基于有限区间联系云的围岩稳定性评价模型

围岩稳定性评价指标分布具有有限区间分布和等级边界模糊特性。基于联系数理论和云理论的耦合方法,探讨了能考虑指标区间分布特点和级别界限模糊转换特性的围岩稳定性分类联系云模型。首先探讨了有限区间内的联系云模型,以描述有限区间内的围岩稳定性分类指标的模糊性和转换态势,结合样本指标权重和联系概率概念分析实测评价指标对各等级的综合确定度,判定了样本的围岩稳定性级别。实例应用和与其他方法对比分析结果表明,该模型应用于围岩稳定性评价是有效可行的,取得较好效果,且弥补了理想云模型不能整体描述有限区间分布的指标间确定和不确定关系的缺陷,拓广了云模型应用的适应性。     

基于组合赋权的有限区间云模型底板突水风险性评价

为了实现突水危险等级的准确评价,提出一种基于组合赋权的有限区间云模型评价方法。首先确定评价指标及其相应的分级标准,并通过组合赋权法计算出各指标的权重;同时基于正态有限区间云模型理论利用MATLAB计算各指标隶属于突水危险等级的云数字特征,生成正态云滴;最后,对唐家会煤矿61304工作面进行底板突水危险性评价,以验证该模型的可行性和科学性。评价结果显示,ZL-1、ZL-2和ZL-4点危险等级属于Ⅳ级和Ⅲ级,危险等级高于其它四个评价点。同时,这些位置的钻孔出水量和注浆量明显大于其它评价点,且都位于音频电透视探测结果的异常范围内。研究结果表明,本文提出的模型适用于底板突水危险性评价,丰富了煤层底板突水危险性评价方法,具有良好的应用前景。     

基于指标距离与不确定度量的岩爆云模型预测研究

岩爆灾害预测是一个需要迫切解决的世界性难题。针对其烈度等级预测过程中评价指标实测值的确定与不确定性、烈度分级的模糊性和随机性等特点,提出了一种基于指标距离与不确定度量的有限区间云模型岩爆烈度分级预测方法。在对岩爆发生机制进行系统性分析的基础上,建立了岩爆烈度分级预测的评价指标体系,并对各指标实测值赋予其相应的Mass函数,依据指标间距离与不确定性度量获取指标权值,对传统云模型加以修正,并计算出各判别因子隶属于各等级的云特征参数,生成相应的云滴图,实现了语意变量与指标值之间的不确定性和随机性映射。通过对各指标的确定度进行加权实现岩爆烈度的分级。与其他理论相对比分析结果表明,该模型一定程度上应用于岩爆烈度分级预测是行之有效的,具有较高的实用性和指导性,并为其他同类型问题提供了新思路。     

一种Gamma-云的富营养化评价方法及其应用

基于富营养化评价中隶属分布的非对称性和"单侧受限"假设,引入云模型理论提出了一种基于Gamma-云模型的富营养化评价方法。由既定指标区间计算各等级的Gamma-云模型参数,通过云发生器生成各指标下相应于各等级的Gamma-云模型;由层次分析法确定指标权重。将实测水质数据代入Gamma-云模型,并通过指标权重计算得到水体对各富营养化等级的确定度,由确定度最值对应的等级作为评价结果。以我国12个代表性湖库为例验证了Gamma-云评价方法的适用性,并将该方法与单一指标法,模糊可变集法和正态云法进行对比。实例表明,基于Gamma-云模型的富营养化评价方法可行有效,为水体富营养化评价工作提供了新思路。     

基于云模型的岩质边坡稳定性评估研究

针对边坡系统中的不确定性,基于云模型理论,建立了岩质边坡稳定性的云模型评估方法。选取影响边坡稳定性的11项指标,计算各指标隶属于不同岩质边坡稳定性等级的云模型数字特征,结合正向正态云模型和指标权重,计算待评估边坡的综合确定度,最终确定岩质边坡稳定性等级。将方法应用于桂柳高速公路边坡的稳定性评估,结果与可拓方法、模糊数学方法、基于Hoek-Brown准则方法以及基于RMR岩体质量评价方法等的评估结果一致,符合边坡野外实际勘察情况,具有一定的可行性和有效性。     

围岩稳定性评价的投影寻踪权重-属性区间识别模型

围岩的稳定性评价是一个复杂的不确定系统问题。采用粒子群算法优化投影寻踪方法,并结合属性区间识别理论,建立了围岩稳定性评价的投影寻踪权重-属性区间识别模型。选取5个围岩稳定性影响因子作为评价指标,通过构造属性测度区间函数计算单指标属性测度区间,利用基于粒子群优化的投影寻踪确定各评价指标的权重以计算综合属性测度区间,应用置信度准则和评分准则对围岩的稳定性进行属性识别。实例研究表明,该模型能有效的解决围岩稳定性评价问题,且评价结果科学可靠;评价模型采用投影寻踪确定权重,避免了权重确定中的主观性和随意性,保证了评价工作的客观性和准确性。     

