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.     

岩体可爆性分级的未确知均值分级方法及应用

将未确知测度理论应用到岩石可爆性分级问题中,提出未确知均值分级方法,建立岩石可爆性分级的未确知均值分级模型;选用岩石容重、岩石抗拉强度、岩石完整性系数作为分级模型的判定指标;以14种岩石的实测判定指标建立分类判别指标的未确知测度函数,并求得各分级样本指标的平均值和单指标测度矩阵;根据信息熵理论确定各指标的权重,利用置信度识别准则对岩石进行判定分级。利用该模型对矿区岩石进行分类预测,并与实测结果进行比较。研究结果表明:利用岩石可爆性分级的未确知均值分级模型所得预测结果与实测结果相吻合,准确率达100%为岩石可爆性分级提供了一条新的途径。     

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.     

未确知测度模型在膨胀土判别分类中的应用

基于未确知测度空间理论,建立了未确知测度评价模型,并将此理论模型应用于膨胀土的膨胀性判别和分类。研究采用信息熵确定膨胀士胀缩性指标的权重、建立了指标权重和实测值的关系。同时还将置信度的概念应用于膨胀土判别分类的标准中。与模糊综合评判、灰色聚类分析等评判方法比较,未确知测度评价模型严谨、应用方便,非常适合膨胀土的判别分类。     

基于未确知聚类的隧道涌水类别判别方法

 以国内8 条隧道的涌水量原始数据作为研究样本,将其进行分类。运用未确知测度预测方法,选取年降水量、地质-水文地质条件、地表汇流条件及地表水体补给条件4 项主要影响因素作为评价指标,建立了可行的未确知测度模型。经验证,未确知测度预测判别方法的正确率高,可以迅速判别隧道涌水所属的类别,为隧道涌水量的类别判别提供了一种新方法。     

隧道坍方风险评价的未确知测度模型及工程应用

针对隧道塌方中风险等级评价中存在许多不确定性影响因素,借鉴未确知测度理论,将隧道塌方与其影响因素之间的关系作为未确知系统,提出隧道塌方风险预测的未确知测度模型,分析影响坍方诱因,选取围岩级别、开挖跨度、埋深、偏压角度、地下水状况、施工水平共6个实测指标作为隧道塌方风险预测的主要影响因子,以武广(武汉—广州)客运专线浏阳河隧道为例,构造适于隧道塌方风险预测指标的测度函数;同时引入信息熵理论确定各指标的权重,依照置信度识别准则对其风险等级进行判定,得出隧道塌方风险分级的评价结果。将已建立的未确知测度评估模型应用到青山岗隧道和马鞍山隧道坍方风险评估中,并与工程实际情况进行对比。研究结果表明:该评价方法能解决隧道塌方中风险等级评价中诸多因素不确定性问题,可在实际工程中进行推广。     

基于未确知测度模型的尾矿库溃坝风险评价

针对尾矿库溃坝风险分级预测评价中诸多因素不确定性问题,应用未确知测度理论与尾矿库溃坝风险评价标准并结合工程实际,根据尾矿库溃坝的特点及成因,选取防洪设计标准等16项未确知测度函数评价指标,建立尾矿库溃坝风险分级预测的未确知测度评价模型.根据广东省大宝山矿业有限公司槽对坑尾矿库的实际情况建立各评价因子的未确知测度函数,对其进行定量分析,并利用信息熵计算各评价指标的权重,依照置信度识别准则进行等级判定,最后得出尾矿库溃坝风险评价分级预测的评价结果.研究结果表明:该方法不仅能给出尾矿库运行期的安全等级,并且能够更客观地反映尾矿库工程运行危险源的情况,为尾矿库溃坝危险性的评价提供了一种新的评价方法.     

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.     

