基于BWO-RF模型的岩体质量评价方法

岩体质量分级是地下工程初期设计和施工的基础。为了更加高效准确地开展岩体质量评价,提出了一种基于白鲸优化(BWO)随机森林的岩体质量评价模型——BWO-RF模型,同时构建了麻雀搜索算法优化随机森林(SSA-RF)、粒子群优化随机森林(PSO-RF)和未优化随机森林(RF)的岩体质量评价模型进行对比。在模型构建前,建立了包含131组工程实例数据的数据库,运用该数据库最终完成了4种模型的训练和测试。基于模型测试结果,采用准确率、查准率、召回率、F1值和AUC值5个评价指标对模型进行对比优选。研究结果表明:BWO-RF模型各项评价指标均优于其余3种模型,具有更优的评价性能;经过工程实例验证,本研究所提出的BWO-RF模型预测准确率达90%,可为实际工程建设提供参考依据,具备实际工程应用价值。

基于岩体质量的井筒保安矿柱优化与应用

为兼顾井筒稳定和减少资源的不必要浪费,在常规的岩层移动角井筒保安矿柱圈定法基础上,采用工程类比法,将Ⅱ级岩体质量围岩部分的井筒保安矿柱尺寸优化为80m,形成上部台体下部圆柱体的保安矿柱。同时对优化后的保安矿柱周边压覆资源采取控制采场顶板暴露面积和分层充填的保护性开采措施。数值模拟结果表明:按优化后的保安矿柱范围开采周边矿体后,地表井架、卷扬机房及井筒内壁变形量均未超过最大允许变形值,说明优化方案具有可行性。

基于加权隶属度矩阵的岩体质量优化分级及支护研究

巷道围岩质量分级是巷道围岩稳定性分析、合理支护设计与施工的基础。提高分级结果的准确性,是提升支护效果和巷道围岩稳定性的关键途径。以RMR法为基础,以某一测点的分级因素指标值为例,构建RMR法各分级指标的隶属度矩阵,再结合熵值法确定分级指标的权重,得到加权隶属度矩阵,构造优化后的评分公式,进行指标优化评分和围岩质量分级,然后根据围岩质量分级结果及松动圈监测结果设计支护参数,利用FLAC3D进行模拟计算以巷道围岩塑性区体积和顶底板收敛量为评价指标,研究优化前后的支护效果。研究结果表明:经过优化后的指标评分和围岩等级更加准确,巷道支护参数设计更加合理,数值模拟结果显示其能有效地提升围岩的稳定性,并将优化后的支护设计参数应用于工程,取得了良好的效果。研究成果可有效解决巷道围岩分级因素指标值位于分级边界或分级跨度大的问题,为矿山岩体质量分级与支护设计提供参考。

基于优化组合赋权的可拓学磷矿山岩体质量评价

为解决岩体质量评价相邻等级之间指标参数模糊不确定性问题,引入可拓学理论,提出基于优化组合赋权的可拓学岩体质量分级模型,对昆阳二矿磷矿山地下开采的岩石进行质量评价。首先,根据矿山地质特征选取岩石单轴饱和抗压强度(Rc)、岩石质量指标(RQD)、节理间距(Jd)、结构面条件(Jf)、地下水状态(W)和地应力影响系数(Z)6个影响指标,将每个指标划分为5个等级;然后通过改进的层次分析法和熵权法分别确定指标的主观和客观权重,引入矩估计法对主客观权重进行优化组合;最后应用修正的RMR法和Q系统法对岩体质量进行评价,将分级结果与基于优化组合赋权的可拓学岩体质量分级结果进行比较。研究表明:5个待评价岩体中,除上矿体N3的模型分级结果与修正RMR法存在差异之外,其余岩体的分级结果与修正RMR法相同,使用Q系统法的评价结果整体偏低。此外,该模型可得出岩体质量等级偏向于相邻等级的程度,分级结果符合昆阳二矿磷矿山生产勘探地质报告岩体质量范围,比修正RMR法和Q系统法更加准确,验证了本文方法的可靠性,为地下矿山开采提供了技术支撑。

