可拓学理论在东戈壁露天矿工程岩体质量评价中的应用

基于可拓学工程方法,在物元模型理论的基础上建立工程岩体质量评价的物元模型,应用可拓集合的关联函数,建立基于物元和关联函数的工程岩体可拓评价方法,对新疆东戈壁露天矿主要工程岩体质量进行评价,并与传统的“RMR、Q”法评价结果作比较.研究结果表明:得出的评价结果与现场实际相符合.工程岩体质量的可拓学评价不仅可以反映岩体属于何种质量等级,而且可以反映工程岩体与其他质量等级的“距离”,能较好的反应工程岩体的质量等级,具有较好的适用性.     

爆破扰动下露天矿边坡岩体力学参数确定

 在矿山巷道工程和边坡工程稳定性分析中,岩体力学参数选取会对结果产生重大影响。通过现场大型原位试验方法可以确定出符合工程实际的岩体力学参数,但存在工程浩大、费用高昂,受到多种环境和技术条件限制。一般采用Hoek-Browm准则对室内岩块试验获得的力学参数进行工程处理,常用的Hoek-Brown准则在处理边坡岩石力学参数都是忽略爆破震动对露天矿边坡的影响,而爆破扰动是影响稳定性和岩体力学参数的主要因素。利用非线性方程来表征受扰动修正系数K_m、K_s与完整性系数K_v之间的关系,建立了Hoek-Brown准则经验参数m_b、s的一种改进取值方法。以新疆东戈壁露天矿东边坡为例,采用Hoek-Brown准则爆破扰动下的修正公式及前人公式进行分析计算,结果表明,由该方法确定的介于扰动和未扰动之间的岩体力学参数更符合实际。     

深部硬岩岩爆预测的FDA模型及其应用

将Fisher判别分析(FDA)理论应用到深部硬岩岩爆预测中,以最大切向应力σθ、单轴抗压强度σc、单轴抗拉强度σt和弹性能量指数Wet作为影响岩爆的因素,建立以σθ/σc,σc/σt及Wet为判别因子的岩爆预测的FDA模型.以国内外15个深部岩体实例为训练样本进行训练,利用训练好的模型对冬瓜山硬岩矿山和某煤矿三水平西大巷深部开拓巷道岩爆进行预测.研究结果表明:利用FDA模型进行深部硬岩岩爆预测,结果与工程实际岩爆结果相符合,说明该方法在深部硬岩岩爆预测中具有良好的工程实用性.     

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.     

膨胀土胀缩等级分类的未确知均值聚类方法及应用

将未确知测度理论应用于膨胀土的分类问题中,建立膨胀土胀缩等级分类的未确知均值聚类分析模型;选用粘粒含量、粉粒含量、液限、塑限及塑性指数作为未确知均值聚类分析模型的判别指标;以膨胀土的15组实测数据建立各评判指标的未确知测度函数,用各分类样本平均值表示分类中心;根据信息熵理论计算各评判指标的权重,用置信度识别准则进行评判;用建立的模型对15组实测数据逐一进行检验,正确率为100%.将建立的模型对待分类的8个样本进行测试,并与实测结果进行比较.研究结果表明:预测等级与实际结果较吻合,比较客观地反映了膨胀土分类的复杂状况.     

基于未确知均值分类理论的岩爆发生和分级预测方法

为解决岩爆预测中的不确定性问题,将未确知均值分类理论应用于岩爆综合评判中,建立了岩爆发生和分级预测的未确知均值分类理论分析模型.模型选用最大切应力、单轴抗压强度、单轴抗拉强度和弹性能量指数4个指标作为岩爆发生和分级预测的判别因子.将岩爆烈度分为4个等级并作为未确知均值分类理论分析的4个类别.以国内外岩爆工程实测数据作为建立分类标准和模型的样本,以各等级的指标均值作为分类标准.求取未确知测度函数.采用信息熵确定权重,用置信度识别准则进行等级判定.将本研究建立的模型应用到隧道和矿山工程的岩爆预测中,结果表明.未确知均值分类分级预测方法预测结果与实际情况吻合较好,预测精度高,因而是岩爆发生和分级预测的一种有效方法,可在岩爆工程判别中应用和推广.     

