基于集对分析的可拓学方法在地下洞室围岩分类中的应用

针对评价洞室围岩质量3种传统方法(RMR法、Q法、HC法),结合可拓学理论,建立各自围岩质量评价的物元模型。首先采用层次分析法对各模型中的评价因素予以分级,确定各指标的权重及其与围岩级别的关联度;然后利用集对分析法对各模型在综合评价中的关联因子予以确定,形成洞室围岩质量多层次综合评价模型;最后将该模型应用于西南某大型水电站地下洞室围岩质量评价中,计算结果与现场评价结果较吻合。研究结果表明:该模型将传统评价方法进行了有机结合,最大限度降低了各方法的缺陷性,可较好地反映洞室岩体的质量等级,对洞室围岩分级具有一定指导意义。     

基于灰色系统理论的改进SMR法初探

综合灰色系统理论与传统的边坡岩体质量分级方法(SMR法),提出改进SMR法。传统的岩体质量分级方法中定量指标取值离散性很大,造成质量分级结果阶梯变化。灰色系统理论的灰度特征对解决这类小样本、离散性的问题有很好的适用性。首先对传统质量分级方法的评价指标进行灰类划分,确定各指标所占权重,再构建评价指标的三角白化权函数,并基于最大隶属度准则对边坡岩体进行质量分级。最后结合工程边坡实例,与一般工程RMR(岩体质量分级)与SMR法比较,改进SMR法的评价结果更加吻合工程现状,且质量分级稳定性高,表明其应用于边坡岩体质量分级是科学和准确的。     

基于熵权的可拓理论在岩体质量评价中的应用

坝基岩体质量综合评价是一个复杂的工程决策问题,常常表现为指标与指标之间的矛盾、定性信息与定量信息的共存,解决这类多属性、不相容问题,应采用定性与定量综合集成的方法加以研究。而可拓学正是采用物元的概念将研究对象、评估指标与其值域结合为一体,研究事物可拓性及其开拓规律,解决矛盾问题的一门新学科。应用可拓理论,基于多指标优化融合的思想,通过物元变换建立了坝基岩体质量评价的物元体系,计算评价指标对评价等级的关联系数,引入熵权法确定物元指标体系的权重系数,建立了基于熵权的可拓学理论,并将此理论应用于某工程坝基岩体质量评价,取得了与工程地质报告相一致的评价结果。     

基于粗糙集的隧道围岩质量可拓学评价

将粗糙集理论与隧道岩体质量评价相结合,把权系数问题转化为粗糙集中属性重要性评价问题,建立了关于隧道岩体质量评价的关系数据模型。通过实际隧道岩体质量等级的权系数计算,对隧道岩体质量进行了基于粗糙集的隧道围岩质量可拓学评价,并将评价结果与实际的评价结果对比分析,认为基于粗糙集的隧道围岩质量可拓学评价能反映隧道岩体的工程特性。     

基于灰色关联度法的可拓理论在霍尔古吐水电站坝址区泥石流危险性评价中的应用

泥石流危险性评价是灾情预测、防灾救灾决策中的重要内容,是国内外灾害科学研究的热点之一。本文以新疆开都河霍尔古吐水电站坝址区群沟泥石流为研究对象,在对泥石流区域地质环境研究的基础上,选取泥石流规模、爆发频率等8个因素作为评价因子,采用灰色关联度确定评价因子权重,运用可拓理论,通过定性和类比的方法对群发泥石流区域进行危险性评价。将评价结果与刘希林提出的单沟泥石流评价结果比较,清水沟与雪莲沟的可拓法评价危险度等级要高于单沟泥石流评价结果,这一结果和现场调查情况相吻合。因此,基于灰色关联度法的可拓理论对霍尔古吐水电站坝址区群发泥石流危险度评价结果合理可靠,进而为坝区泥石流危险性评估、规划防治提供合理的科学依据。     

基于优化技术的权重计算方法在岩体质量评价中的应用

基于模糊数学和可拓学的岩体质量评价,其关键环节就是权重的确定。目前,尽管权重的确定方法有很多,但不能很方便地服务于实际工程。引入可拓学等级特征值的概念,将权重计算问题转化为优化问题来解决是一个新的有意义的探索。将混沌优化算法和可拓评判方法结合起来,对样本数据进行反分析,从而获得权重。根据实际情况选择影响指标,建立评价标准,提取样本数据,应用程序CAExWeigh.exe对样本数据进行分析。结合实际工程地质情况分析计算结果,表明该方法计算结果是可靠的;同时还表明,从一定意义上来说,权重是因素影响程度统计意义上的均值,且只有当其指标值在一定范围内变化才有意义。     