岩体可爆性未确知测度分级模型研究与应用

基于未确知测度计算理论和熵权方法,建立岩体可爆性未确知测度分级模型.首先选取岩石抗压强度、抗拉强度、粘聚力、弹性模量、岩石质量指标(RQD)作为岩体可爆性分级指标,构建合理的未确知测度函数,然后根据测度函数,采用信息熵理论计算各岩体可爆性分级指标的未确知测度,得到可爆性综合测度;最后采用置信度判别准则对可爆性综合测度进行识别评测,完成岩体可爆性未确知测度分级评测.将该模型应用于福建上杭紫金山金铜矿岩体可爆性的分析,从而选择合理的露天台阶深孔爆破炸药单耗,为低成本规模化开采矿石资源提供理论依据.研究表明:岩体可爆性未确知测度分级模型是一种科学合理的岩体可爆性分级方法,确保了评测对象信息的完整性和评测结果的客观性、准确性、可靠性,为工程爆破岩体可爆性分级提供了一种新思维,具有工程实践指导意义.     

基于过采样和客观赋权法的岩爆预测

为解决基于机器学习的岩爆预测中存在的数据不均衡问题,提高模型泛化能力,进而提高岩爆预测性能,该文构建了由246组岩爆案例组成的岩爆预测数据集,优选了单轴抗压强度与单轴抗拉强度之比、最大切应力、最大切向应力与单轴抗压强度之比、单轴抗压强度、单轴抗拉强度、弹性能指数6个常用岩爆等级判别特征.通过引入9种经典机器学习算法,建...     

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。     

岩爆灾害的灰类白化权函数聚类预测方法

岩爆是高应力岩石地下工程中的地质灾害.将岩爆与其影响因素之间的关系作为灰色系统,提出采用灰类白化权函数聚类的预测方法对岩爆灾害进行预测.选取岩石弹性能量指数、脆性系数和围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度的比值作为岩爆灾害预测的主要影响因子,并构造了适于岩爆预测的各聚类指标的白化权函数.采用本文提出的方法对国内外一些岩石地下工程实例进行了分析,并与工程实际情况进行了对比,研究结果表明,本文提出的基于灰类白化权函数聚类的岩爆灾害预测方法具有较高的预测精度.     

地下工程岩爆灾害预测的属性综合评价模型

 针对地下工程岩爆灾害预测各种方法的局限性以及预报准确率低的现状,基于属性数学理论与方法,选取围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度之比、脆性系数和弹性能量指数作为岩爆灾害预测的主要评价指标,建立了岩爆灾害预测的属性综合评价模型,对岩爆的发生与否及其烈度进行了预测。应用属性数学理论,构造了各评价指标的属性测度函数,并利用相似数定义相似权的方法确定各指标的权重以计算综合属性测度,最后应用置信度准则进行属性识别,给出评价结果。以10 组典型地下工程为例,对该模型进行了验证,结果表明,该模型评价结果与实际情况有较好的一致性,验证了属性综合评价在岩爆灾害预测中的可行性和适用性,为地下工程岩爆灾害的预测提供了一种新途径。     

基于机器学习可解释性算法的岩爆指标分析

为探究弹性能指数、应力系数、脆性系数、埋深四种岩爆指标与岩爆等级之间的相关关系,解决复杂机器学习算法的黑盒问题。本文引入LIME(local interpretable model agnostic explanations)算法,完善岩爆机器学习预测过程中的可解释性。文章搜集国内外190组岩爆实例工程构建数据集经过预处理后,通过9种机器学习算法比较获得最优算法并采用贝叶斯优化获得算法最优参数,建立岩爆预测模型。基于LIME可解释性算法,对四种岩爆指标进行相关、回归及阈值分析,最后采用弹性能指数及应力系数两种指标阈值对终南山隧道竖井工程进行岩爆预测。研究结果表明：(1) 岩爆等级与弹性能指数、应力系数呈线性相关,且弹性能指数线性关系更明显;(2) 岩爆等级与脆性系数、埋深呈非线性相关,且脆性系数非线性关系更明显;(3) 4个岩爆指标对岩爆等级影响程度依次为：弹性能指数、应力系数、埋深、脆性系数;(4) LIME算法可以准确地表达岩爆等级与岩爆指标之间的相关关系且得到的两种指标阈值与终南山隧道竖井工程实例具有一致性。     

