基于尖点突变模型与D-S证据融合理念的地下矿山岩体失稳预警方法

地下矿山岩体失稳预警一直是矿山灾害防治研究的重要课题。为了提高岩体失稳预警的准确性和可靠性,本文提出一种基于尖点突变理论和D-S证据融合理论的综合性预警方法。首先通过建立尖点突变分析模型和D-S证据融合模型得到两种独立预警判据。然后借助风险矩阵融合两种独立预警判据形成综合性预警判据。最后利用矿山实测的微震数据分别对三种预警判据的预警效果进行检验。结果表明:尖点突变模型对岩体失稳的预警效果较差;D-S证据融合模型的鲁棒性较差;综合性预警判据的预警结果与工程实际高度吻合且鲁棒性较好,预测准确性和可靠度明显提高。     

基于DBSCAN选择性聚类集成的岩体结构面优势产状分组方法

针对单个结构面聚类模型存在误判或漏选风险、难以有效识别噪点与孤值等问题,提出利用具有噪声的基于密度的聚类（DBSCAN）算法进行选择性聚类集成的岩体结构面优势产状分组方法。首先,将结构面产状进行空间坐标转换,以单位法向量的夹角正弦值作为相似性度量标准。进而,基于DBSCAN算法构建一定数量具有差异性的基聚类器,借助选择性聚类集成技术挑选出部分优异的基聚类器。最后采用一致性集成技术融合这些基聚类器,获得一个高可靠度的选择性聚类集成结果。将该方法应用于DIPS软件数据集与松塔水电站坝址区结构面勘察中,检验了该方法的可行性与有效性。研究结果表明：该方法聚类效果显著优于常见聚类算法,聚类结果客观合理,不仅能有效标识出噪点与孤值,还克服了单个模型易过分割或欠分割的不足。该研究成果对准确确定结构面优势组具有一定的工程价值。     

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。     

基于粗糙集和支持向量机的融合算法在岩体质量评价中的应用

从数据融合角度出发,把粗糙集理论和支持向量机理论结合,用来解决隧道岩体质量评价问题。首先,应用粗糙集理论对岩体质量评价样本数据进行约简,去除冗余特征形成岩体质量影响因素与岩体质量之间简明扼要的关系数据表达形式,形成新的样本数据,然后应用支持向量机理论,对新样本数据进行学习,建立岩体质量的支持向量机评价模型。通过实际工程应用表明,该方法科学可行。      

基于GIS技术的岩体裂隙分形特征研究

基于GIS技术,对我国高放废物地质处置库预选区岩体裂隙测量数据进行可视化处理,计算反映岩体裂隙发育情况的分形特征参数,并应用于工程岩体质量评价。为岩体裂隙的定量化与模型化研究提供了新思路。     

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。     

基于灰色关联度的可拓学理论在岩体质量评价中的应用

为了建立更好的岩体质量分级系统,改进传统岩体质量分级方法以及其它数学评价方法,结合红岩水库通航隧洞现场工程地质条件,建立了可拓学理论岩体质量分级评价的物元模型,并采用灰色关联度方法改进可拓学理论中求取各评价指标权重主客观因素考虑不充分的缺点.研究结果表明,采用灰色关联度法充分考虑了岩体质量评价的主客观因素,计算出的各指...     

基于三维地层模型的岩体质量可视化分级

岩体质量分级是岩石力学学科研究的热点和难点,在水电工程建设中具有重要的实际意义。在对岩级分类方法进行大量研究之后,工程人员对岩级结果的表达有了更高的要求,传统的方式已不能满足人们空间分析的需要,研究岩体质量可视化分级十分必要。首先,利用NURBS工具以一种新的数据结构和方法重建三维地层模型,然后,基于岩体质量分级结果,按照空间图形集合运算算法生成相应的三维岩级模型。将上述理论方法应用到锦屏一级水电工程岩体质量分级评价中,并进行了一系列与工程相关的岩级可视化分析,获得了很好的应用效果。     

基于证据理论的煤层气储层评价方法

针对我国煤层气储层非均质性强,储层评价中存在着储层参数的随机性、模糊性以及数据缺乏等许多不确定性问题,将D-S证据理论引入煤层气储层的评价中,以解决评价过程中的不确性问题。应用D-S证据理论建立了煤层气储层评价模型,提出了具体的证据理论算法,并根据一定的决策规则对沁水盆地南部进行了煤储层评价,并优选出了煤层气开发的最有利区。应用结果表明,该模型较好地解决了评价中的不确定性问题,使评价结果更为可靠和精确。      

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。     

基于修正D-S证据理论的锚杆承载力预测方法研究

锚杆极限承载力的准确预测是承载力预测中最重要的部分。传统的方法经常借助于拉拔试验中锚杆系统处于弹塑性阶段的试验数据进行预测,但实际上弹性和弹塑性阶段区分得不太明显,且实际锚杆荷载-位移（P-S）曲线形状多种多样,故使用单一预测模型不能够对锚杆极限承载力破坏值进行准确预测。针对预测锚杆极限承载力破坏值属于不确定问题,引入组合模型思想,借助被广泛使用在多传感器信息融合中的Dempster-Shafer(简称D-S)证据理论融合算法来建立组合预测模型。该方法是将互不相容的基本命题（假定）组成的完备集合表示对某一问题的所有可能答案,并为各命题分配信任程度,使用D-S合并规则计算同一命题下各个证据体共同作用产生的反映融合信息的新证据体的信任程度,分析各命题产生新证据体的信任程度来确定“不确定问题”的答案。通过减少弹性阶段数据使每个参加组合的预测模型产生多个预测值,将每个预测值都视为一个证据体,在同一鉴别框架下,把同类型、不同特征的证据体按照D-S合并规则合并成一个新的证据体,再根据决策规则得到最终的判定结果。将D-S方法与直接求取算术平均值的方法进行对比,结果表明：使用D-S方法得到的预测值较准确;由于预测值受给定初值影响较大,故对原有预测方法进行修正,修正后预测方法的预测效果更好,预测精度更高,适用范围更广。该研究成果可用于矿山、地下工程等施工过程,以及后续质量检测、稳定性评价、岩体强度预测等方面。     