矿区生态系统健康的可拓评价

建立了多层次多指标的矿区生态系统健康综合评价体系,并给出矿区生态系统健康等级标准以及相应评价指标的量值。应用物元概念和可拓集合关联函数,并采用层次分析法确定各评价指标的权重,构建矿区生态系统健康的可拓评价模型。将该模型应用于大同矿区的生态系统健康评价。通过关联度计算,得出该矿区生态系统健康的综合关联度为-0.023,健康等级为Ⅲ级,属于合格水平。该可拓学评价方法能够准确、科学地区分矿区生态系统健康的等级,为矿区生态系统保护措施的制定提供依据,具有实用性。      

洞室围岩质量多因素模糊综合评价模型及应用

由于洞室围岩质量及其影响因素的复杂性和不确定性,以往采用定指标、定权重的评价方法不尽合理,因此,有必要建立一多因素模糊评价模型.首先,应用模糊数学方法,建立了考虑岩石的单轴抗压强度σc,RQD指标,结构面间距J1,结构面摩擦系数f和岩体的声波速度V的多因素洞室围岩综合评价模型;然后,以地下洞室围岩为工程背景,对岩体质量进行了模糊综合评价,结果表明:模糊评价方法适用于不同岩体工程,能最大限度地利用工程勘察成果,是解决多因素、多指标综合问题的有效决策方法.得到的结果与可拓学评价法以及RMR法得到的结果大致相同,符合实际情况,说明多因素综合评价模型的正确性.     

基于可拓学理论的围岩分级方法在变质软岩隧道中的应用

对可拓学中物元、可拓集合的概念进行了阐述,并以火车岭隧道为例,结合影响变质软岩区隧道稳定性的岩性、结构面、地下水等主要因素,选取钻孔岩芯质量、隧道埋深、地下水流量、饱和单轴抗压强度、结构面间距作为评价指标,同时选择3个典型岩段,建立相应的待评物元模型;对各评价指标及各围岩级别的关联度指标进行了计算,据此对3个岩段进行分级的结果表明,绿泥钠长石英片岩岩段为Ⅲ级,与原设计相符;绢云母石英片岩岩段为Ⅱ级,比原设计低一级;白云钠长石英片岩岩段为Ⅳ级,比原设计高一级.该分级方法与RMR法、Q法及公路隧道规范分级方法的对比结果表明,传统方法与现场条件存在较大误差,证明基于可拓学理论的围岩分级方法能较好地满足该围岩条件的要求,同时分析了传统围岩分级方法在该地质条件下应用的缺陷.     

基于有限区间云模型和距离判别赋权的岩体质量分类模型

针对传统云模型不能从整体上描述有限区间下的指标间的确定与不确定性关系的缺陷,依据岩体质量分类指标分布和等级边界模糊的特点,提出了一种基于有限区间云模型和距离判别赋权的分类方法。文章首先给出了有限区间云模型的概念和计算模型以及相关基础理论,再采用距离判别法确定分类指标的权重值;然后依据改进的云模型计算各评价因子隶属于不同分类等级的云特征参数,并结合评价指标权重和云发生器,得到评价样本的综合确定度,实现岩体质量等级的划分。通过实际案例对该分类模型计算流程做了进一步的说明并与其它理论方法对比分析,结果表明:该模型应用于坝基岩体质量分级是有效可行的,并为其它同类型问题提供了新思路。     

基于组合赋权和未确知测度的深埋隧道岩爆危险性评价——以川藏交通廊道桑珠岭隧道为例

针对复杂山区深埋隧道岩爆危险性评价中的诸多不确定性因素问题,通过归纳分析典型高地应力条件下深埋隧道岩爆破坏特征及关键影响因子,从客观反映高地应力环境、岩石力学性能和围岩性质3个层面确定5项岩爆评价指标,利用未确知测度理论建立隧道岩爆危险性评价模型.为了充分考虑岩爆危险性评价的主观因素和客观因素,通过引入距离函数,采用熵权法和层次分析法相结合构建组合赋权法,综合确定各指标的权重系数.基于未确知测度理论及计算规则,结合岩爆危险性分级标准,构建直线型单指标测度函数,计算单指标测度评价矩阵和多指标测度向量,依照置信度准则进行岩爆危险性评价.将构建的岩爆危险性评价未确知测度模型应用于川藏交通廊道桑珠岭隧道,并与强度应力比法、Russenes判据、岩石脆性系数、岩体完整性系数、岩石弹性能指数等单指标判据评价结果及实际岩爆结果进行对比.研究结果表明:该模型评价结果的准确率达到94.4%,比单指标岩爆判据的准确率高16.7%~66.7%.      