基于突变级数法的岩体质量评价

为了改进以往岩体质量评价时难以准确确定指标权重的缺陷,提出将突变级数法应用于岩体质量评价。依据突变级数理论,选择岩体钻进速度、岩体声波速度、结构面间距、结构面摩擦系数、岩石单轴抗压强度等岩石质量指标为影响因素构建岩体质量评价的递阶层次结构模型;同时根据各影响因素对应的分类依据采用随机插值法构建学习样本,对学习样本数据预处理之后进行突变级数值计算;再次依据学习样本的突变级数值与实际经验等级值构建岩体质量评价的突变级数判据。最后应用检测样本对所构建的岩体质量突变级数评价模型进行验证。研究结构表明,突变级数法高效适用于岩体质量评价,具有良好的应用前景。     

边坡稳定性预测的粗糙集-距离判别模型及其应用

为克服马氏距离判别模型无法考虑指标权重的不足,引入粗糙集理论,通过分析评判方法对评价对象的支持度和重要性计算得到权重系数。将权重系数嵌入距离判别模型,构建了边坡稳定性预测的加权距离判别模型。根据边坡失稳破坏特点,选取合理的判别因子,以大量工程实例样本作为原始数据和训练样本,建立了边坡稳定性评价预测的粗糙集-距离判别模型。将边坡稳定性评价预测的粗糙集-距离判别模型评价预测结果与马氏距离判别法、支持向量机理论、Bayes判别分析等方法得到的预测结果进行了对比分析,验证了粗糙集-距离判别模型的有效性。将建立的粗糙集-距离判别模型应用于黄河中游地区某大型水利枢纽库区边坡工程,预测结果与实际情况吻合。研究结果表明,粗糙集-距离判别模型具有权重分析合理、预测准确性高等优点,是进行边坡稳定性分析预测的一种新的有效途径。     

基于模糊C-均值算法粗糙集理论的云模型在岩爆等级评价中的应用

岩爆等级评价具有模糊性和不确定性,而粗糙集理论的云模型对处理模糊性和不确定性问题具有独特优势,由此提出了基于模糊C均值（简称FCM）算法粗糙集的云模型理论在岩爆等级评价中的新模型。该模型选用岩石单轴抗压强度 、洞室围岩最大的切向应力 、岩石单轴抗拉强度 和岩石弹性能量指数Wet作为岩爆等级评价因子,依据岩爆分级标准计算各评价因子隶属于不同岩爆等级的云数字特征。同时,以国内外40例岩爆工程为研究对象,运用基于FCM算法的粗糙度理论进行因子属性重要性评价,计算各评价因子权重。根据正向正态云发生器,得到待评样本的综合确定度,由最大综合确定度判定岩爆级别。研究表明：该模型的评价结果与实际情况基本一致,具有一定的可行性,为岩爆预测提供了一种新的研究方法与思路。     

基于权重反分析和功效系数法的地下储油洞库围岩分类模型及应用研究

选取岩石抗压强度、完整系数、结构面状态、地下水发育情况、洞轴线与软弱结构面的夹角作为地下储油库工程围岩稳定性的评价因素,并采用权重反分析的方法确定各指标的权重,建立了基于权重反分析方法和功效系数法的洞库围岩稳定性评价模型。最后,将建立的围岩分类模型应用于实际工程,通过与实际开挖结果对比表明,模型判别结果与实际开挖揭露围岩类别相吻合,证明了该方法用于地下储油洞库围岩分类的合理性和有效性,为地下储油洞库围岩稳定性判别提供了一种新思路。     

基于熵权-正态云模型的岩爆烈度分级预测研究

岩爆是深埋地下工程主要的工程地质灾害之一,其烈度分级预测是必须解决的岩石工程重大问题。针对岩爆烈度分级的不确定性,选取岩石单轴抗压强度与抗拉强度比σ_c/σ_t、切向应力与岩石单轴抗压强度比σ_θ/σ_c、弹性变形能指数Wet和岩石完整性系数K_v等定量化指标建立评价指标体系,应用熵权法确定各评价指标权重,结合云理论建立了岩爆烈度分级预测的熵权-正态云模型。以国内外12组典型岩爆工程实例对所建模型进行检验,并与逼近理想解法、高斯径向基函数法的判别结果及实际情况进行对比。为进一步考察该模型的有效性和实用性,利用该模型对终南山公路隧道工程竖井的岩爆实例进行分析。研究结果显示,基于熵权-正态云模型的岩爆判别预测结果与实际岩爆情况较吻合,表明熵权-正态云模型在研究岩爆烈度分级预测中具有良好的实用性和可靠性,可为深部地下工程岩爆烈度分级预测提供一种新思路。     

基于云模型的隧洞围岩工程地质分类方法及应用

本文将云模型理论应用于隧洞围岩工程地质分类,通过建立隧洞围岩分类多级定量指标体系及评价等级标准,计算隧洞围岩云模型隶属度,将定性评价与定量划分成果进行结合,判定隧洞围岩工程地质类别。通过工程实践应用,该方法对围岩分类问题中的模糊性和随机性进行了统一,围岩分类结果与多位地质工程师联合判断结果相比较,在共计15段围岩中有14段相同,具有高的准确度,云模型理论应用于隧洞围岩分类是合理可行的。     