数字黑河的思考与实践2:数据集成

数据集成是流域集成研究的核心环节,是发展、改进和验证模型的基础。介绍了"数字黑河"数据集成研究的进展:①定义了数据集成;提出数据库集成应具有数据的完整性、可获取性和有效管理3个基本特征;而模型数据集可根据流域集成模型对科学数据的需求,概化为驱动数据、参数集、验证和诊断数据三大类。②进一步丰富和完善了"数字黑河"信息系统;扩展了黑河数据库,较为系统地收集了黑河流域的基础地理数据、各类观测数据、科学试验数据和现有的模型数据集,在线数据量已扩充至1 000 GB,并且广泛共享。③介绍了模型数据集取得的进展及目前存在的问题;发展了制备高分辨率驱动数据的统计和动力降尺度方法;依靠数据融合方法制备了适用于模型的黑河流域土地覆盖图和土壤图。④指出了数据集成所面临的挑战和需要优先完成的迫切任务,核心是以发展流域集成模型为导向,进一步完善"数字黑河"信息系统,并且制备高分辨率和可靠的模型数据集。     

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。     

运用结构面模拟技术分析岩体质量特征

在总结以往岩体质量分类经验基础上，突出岩体的结构特征分析与研究，阐明了岩体质量评价的理论、方法、指标体系，结合实例建立了一种简洁、实用的岩体质量评价体系。在这一系统中，突出了岩体结构面网络模拟分析在评价中对确定RQD值的重要作用，解决了RQD值的定量分析，对岩体质量评价向定量化发展具有重要意义。通过工程实践说明这一评价体系对工程建设具有重要指导作用。     

基于未确知测度理论的地下洞室岩体质量评价

将未确知测度理论与关联函数相结合,用于地下洞室岩体质量评价。根据地下洞室岩体质量的影响因素和分级标准,运用未确知测度理论建立了地下洞室岩体质量评价指标的未确知测度函数,用关联函数确定评价指标的权重,依据置信度识别准则对地下洞室岩体质量进行评价,并结合实例进行了对比分析。研究结果表明,该方法评价过程合理、结果可靠,为地下洞室岩体质量评价提供了一种新方法。     

三峡库区碎屑岩岸坡岩体钻孔成像特征及质量评价方法研究

三峡库区地层岩性复杂,岩体赋存环境差异性明显,影响岩体质量的因素较多,在周期性水力作用下碎屑岩岸坡岩体已形成独有的结构特征,对岸坡的长期安全与稳定性不利。在调查统计库区碎屑岩特征的基础上,开展了大量原位钻孔测试,分类总结了库区碎屑岩岸坡岩体典型的钻孔成像特点,详细分析了不同裂隙特征岩体钻孔岩芯的块体尺度与断裂特征。基于岩芯断裂特征与钻孔成像裂隙特征的对应关系,建立了岩体质量评价指标RQ,并与传统的岩石质量指标RQD和声波测试结果进行对比,验证了该指标的适用性。研究结果表明,三峡库区碎屑岩库岸影响岩体质量的钻孔成像特征主要有沉积分层结构、软弱充填结构、原生破碎带及钻孔轴向裂隙切割4种结构类型,RQ考虑了不同结构类型划分块体的长度区间,量化了不同区间岩体占比对岩体质量评价值的贡献,基于岩体内部结构特征可以更客观地评价碎屑岩岸坡的岩体质量,避免了钻孔取芯过程机械损伤引入的误差。研究成果有助于分析三峡库区碎屑岩岸坡岩体的质量分布特征,并为岩体质量演化的量化描述提供理论方法与技术思路。     

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。     

澜沧江某水电站左岸地下式厂房岩体质量分级

通过大量的现场调查数据与统计工作结果，采用了多种岩体质量分级评价方案，对澜沧江某水电站左岸地下式厂房岩体质量进行了精细的评价，最后将各种结果进行对比分析，得到一个合理、科学的综合岩体质量综合评价分级。并根据评价结果，作出了研究区坝址左岸地下式厂房岩体在不同高程的岩体质量分区图，为下一步的参数选取工作奠定了必要的基础。     

岩体结构多重分形方法的改进与应用

本文运用多重分形方法研究岩体结构,对关键参数作误差分析,进行算法改进。并选取鄂西恩施保扎滑坡与杨家山滑坡附近的4个代表性露头点进行岩体结构多重分形研究,得出多重分形维数值是对平均岩体质量的直接度量,多重分形谱宽反映了岩体质量的整体分布情况。岩体结构多重分形方法比传统的岩体质量指标更能反映岩体结构的整体性质,根据多重分形结果可建立初步的岩体质量评价方法。      

岩体质量分级的风险分析方法

提出了基于RMR岩体质量分级系统的岩体质量研究风险分析方法。该方法分析步骤如下 :(1)通过岩芯样品的现场观测和实验室试验获得分类所需的变量 ;(2 )统计分析拟合得出各变量的分布函数及参数 ;(3)运用Monte Carlo模拟方法获得 2万个RMR值 ,并将结果绘成岩体质量描述图 ;(4)利用以上结果作出岩体质量风险分析评价。该方法用于润扬长江公路大桥岩体质量评价研究获得良好效果