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.     

深埋地下工程岩爆烈度分级预测的RS-功效系数模型

岩爆是深埋地下工程施工过程中常见的动力破坏现象,易造成重大经济损失和人员伤亡,对其进行有效预测预报一直是地下工程界迫切需要解决的难题。在系统分析影响岩爆发生的相关因素的基础上,选取切向应力与岩石单轴抗压强度比??/?c、岩石单轴抗压强度与抗拉强度比?c/?t、弹性变形能指数Wet和岩石脆性指数Is建立评价指标体系,并基于粗糙集理论,将各指标的权重问题转换为由现场实测数据来求解各指标属性重要性问题。然后,基于社会经济学中广泛应用的功效系数法,针对各指标对岩爆的影响特征,构建其功效函数,最终建立岩爆烈度分级预测的RS-功效系数模型,对岩爆发生可能性及其烈度进行预测预报。运用所建模型对国内外一些典型地下工程岩爆实例进行分析计算,并与集对分析模型、物元可拓模型评判结果对比分析。研究表明:RS-功效系数模型评价结果可靠、精度较高且现场可操作性强,具有良好的工程应用前景。     

约简概念格与模糊优选在地下工程岩体质量评判中的应用

为了对地下工程岩体质量进行正确评判并提高评判效率,利用约简概念格对影响地下工程岩体稳定性的5项指标进行约简。5项指标分别为岩石质量指标、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。以广州抽水蓄能电站1期地下工程岩体17组实测数据和8组插值数据作为学习样本,利用约简概念格对指标约简后得到岩石质量指标、岩石单轴饱和抗压强度和结构面强度系数这3项指标,用模糊优选法对约简后样本进行岩体质量评判,评判结果与实测结果吻合,然后将该模型用于该电站2期地下工程岩体质量评价。研究结果表明:利用约简概念格与模糊优选构建的模型的评判结果和粗糙集-逼近理想解的排序法(RS-TOPSIS)、突变级数法、人工神经网络(ANN)和支持向量机(SVM)的评判结果一致。利用约简概念格与模糊优选构建的模型减少了评判所需的指标,提高了评判效率。     

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.     

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。     

地下工程岩体质量评判的三支决策方法

为了提高地下工程评判效率,利用三支决策的方法对地下工程岩体稳定性进行质量评判.首先利用模糊相对比较决策对地下工程岩体进行总体排序;其次通过贝叶斯决策规则做出期望损失最小的决策;然后用三支决策对地下工程岩体质量评判,得到分级结果;最后将该模型运用到实际工程中,验证该评判模型的科学性和可行性.为以后计算机在岩体质量评判中更为深入的应用打好理论基础.     

功效系数法在确定岩体优势面中的应用

根据岩石优势结构面确定的特点,提出了一种既可以考虑结构面数量优势又可以考虑结构面质量优势的确定岩体优势面的新方法:改进功效系数法.总结出了结构面评价的6组重要优势指标,并对改进功效系数法中的各个指标评价档次的选择进行了讨论.实例验证结果表明,新方法是合理有效的.     

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。     

基于熵权属性识别模型的岩体可爆性分级评价

为克服在岩体可爆性分级评价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Shannon熵理论客观地确定可爆性评价指标的熵权系数,并结合属性识别理论,建立工程爆破中岩体可爆性分级判别的属性识别模型;选取岩石的密度、抗拉强度、冲击动载强度以及岩体完整性系数作为属性识别的判别指标;以14组岩体实测数据进行分级判别,建立属性空间矩阵并根据信息熵理论计算各评判指标的权重,计算属性测度,利用置信度准则和评分准则对模型进行识别。研究结果表明:熵权属性识别模型可以有效地解决岩体可爆性难易程度的评判问题,且评价结果合理,为工程爆破中岩体可爆性分级评价提供了一条新思路。     

可拓方法在地下工程岩体质量评价中的应用

基于物元理论和关联函数,将可拓理论引入到岩体质量等级评价当中,建立了岩体质量评价的可拓模型.以RMR评价方法为基础选取能够反映工程特性的评价指标,对某矿山工程岩体质量进行了可拓理论评价,引入改进的AHP法求解指标权重,避免了权重求解过程中人为主观因素影响过多的弊端.通过与传统的RMR评价方法对比分析,证明将可拓学运用于岩体质量等级评价是合理可行的,且分级结果具有更加直观的特点.表4,参10.     

