波速度和地应力修正系数,以金沙江旭龙水电站坝基岩体作为实例进行了质量评价.通过偏好系数法将优序图法和熵值法组合,利用云数字特征值建立岩体质量各评价因子的云模型,并得出岩体样本各评价因子对应的确定度,综合确定度最大值对应等级为岩体的质量等级.利用云模型的评价结果与传统的BQ分级法和可拓理论的评价结果进行比较验证,云模型具有可操控性和较高分类精度,能够精确地表达出岩体质量的综合确定度.     

勘探阶段可采煤层顶底板岩体质量分类模型

提出了在煤田勘探阶段利用主要物理力学性质指标和岩体质量指标进行可采煤层顶底板岩体质量分类的模型.以新疆伊犁州尼勒克县某煤矿为研究背景,选取了天然单轴抗压强度、饱和单轴抗压强度、天然抗拉强度、饱和抗拉强度、天然抗剪强度、饱和抗剪强度、天然密度、含水率、孔隙率、软化系数和RQD值等11项因子作为分类指标,以该煤矿8个可采煤层顶底板的50组岩样样品作为学习样本,首先采用因子分析和Q型聚类分析方法对样品进行综合评价分类,分类结果理想;然后分别计算每一类别样品11项分类指标的平均值并进行对比分析,结果表明,11项指标选取合理;最后采用Fisher判别分析方法对50组样品进行训练,建立了相应的Fisher判别模型,经检验正确率达到98%;将该判别模型应用到乌鲁木齐市某一煤矿对岩样进行分类,其分类结果与神经网络模型、因子和聚类联合分析的分类结果一致,有3个分类结果与规范分类出现偏差,经分析认为新建的判别模型分类结果更为真实可靠.     

基于RS-TOPSIS法的地下工程岩体质量评价

将逼近理想解的排序法(TOPSIS)运用于地下工程岩体质量评价问题中,选用岩石质量指标、岩石单轴饱和抗压强度、岩体完整性系数、结构面强度系数和地下水渗水量5个影响因素作为地下工程岩体质量评价指标.基于粗糙集理论(RS),通过计算评价指标与评判结果的粗糙依赖度确定评价指标的重要性.以广州抽水蓄能电站1期地下工程岩体17组实测数据和13组插值数据作为学习样本,依据单指标分类区间下限构造5个不同等级的典型样本,通过计算典型样本与正理想解的相对贴近度来确定分类区间,建立RS-TOPSIS地下工程岩体质量评价模型,并逐一对30组学习样本进行回检,正判率为96.7％.将建立好的评价模型运用于该电站2期地下工程岩体质量评价.研究结果表明:采用地下工程岩体质量RS-TOPSIS评价方法获得的结果与突变基数法、BP神经网络法以及支持向量机法评价结果相吻合,该方法具有工程实用价值,可以运用于地下工程岩体质量评价.     

深部岩体工程围岩质量评价的IRMR法研究

通过采用连续性细化方法,考虑高压地下水和高地温对岩体力学性质的影响,分别引入地下水和地温弱化系数,对传统RMR法中的岩石单轴抗压强度、岩石质量指标和节理间距这3个评价指标的评分标准进行修正,获得3个评价指标和其对应分值之间的非线性连续回归方程;根据深部岩体工程中地应力与岩石强度特征值之间的关系,定义岩体损伤破坏危险度系数,且建立该系数和岩体质量评分修正值之间的对应关系,由此获得适用于深部岩体工程围岩质量评价实际的IRMR法,并用实例验证了该法评价结果的合理性和有效性。