坝肩岩体质量LDA-KNN分类模型

工程岩体质量分级评价对工程的安全、设计、经济效益等有重要影响。针对当前岩级划分方法中存在不确定性,人为因素干扰和忽视了传统定性分级中对岩体质量评价的重要性等问题,本文通过在工程实际中搜集样本建立数据库,从工程的实际需求出发,选择岩体完整性系数(K v)、结构面间距(D)、岩石质量指标(RQD)等合适的评价指标,通过引入LDA(Linear Discriminant Analysis)降维方法和K近邻分析(K-Nearest-Neighbor,KNN)相结合的多分类模型,实现了岩体的非线性分级预测。通过定性定量相结合实现了岩体多因素,多指标的综合分级,并解决了多指标判断时信息冗余,复杂程度高的问题。与其他判别方案相比较,模型得出的结果准确率高,符合工程实际,减少了人为因素的影响,体现出较强的预测判别能力。该研究为水电站大坝坝肩处的平硐岩体质量划分提出了一种可行的预测方案。

黄金矿山岩体质量分级知识库与PLS简化预测模型

针对黄金矿山工程岩体特征,分析了岩石单轴抗压强度、RQD值、节理结构面状态、节理结构面间距、地下水状态、节理结构面方向对工程影响和地应力值这7个主要因素对岩体稳定性的影响,对7个指标进行修正,建立了地下矿山M-RMR岩体质量评价指标体系。采用M-RMR岩体质量评价指标体系划分了焦家金矿直属矿区、寺庄矿区和望儿山矿区工程岩体质量等级,建立了焦家金矿地下矿山岩体质量与其影响因素的神经网络知识库模型,达到了焦家金矿工程岩体质量智能分级的目的。为简化M-RMR指标体系中指标数量,更利于实际应用,采用变量投影重要性指标VIP对7个指标所携带信息量的大小进行排序,并逐个删除不重要的指标,利用单因变量的偏最小二乘回归方法(PLS1)建立了精简指标的简化预测模型。简化预测模型可使用较少的评价指标对岩体质量给出准确的分级,具有实际使用价值。

基于LightGBM算法的岩体质量评价模型

岩体质量评价是进行地下工程建设的基础性工作之一。由于岩体质量影响因素众多,为快速准确地进行地下矿山岩体质量评价,提出了一种基于LightGBM算法的岩体质量评价模型。选取岩石质量指标RQD、岩体饱和抗压强度R_w、岩体龟裂系数K_v、结构面强度系数K_f、地下水渗水量ω等5个指标,结合国内外矿山的52组岩石分级数据,建立岩体质量评价模型。该模型经过训练后在岩体质量评价中准确率达91%,精准率达96%,具有较高的准确性和可靠性,同时将该模型运用到银漫矿业进行现场岩体质量评价,并与常用的岩石评价方法进行对比。结果表明,该模型分级评价结果与RMR分级法、Q系统分级法的评价结果一致,具有较高的准确性和实用性,可为矿山技术人员提供了一种新的高效岩体质量评价方法。

某露天矿山采场边坡岩体质量分析及稳定性研究

随着矿坑采剥规模以及采剥深度日益增加,露天采场局部边坡受原井下采空区影响日益凸显。以某局部边坡存在采空区的露天采矿场为例,通过采用现场调研、数值模拟以及理论分析,对露天矿山采空区开展岩体质量分析与边坡稳定性研究。结果表明,RQD法与BQ修正法对该露天采场边坡岩体分级结果较为一致,岩体质量等级以Ⅲ级为主;该露天采场边坡内部分布的采空区对边坡稳定性影响较小,边坡总体稳定性较好,数值模拟结论为露天采区后续安全稳定生产提供有利依据。

模糊综合评判法在蚀变岩型金矿床岩体质量评价中的应用

对于工程岩体的质量评价,不论是目前常用的Q系统分类法、地质力学RMR分类法还是国标BQ分类法,都存在一定的局限性。为了得到一个更加准确,更贴近真实岩体质量的评价结果,引用模糊综合评判法进行岩体的稳定性评价。以焦家金矿蚀变岩型金矿床为例,对不同蚀变类型的岩性稳定性进行模糊综合评判。结果表明焦家矿区调查区域为-190中段至-330中段之间,除-270以上黄铁绢英岩化花岗岩为Ⅲ类稳定性一般的岩体外,其余蚀变花岗岩的岩体质量均为Ⅳ类较差和Ⅴ类很差的岩体。品位最高的黄铁绢英岩化碎裂岩岩体稳定性最差,在施工到相应岩性的采场时特别要注意做好采场的相关支护工作。

