盐岩储气库稳定性评估模型与应用研究

为了解决盐岩储气库稳定性评估的模糊性和不确定性问题,降低事故发生的概率,提高判断准确度,将功效系数法引入盐岩储气库系统的评估与控制中,提出一种基于集成赋权-功效系数法的盐岩储气库稳定性评估模型。在所建评估体系下,运用反熵权法(AEW)、决策试验和评价试验法(DEMATEL)、改进组合数的有序加权平均C-OWA算子计算指标权重,三者优势互补,削弱了单一赋权方法的不足,并利用乘法合成原理获得综合权重。通过计算盐岩储气库的总功效系数值,评估整个系统的风险等级,最后利用实例,验证了模型的适用性与有效性。验证结果表明:该模型赋权方法可靠,计算结果贴近实际情况,能有效评估盐岩储气库的状态。

AHP-Critic法正态云模型在边坡稳定性评价中的应用

针对露天矿山边坡稳定性评价中的随机性和模糊性问题,提出了一种基于AHP-Critic法的正态云模型边坡稳定性分析方法。首先,选取容重γ、黏聚力c、内摩擦角φ、坡高H和坡角α这五种具有代表性的边坡稳定性评价指标,然后基于AHP法和Critic法确定指标主客观权重,再采用乘法合成归一化方法求出综合权重;并结合正态云模型理论,确定边坡稳定性等级;最后,将该模型运用于云南某石灰岩矿山,且与强度折减法和极限平衡法计算结果进行对比验证。结果表明,该方法可行且预测结果准确,可为类似矿山边坡稳定性分析提供一种新的评价方法。

岩石抗剪强度参数的加权线性回归估计与验证

研究了岩石抗剪强度参数的优化估计方法,针对岩石抗剪强度数据中存在的异方差问题,引入了加权线性回归方法。在岩石抗剪强度的线性回归分析中,一般假定因变量观测值的观测误差都服从同一正态分布,但忽略了三轴强度数据中所存在的异方差问题。利用位于四川省西南地区的露天砂岩为研究对象,获取砂岩在不同围压下的三轴强度数据并应用加权线性回归方法进行分析并解决了数据的异方差问题。首先介绍了岩石抗剪强度的理论基础和相关的统计方法,然后详细阐述了加权线性回归的概念及应用范围。提出了加权线性回归的理论公式和检验方法,并解释了加权回归中的权重定义和计算方法。最后通过位于四川省西南地区的露天砂岩的试验数据进行验证,研究结果证明了加权最小二乘法在岩石抗剪强度参数估计中的有效性,研究成果可为抗剪强度参数的选取提供相关的理论依据。

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。

极高地应力软岩稳定性指标优先级及多因素耦合分级

极高地应力隧道工程设计施工除了考虑地质构造作用极其强烈以外,强度应力比、地下水、膨胀应力、结构面产状等因素对围岩稳定性的影响也必须考虑,同时隧道轴线与最大应力主方向夹角、隧道断面及面积、岩层厚度及倾角等因素也非常重要。以《工程岩体分级标准》为基础,提出一种极高地应力复杂软岩隧道围岩稳定性因素优先级分析思路,并采用熵权法形成多主因素耦合、次因素修正的围岩分级方法。现场实践表明分级结果与现场施工状态吻合较好,进一步对另两座隧道使用本方法进行验证。结果表明,现行规范中围岩分级因素和方法不适用极高地应力情况,且和影响因素优先级加多因素耦合修正BQ值的围岩分级方法结果相差10%左右,原因是对极高地应力软岩稳定性影响因素考虑不全面。这种围岩稳定性分级方法具有较好的适用性,且耦合时使用熵权法原理使得结果更加偏向于定量计算,减少了人为因素干扰,结果更加客观真实。

基于综合权重—模糊物元法的岩溶地区隧道围岩质量评价

为科学、准确地对岩溶隧道进行围岩质量分级评价,提出了基于综合权重—模糊物元法的岩溶地区隧道围岩质量评价方法。根据实测数据,采用CRITIC法确定影响岩溶地区隧道围岩质量指标的客观权重,采用改进的层次分析法确定其主观权重,并利用组合赋权计算得出各项指标的综合权重,最终根据模糊物元理论确定围岩的分级。为验证该方法的有效性,将其应用于岩溶地区腾讯七星数据中心隧道群围岩质量评价中。研究结果表明:基于综合权重—模糊物元法的岩溶地区隧道围岩质量评价判定结果与实际现场分级情况吻合较好,说明该方法能够实现对岩溶隧道围岩质量的综合判定。