基于地下深部工程岩体特性的RMR系统修正

地下深部工程岩体具有典型的高地应力、高温、高地下水压场特性,地下水、岩石流变、地温和地应力的存在会造成岩体质量下降,因而在对深部工程岩体质量进行评价时,需要根据其特性对传统的浅部岩体质量评价方法即岩体等级(RMR)系统进行修正。通过引入岩体的水弱化修正系数Rw、热弱化修正系数Rθ和岩石流变弱化修正系数Rt对岩石的单轴抗压强度σc进行修正,同时增加地应力修正项P7,并对分类指标P1,P2,P3和P7进行连续性修正,获得符合深部岩体工程围岩质量评价实际状况的修正RMR系统。研究结果表明:随着岩石含水率、温度、荷载历时和地应力的增加,采用修正的RMR系统得到的岩体质量评分值比传统的RMR系统岩体质量评分值低,岩体质量等级略下降,所得结果与深部地下工程岩体状况更吻合。     

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。     

工程岩体质量分级的数量化理论Ⅱ判别模型及应用

为快速准确地对岩体质量进行分级，采用数量化理论Ⅱ建立了工程岩体质量判别模型。案例一中选取岩石单轴抗压强度、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系数作为评价指标，案例二中选取回采巷道巷道埋深、巷道跨度、直接顶与煤层厚度之比、围岩单轴抗压强度、围岩节理裂隙发育程度和围岩松动圈尺度作为评价指标，分别对案例一、案例二中不同工程岩体实测样本进行训练，构建相应的线性判别函数，确定各类岩体样本在6维空间中所对应的样本中心点；用建立的模型对训练样本进行判别并对未知样本岩体质量等级进行了预测。案例一中判别正确率为100％，且10个预测样本中只有1个发生误判，案例二中判别正确率为93.3％。研究结果表明：该模型判别过程简单，具有较高的判别正确率，可以作为一种行之有效的岩体质量分级方法在岩体工程中推广应用。     

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。     

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。     

地下工程围岩稳定性评价的熵权系数法

针对地下工程围岩稳定性评价问题,综合考虑影响围岩稳定性的主要因素,提出围岩稳定性综合评价的熵权系数方法,并建立基于熵权系数法的围岩稳定性综合评价模型.基于该模型,对工程实例进行熵权系数法综合评价,得到与可拓学方法和模糊模式识别直接法基本一致的评价结果.结果表明,基于熵权系数法基本原理的围岩稳定性综合评价模型,可以应用于地下工程围岩稳定性的评价,且评价结果可靠、合理.     

基于云模型的坝基岩体质量综合评价

针对坝基岩体质量评价过程中存在的模糊性和随机性问题,在分析各项影响因素及其分级标准的基础上,提出了基于云模型的坝基岩体质量综合评价方法.首先通过构建前、后件云模型和云的不确定性推理,将各项评价指标的定性评语量化为具体分值.然后结合各项评价指标的权重系数计算待评价坝基岩体的综合得分.最终根据综合得分判定其质量等级.实例分析和对比研究结果表明,运用所提方法评价坝基岩体质量是可行的,且计算步骤简单、易于编程实现,为评价坝基岩体质量提供了新的思路和手段.     

基于粗糙集理论的膨胀土分级模型及应用

将粗糙集理论与模糊集理论相结合并应用于膨胀土分级问题中,利用粗糙集中的知识约简方法挖掘评价指标.把权重问题转成粗糙集理论中属性重要性问题,建立了关于膨胀土分级评价的关系数据模型。将评价结果与实际的评价结果对比分析,研究结果表明：预测等级与实际结果吻合,比较客观地反映了膨胀土分类的复杂状况,且该方法操作简单。     

公路隧道岩体质量分级的模糊层次分析法

建立公路隧道岩体质量分级的模糊层次分析法（AHP）,对影响公路隧道岩体质量分级的各因素进行分析和调整,建立层次关系,构造阶层结构;采用模糊理论建立正倒值矩阵,计算各因素权重,建立各因素评分准则,根据专家调查与力学试验等方式确定各因素得分,采用逻辑运算计算综合评分,进而评判隧道岩体级别;给出模糊层次分析法算法流程,应用于常德一张家界高速公路关口垭隧道（44个试验断面）,将评判结果与传统的RMR岩体分级结果进行对比分析。研究结果表明,采用本方法进行岩体分级,43个断面与开挖实际情况吻合,而采用RMR方法仅36个断面接近实际情况;公路隧道岩体质量分级的模糊AHP法克服了传统方法固定评价因素和固定评分方式的缺陷,可以动态地选取评价因素,减少评分的主观性,评价结果更接近工程实际,为隧道、地下工程、边坡等的岩体质量分级研究提供了一种新的思路。