端锚预应力锚杆作用范围研究及其应用

为分析锚固体力学效应及端锚预应力锚杆作用范围,并用以优化支护参数,提供施工指导.在挤压加固理论的基础上,利用弹性力学分析方法,建立端锚预应力锚杆锚固范围计算模型.借助Mathematic数学处理软件求得锚固范围方程.在Matlab基础上分析锚固范围方程特性,得出锚固范围与有效锚固长度和有效预应力的关系.研究表明:锚固范围随有效锚固长度和有效预应力的增加而增大;在目前矿山常用有效锚固长度和有效预应力下,最优锚固间距位于0.6～1.4m之间;锚固外区呈锥体状,锥体底面直径为最优锚杆间距,锥体高为有效锚固长度的10%,锥体底边角在7°～29°之间.将锚固范围方程应用于新城金矿的预控顶支护,得到预控顶预应力树脂锚杆锚固范围,求得最优锚杆支护间距1.2m,支护百分比79.3%,锚固外区锥体高0.19m,底边角17.6°.     

节理岩体强度参数的数值模拟及工程应用

采用数值模拟方法模拟含不同倾角层理面的岩体在抗拉、抗压试验下的破坏过程,从受力、变形和破坏的角度出发,解释节理岩体的破坏机理。在此基础上选取一种层理结构分布明显的岩样,完成常规力学参数下的实验测试与分析,并对数值模拟结果和实验结果进行比较和相关分析。研究结果表明:随层理面倾角的增大,单轴抗压强度先减小后增大,呈U型变化趋势;随层理面倾角的增大,单轴抗拉强度呈递减趋势;数值模拟结果得出单轴抗压强度和抗拉强度的各向异性系数分别为0.72和0.24;数值模拟结果与试验测试数据较吻合,为实际工程中复杂节理岩体强度参数的合理确定提供了一条新的途径。     

尾矿坝地震稳定性分析的区间模型及应用

在尾矿坝地震稳定性分析中,为适应计算参数本身具有的随机性和未确知性,将计算参数转换成盲数形式;针对尾矿坝地震稳定的极限平衡分析问题,提出一种计算尾矿坝安全系数的新方法,并将该模型应用到某尾矿坝的地震稳定性分析中。实际分析结果表明:运用盲数运算法则可以计算稳定性系数在不同取值区间内的可信度,克服了传统方法描述过于绝对化的问题,为判断尾矿坝的稳定状态提供了更全面的依据;该尾矿坝边坡安全系数低于1.3的可能性为13%,即在发生烈度为Ⅶ度的地震时该尾矿坝安全的可能性为87%,失稳的可能性较小,与实际情况相吻合;盲数理论在尾矿坝地震稳定性分析中能更好地考虑参数的不确定性,完善了尾矿坝稳定性分析理论,为尾矿坝稳定性的分析提供了一条新的途径。     

影响微震震源定位精度的主要因素分析

 微震震源坐标是微震监测最基本和最重要的参数之一,定位精度的高低直接影响着微震分析的结果。研究分析了微震震源定位精度的影响因素,台站误差,速度误差及由优化算法带来的误差。采用优化算法确定震源的坐标及震源事件的发生时间时,不同算法求解的源坐标值相差很大,为此,如何选取合理的优化算法意义重大。将麦夸特法(LM)、简面体爬山法(SM)、准牛顿法(QN)、最大继承法(MIO)、自组织群移法(SOMA)、麦夸特法与全局优化算法(LM-GO)、简面体爬山法与全局优化算法(SM-GO)、准牛顿法与全局优化算法(QN-GO)、最大继承法与全局优化算法(MIO-GO)应用到震源定位中,分析不同算法对震源定位精度的影响。研究发现单纯使用MIO、QN、LM很容易陷入局部最优值,选用时应慎重,联合使用全局最优算法可以显著提高定位精度。SOMA、SM-GO、MIO-GO、LM-GO计算结果较为稳定,定位精度高,建议在声发射源与震源定位时优先选用。