基于多重判据的高楼山隧道岩爆倾向性判别

为探究不同层理倾角对岩体岩爆倾向性的影响,以武九高速土建工程高楼山隧道的层理灰岩为研究对象,通过室内单轴加载与加卸载试验,结合弹性应变能岩爆指标、临界埋深岩爆指标、陶振宇岩爆指标和Russense岩爆指标对不同层理角度的岩样进行了岩爆倾向性综合分析.结果表明:不同岩爆指标的判别结果之间存在一定差异;层理角度对岩爆倾向性有显著性影响,当层理角度为60°时岩爆倾向性最高,层理角度为45°时岩爆临界埋深最浅;基于多重判据的岩爆倾向性判别法为在具有层理结构岩体的地下工程中进行岩爆灾害的预测预报提供了有益参考.     

基于改进层次法与CRITIC法的 多维云模型岩爆预测

在高地应力区域,岩爆是严重影响地下工程建设的重大地质灾害,如何进行有效而准确的岩爆预测是有待解决的问题.综合考虑指标数据的客观信息和岩爆预测中主观评判、决策的重要作用,采用改进层次分析法和基于指标相关性的CRITIC法分别获得各指标的主观权重和客观权重,并依据最小鉴别信息原理进行融合,求得综合权重.对原始云模型和预测指标分类区间进行修正,弥补原始云模型对等级区间均值过于敏感的不足,并通过云算法生成各指标的等级综合云模型.最后,通过岩爆实例验证模型的可靠性和有效性,并与熵权-云模型、CRITIC-云模型和集对分析-多维云模型对比.结果表明:该模型可以描述区间值指标的各种不确定性,快速、有效地判定岩爆烈度等级.     

冲击地压发生前微震活动时空变化的分形特征

矿山微震活动隐含着冲击地震趋势的信息，根据分形几何学观点研究了门头沟煤矿冲击地压发生前微震活动的时间分维特征，结果表明，冲击前微震信息的时间分维可以作为冲击地压的预测指标之一。     

深埋公路隧道高地应力场特征分析及岩爆预测

深埋隧道岩体中有较高地应力,在岩石强度较高的围岩处易发生岩爆,影响围岩稳定性。笔架山公路隧道埋深大,为降低其安全建设风险,本文通过工程区岩样岩体力学实验对围岩性质进行研究,结合地应力资料建立三维有限元地质模型反演隧址区地应力场,最终利用谷-陶岩爆判据和强度应力比岩爆判据对笔架山隧道岩爆状态进行预测。结果表明：隧道工程区内岩体有中等-强烈岩爆倾向;隧道沿线地应力场由自重应力场主导,大多数区段岩体处于极高应力状态,且水平最大主应力与隧道夹角较小,有利于围岩稳定;开挖后沿线围岩最大主应力峰值为63.2MPa,均发生在断面侧壁,因此在该部位发生岩爆的可能性较大;隧道沿线24%区段有发生岩爆的可能,且以中等-高岩爆活动为主,岩爆预测结果可为隧道开挖施工和灾害防治提供参考。     

用声波速度预测岩石单轴抗压强度的试验研究

声波速度是一项较好反映地层岩石综合物理性质的声学指标,被广泛应用于石油勘探开发工程的各个专业技术领域。在扼要叙述室内测定岩石声波速度、单轴抗压强度试验方法的基础上,重点介绍了利用回归分析方法,研究声波速度与岩石单轴抗压强度相关关系、地面声波速度与井下测井声波速度相关关系的数据分析处理过程和获取的定性定量结论。在综合分析研究的基础上,介绍了以方便现场工程应用为目的所建立的利用测井声波速度预测岩石单轴抗压强度的数学模型及其预测剖面。作为一项试验研究的专题内容,在文章的结论部分阐述了对该项研究成果的应用前景。