岩质滑坡−碎屑流的运动距离计算公式研究

滑坡?碎屑流的远程运动距离是碎屑流体所能够达到的最大堆积距离,是灾害预警和评估的重要指标。通过总结已有碎屑流运动距离研究成果,从岩体势能入手开展研究,并结合量纲分析,首先建立了运动距离与势能之间的基本方程。其后,采用4种颗粒材料开展岩质碎屑流滑槽试验,研究碎屑体体积V、滑移区坡度?、碎屑粒径d以及最大垂直运动距离H等对碎屑流运动距离L的影响,通过逐步拟合回归,建立了基于势能的岩质滑坡?碎屑流最大水平运动距离的计算公式。最后,采用汶川地震触发的38个岩质碎屑流以及17个其他典型岩质滑坡碎屑流数据对计算公式进行了验证,结果表明,考虑该运动距离计算公式具有较好的可靠性,能够为山区滑坡?碎屑流灾害预警工作提供理论指导。     

基于熵权正态云模型的软岩等级评价

软岩是地下工程施工中常见的复杂地质情况之一,科学准确的对其分类是进行安全施工的重要前提。针对软岩环境的复杂性和不确定性,选取单轴抗压强度σ_c、完整性系数K_v、黏聚力σ_n、软化系数K_f和软化指数f_s 5项定量化指标建立软岩评价指标体系,采用熵权法确定各指标权重,结合云理论建立熵权-正态云模型,对软岩的类型进行分级评价。以4组软岩工程实例对所建立模型进行检验,并与未确知度法、模糊评价法和BQ法的判别结果进行对比。研究结果表明,熵权-正态云模型在软岩等级判别中具有良好的实用性和可靠性,可为软岩类型预测提供一种新思路。      

基于数字表面模型的岩体结构面产状获取

针对传统现场接触式测量获取岩体结构面参数效率低、工作量大、结果精确性受人为因素影响等问题,本文结合数字摄影测量技术与运动法（structure from motion,SFM）进行岩体三维数字表面模型重建,并在此基础上建立了岩体结构面自动识别方法。岩体数字表面模型重建步骤主要为岩体影像资料采集,基于尺度不变特征变换（Scale-Invariant Feature Transform,SIFT）算法进行图像特征匹配、稀疏点云构建、点云稠密化以及岩体曲面模型重构。结构面识别方法流程主要为:首先平滑岩体数字表面模型;通过改变搜索半径和角度阈值实现模型平面分割;基于区域生长原理进行结构面搜索;最后基于随机采样一致性拟合结构面得到结构面产状。将该方法应用于甘肃北山地下实验巷道,实现了巷道三维数字表面模型的重建与结构面产状数据获取,最后将识别到的结构面分组表征在模型表面。与人工实地测量方法以及现有的结构面识别软件相比,本文提出的方法具有良好的准确性,可为工程应用提供一定的参考。     

基于组合赋权的岩爆倾向性预测灰评估模型及应用

提出一种用以确定岩爆灾害评价中各指标权重的组合赋权（GEM-GW）方法。该方法依据信息熵理论,对基本熵权法进行改进,理论上解决熵权法在某些情况下不适用的问题,并引入欧几里得距离函数,使得主、客观权重之间和偏好系数间的差异程度一致,从而获得理想的综合权重。在该基础上,根据岩爆的成因及特点,选取影响岩爆的主要评价指标,同时对灰色聚类法进行优化,建立基于组合赋权的岩爆倾向性预测灰评估模型。利用该模型,对国内外一些重大深部岩石工程岩爆案例进行分析,并与模糊综合评判法、属性综合评判法、未确知测度评价法和物元分析法及实际情况进行比较。研究结果表明,该模型预测结果与实际情况吻合较好,预测精度较高,从而验证该模型的有效性及实用性。研究方法为岩爆灾害的准确预测提供一种切实可行的途径。     

基于H-B准则的公路桥梁桩基嵌岩深度计算

基于Hoek-Brown强度准则,推导了在微小转动下嵌岩段桩侧法向应力及水平摩阻力计算模型,采用静力平衡原理建立了水平荷载作用下公路桥梁桩基嵌岩深度的计算公式,提出了嵌岩深度计算的新方法。参数敏感性及影响因素分析表明： （1）水平荷载引起的力矩 、桩径d、岩层上覆压力 、岩石单轴抗压强度 、岩体类别参数 、岩体地质力学分类指标RMR均对嵌岩深度有一定影响,在 、d不变的情况下,岩体质量和岩石单轴抗压强度对嵌岩深度的确定最为敏感; （2）岩体质量越差,所需嵌岩深度越大;岩体质量越好,岩层上覆压力对嵌岩深度影响越小,反之越大。（3）嵌岩深度随岩石单轴抗压强度的提高呈非线性缓慢地减小,在相同的单轴抗压强度下,岩体质量越好,嵌岩深度越小,反之越大。