基于物元可拓分析的岩体质量分级方法研究与应用

影响岩体质量的因素众多,岩体质量分级中往往面临因素考虑不全面、主观性强以及不同因素之间难以进行对比分析等问题,对准确性产生影响。物元可拓分析法的最大优势是可以对不同因素进行综合分析,从定性和定量角度对目标进行确定。针对某矿岩体质量评价工作,基于物元可拓分析法建立岩体质量评价体系,通过确定经典域、节域、待评物元以及权重,完成对岩体的质量评价。结果表明,利用该法对岩体质量的评价结果与工程岩体分级标准相近,证明了方法的合理性和准确性。同时,熵权法确定权重更加客观,物元可拓分析法降低了在分析中考虑不全面和专家主观性的影响。

金星金矿深部巷道岩体质量评价及支护系统优化

针对金星金矿深部岩体质量评价及支护系统优化的问题,基于地质力学RMR分级系统,以金星金矿-450 m中段巷道为研究对象,在金星金矿7号脉-450 m中段巷道应用,得出岩体的RMR评分为45,岩体质量属于Ⅲ级,岩性较好。对巷道支护材料选型进行服役效率分析与思考,基于岩体质量分级结果,提出了理论计算与数值模拟结合,选定区域现场工业分级分区多层级支护应用试验,选择最佳的支护材料及参数,以保障矿山经济效益。

基于博弈论的密切值法在水电站岩体质量评价中的应用

针对传统岩体质量评价方法所存在的缺陷,将博弈论和密切值法相结合,用于水电站岩体质量评价。根据水电站岩体质量的分级标准和影响因素,运用密切值法建立岩体质量评价模型,依托博弈论的指标赋权法明确对应指标权重,最后根据密切值的分析结果对岩体质量进行评价,并结合实例进行对比分析。研究结果表明:基于博弈论的组合赋权法确定的组合权重不仅科学合理而且有效克服了密切值法权重计算的主观性;另一方面,采用密切值评价方法对岩体质量评价获得的结果与变权欧式距离评价方法结果比较,结果完全一致,与可拓学理论、未确知测度理论评价结果比较也基本相吻合,具有一定的工程实用价值,可以运用于水电站地下洞室岩体质量评价中。

基于岩体质量分级的青岛金星金矿支护系统优化理论研究

本文通过ShapeMetrix 3D系统对金星金矿12号脉各中段测点节理数据进行统计,结合室内岩石力学实验,基于Q系统、RMR分级对井下岩体进行质量分级,得出金星金矿12号脉各中段围岩绝大部分属于Ⅱ~Ⅲ类岩体。并通过理论计算,得出井下巷道可采用管缝式锚杆和金属网对顶板及两帮进行支护,锚杆网度2 m×2 m;锚杆长度2.2 m,锚杆间距1.5 m。

旭龙水电站坝基岩体质量验收控制标准研究

旭龙水电站为混凝土双曲拱坝,坝基岩体质量控制标准对工程具有重要意义,施工前应对坝基岩体质量验收控制标准进行研究。在前期勘察过程中,通过力学试验、岩体纵波波速值测定等方法确定了坝基岩体质量;类比同类工程,提出了一套适合旭龙水电站坝基ⅡA、Ⅲ1A、Ⅲ2 A岩体质量控制标准。结果表明:ⅡA类坝基岩体V p均值>5000 m/s,波速值<4500 m/s的占比不超过15%,且不集中;Ⅲ1A类坝基岩体V p均值>4500 m/s,波速值<4200 m/s的占比不超过15%,且不集中;Ⅲ2 A类坝基岩体V p均值>4500 m/s,波速值<4000 m/s的占比不超过10%,且不集中。研究成果可为确定旭龙水电站坝基岩体质量验收定量标准提供依据,并供类似工程参考。

铜坑矿92号矿体巷道顶板岩体质量评价

以铜坑矿92号矿体+392 m中段某运输巷道为例,首先划分试验区并调查所需现场数据,然后采用MRMR岩石质量分类系统对巷道顶板岩体评分并确定其质量等级,最后基于分级结果给出合适的巷道顶板支护措施建议。结果表明,RMR法评分为50,属于III级岩体,修正后的MRMR方法评分为29,属于IV级岩体,由现场结构面调查情况可知,MRMR方法分级结果与实际情况更相符。

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.