基于理想点-可拓云模型的隧道围岩稳定性评价

为了对隧道围岩稳定性进行准确评价并解决研究过程中存在的模糊性和随机性以及评价指标不相容的问题,减少单一的主客观赋权法所带来的误差,将云模型引入可拓理论中,利用可拓理论能够实现矛盾问题向相容问题转化的特点和云模型具有处理事物双重不确定性的优势并结合理想点组合赋权法对隧道围岩进行稳定性评价研究。通过文献调研、数据统计的方式,选取具有代表性的6个指标组成隧道围岩评价指标体系,用理想点法赋予评价指标组合权重,并构建可拓云模型对隧道围岩稳定性进行综合评价。通过将此方法应用于工程实例并与其他方法对比,结果表明:基于理想点-可拓云模型的隧道围岩稳定性评价方法能够减少评价过程中存在的不确定性问题,克服单一赋权方法的不足,具有良好的适用性,可以应用于实际工程中。     

一种基于块体化程度理论的裂隙岩体巷道顶板稳定性分级方法研究

岩体完整性是进行巷道顶板稳定性分级的一个重要指标,当前分级方法均是从一维角度对岩体结构进行描述,不能全面刻画出三维空间上顶板围岩的完整性。针对这一缺陷,引入裂隙岩体块体化程度理论,以块体化程度代替常规标准中表征岩体完整性的岩体质量RQD值和节理间距两项子指标,开展裂隙岩体巷道顶板稳定性分级研究,创新形成了一种适用于裂隙岩体顶板稳定性分级的BT分级方法。以块体百分比和块体体积曲线为基本依据,构建出裂隙岩体巷道顶板围岩块体化程度的解算流程;运用AHP法对稳定性影响因素权重进行了排序,制定出稳定性分级方法与标准。以铜坑矿92号矿体裂隙岩体试验区巷道顶板结构面调查数据和岩石力学参数为基础,运用传统分级方法RMR法和BT法分别对各试验区巷道顶板稳定性进行评价,对两种分级结果进行比较分析,结果表明：与传统的RMR法相比,BT法在稳定性描述、分级准确性和安全管理指导作用等方面更为优越,更能够客观真实地反映出裂隙岩体巷道顶板稳定性。研究成果可为复杂裂隙岩体条件下的巷道顶板安全分级与管理提供更为可靠的科学依据。     

岩爆预测的灰色关联系统分析与评价

岩爆由于其发生的突然性和猛烈性,常给地下工程建设带来灾害性破坏,因此,岩爆预测研究具有重大的工程意义.岩爆由于影响因素众多且关系复杂,采用传统的指标和评价办法很难系统地考虑诸多因素,而采用灰色关联分析方法可建立起各种影响因素的相关性.灰色关联系统通过分析洞室围岩应力、岩性条件和能量条件等影响岩爆的主要因素,选取岩石抗压...     

基于粗糙集和人工神经网络的洞室岩体质量评价

针对洞室岩体质量问题,从洞室工程的角度选取能够反映岩体综合工程特性的6个参数,用可拓评判和专家审定的方法构建了决策样本集;再利用粗糙集理论对原始决策样本集进行约简操作,并分析各指标对决策的相对重要性;最后将约简结果生成的规则作为人工神经网络的输入,建立了洞室岩体质量评价模型。通过工程实例分析对比,该模型有效地简化神经网络的网络结构,减少网络的训练步数,提高网络的学习效率,能够较准确地反映洞室岩体的工程特性。     

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。      

边坡岩体质量分级的模糊层次分析

边坡岩体质量分级是一个涉及到水文地质、工程地质、开挖条件、岩石力学等诸多因素的复杂地质问题。本文把模糊层次分析法综合应用于边坡岩体质量分级,利用层次分析法划分影响边坡岩体质量各因素的层次结构,用模糊分析法来确定各因素的权重。同时建立了与之相适应的各因素评分准则与边坡岩体质量评分准则。按照研究的成果,对一个具体实例进行了分析并与其他方法进行对比,验证的成果有效性,拓展了岩体质量分级理论的研究思路。