基于钻孔多属性测试的地下岩体质量评价

针对在复杂环境下利用钻探取芯的传统勘察方法探测地下岩土体结构特征信息存在精度低、地层结构识别准确度不高、数字化程度低等问题,依托某地铁站工程开展了钻孔多属性测试分析,得到了勘察区的孔壁影像、钻孔岩体波速及岩芯室内物理力学性质等数据,定量化分析了钻孔揭示的地下岩体结构面产状和宽度特征,评价了勘察区的地下岩体质量。结果表明:勘察区的地下岩体结构面产状近水平,存在两组主要走向,即NE(40°~60°)走向、NWW走向(280°~300°),其中前者与该区域的构造线方向基本一致,以构造节理、层面为主;地下岩体整体上呈砂质泥岩和砂岩互层,局部存在结构面发育带,根据孔壁岩体质量(Wall Rock Quality Designation,WRQD)指标,岩体质量较好及以上的比例为83.1%;勘察区岩体较完整,岩体质量较好,岩体基本质量分级为Ⅲ~Ⅳ。基于“点—线—面—体”相结合的钻孔多属性测试,为勘察区地下岩体工程地质信息综合评价提供了一种多手段综合勘探方法。

台阶式锯切开挖边坡岩体质量及稳定性评价

锯切法进行边坡开挖施工,开挖面平整光滑,对边坡岩体质量影响较小,利于提高边坡的开挖稳定性。目前采用锯切法开挖边坡的应用较少,缺少对切割岩体质量和应力应变特征的详细研究。本文对某抽水蓄能电站台阶式锯切开挖边坡进行研究,通过现场岩石回弹试验和波速测试,对切割开挖边坡的岩体质量进行研究,分析了切割开挖过程中岩体的应变特征。在此基础上,利用三维有限元模型,对锯切法开挖边坡的应力应变情况和稳定性特征进行了模拟。结果表明:台阶式锯切开挖对边坡的扰动较小,岩体质量几乎不受切割开挖影响;边坡开挖过程中的稳定性系数均大于3,边坡整体变形量较小,边坡稳定性较好;在开挖台阶上部会产生较大拉应力,容易引起局部拉裂或崩塌破坏,需要进行及时支护,边坡的锚杆支护深度建议在4.0m以上。

基于钻孔数据库和RMR法的露天矿非均匀性岩体质量参数表征及应用

露天矿边坡岩体质量评价对于边坡稳定性分析及开采方案设计具有重大意义,一般主要是分岩组、分区域选择代表性测点进行岩体质量分级,结合Hoek-Brown等经验方法确定岩体力学参数,这些经验方法精度低,误差大,且未充分利用实测数据,因此深入挖掘矿山实测的地质钻孔资料从中提取岩体结构信息进行岩体质量评价具有现实的工程意义。以司家营和研山铁矿西帮为研究对象,通过结构面半自动识别得到不同区域表面结构面信息;根据矿山含有钻孔岩芯描述文字的工程地质钻孔资料,采用3DMine建立地质钻孔数据库,建立基于钻孔编录的定量评价指标体系,从文字描述中提取评价参数,结合地质统计学方法,建立基于RMR法的非均匀性岩体力学参数块体模型,实现了精细化岩体质量分级表征。研究表明:从浅部到深部坡表结构面的节理体密度越来越小,RMR值呈现上升趋势,说明西帮浅部到深部岩体质量越来越好,确保了后期西帮深部的安全开采,为边坡加陡及最终开采境界边坡的稳定性分析提供了参考依据。

基于模糊综合评判的岩体质量分级研究

在对岩体质量分级评价方法广泛研究的基础上,针对“岩体质量系数”法存在的各评价指标权重未能清晰体现的缺陷,建立了岩体质量系数的模糊层次分析模型。该模型采用岩体完整性系数I、结构面摩擦系数f和岩块坚强系数S作为评判因素,分别建立这3种因素关于岩体质量5级分级的隶属度函数;采用层次分析法确定各评价指标的权重向量;对模糊数学的最大隶属度原则有效性指标进行判断,给出分级结果。同时,将该评价方法应用于兰渝铁路两水隧道,结果表明:该模型评价结果与现场情况相符,在软岩和硬岩中均具有较好的适用性。