基于熵权法-LGBM算法的岩爆等级预测模型研究

为了解决多个岩爆预测指标数据间存在的数值和量纲差异导致指标利用率较低的问题,建立了基于熵权法和LGBM(Light Gradient Boosting Machine)算法的岩爆预测模型。首先运用熵权法消除指标数值差异的影响,确定各指标的权重,在此基础上引入LGBM算法对样本数据进行训练,运用Leaf-wise叶子生长策略提升计算效率,最后将训练结果与传统LGBM模型、RF(Random Forest)模型和XGBoost模型的预测结果进行对比分析,结果表明,组合模型的预测准确率高达93.1%,明显优于单一模型。将组合模型应用于终南山隧道通风竖井的岩爆等级预测中,发现预测结果与实际情况基本相符,验证了组合模型的可靠性。

基于双强度折减幅值加权法的公路边坡稳定性研究

基于双强度折减法(DRM)的研究现状,提出了两个需要进一步深化的问题,一是DRM在多岩土层边坡的应用性如何,二是寻找一种准确且方便快捷的最终边坡稳定系数的确定方法。据此提出了折减幅值加权的双强度折减法,以内蒙古某高等级公路多岩土层深挖路堑高边坡为研究对象进行了研究分析。首先,阐明了双强度折减法在实际工程中的研究思路,推导了DRM边坡最终稳定系数的计算模型。其次,以K2+550-K3+150挖方段典型高边坡为例进行双强度折减法分析,叙述了双强度折减幅值加权法的实现过程,并与极限平衡法以及常用的3种双强度折减法模型计算结果进行了对比。为进一步验证方法的普遍适用性及准确性,采用了澳大利亚ACADS协会的均质边坡算例,采用多种方法对3组不同抗剪强度参数下边坡的稳定性计算结果进行了对比。结果表明:边坡最终稳定系数为1.281,与极限平衡法的计算结果相差2.18%,其他双强度折减法最终边坡稳定系数结果均偏大;折减幅值加权的强度折减法每次计算结果均与实际情况相近,其他双强度折减法确定的最终边坡稳定系数计算结果较离散;折减幅值加权的双强度折减法计算结果更符合实际工程,完全可以运用到实际边坡分析中,并且除稳定系数外还有剪应变增量及位移等综合判据,具有普遍适用性和较高的准确性。

液压支架支护强度的分析计算

根据某煤矿4#煤层的实际顶、底板条件,利用FLAC 3D软件,对液压支架的支护强度进行了数值模拟计算。针对具体的支护强度,给出了垂直应力云图和垂直位移云图。与岩重法相比,FLAC 3D数值模拟的计算结果相差不大,具有一定的应用价值。

基于加权平均法修正BQ法的巷道围岩稳定性分级应用研究

岩土工程界广泛应用BQ法进行围岩稳定性分级,在分级过程中考虑地应力、结构面和地下水因素3个修正指标进行修正,而地下水影响因素修正系数和结构面影响的修正系数这2个指标在确定过程中存在分歧,提出采用加权平均法进行修正确定,给出修正模型和方法,利用修正后的[BQ]′值进行巷道围岩稳定性分级,为巷道经济合理支护提供依据。分级结果与现场实际情况一致,证明修正方法合适,能提高BQ法围岩稳定性分级的准确性。

岩体分类的二元相对模糊评判法

简述模糊综合评判的表达原理,首先,研究岩体分级评定隶属函数的两种形式,对于那些在数学上是连续的指标,指出隶属函数可以采用正态、三角模糊数及正弦函数等连续函数;对于难于采用连续函数刻画的指标,可以采用隶属度取值表;然后,分析影响岩体稳定的因素,选取其中5个指标作为分类依据,建立各个指标的隶属函数,引入二元相对比较法确定各因素的相对优先权重,并说明在岩体稳定性分级中的应用方法;最后,介绍一地下岩体工程的工程地质情况,利用所研究的分类方法对该工程实例进行分析,并给出主要的过程和结果,分析结果在工程施工中得到验证,从而说明研究结论的可靠性和适用性。

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.

基于熵值赋权法的节理岩体隧道爆破质量可拓学评价

基于物元理论,确定围岩因素、结构面因素、爆破参数因素及施工因素等4个方面,选取18个评价指标进行节理岩体隧道爆破质量可拓学评价。基于现场调查,主要考虑数据自身规律,提出熵值赋权法确定各评价指标权系数,在对典型断面隧道爆破质量的关联度计算基础上进行各断面爆破质量评价,并与《公路隧道施工技术规范》判定结果进行对比。同时,将评价结果与主要考虑专家经验的层次分析法及二者组合赋权法结果进行对比研究。结果表明:基于熵值赋权理论的可拓学评价结果,与《规范》判定结果相一致,优于层次分析法及组合赋权法的计算结果,说明可拓模型所选取的评价指标及所采用的权系数是合理可靠的,既证明了所选取指标的合理性及全面性,也可以很好的反映节理岩体隧道爆破质量等级,具有很强的工程实际意义。

基于熵权TOPSIS法的岩爆预测

为了进行科学合理的岩爆预测,选取能够通过室内试验和现场测试获取原始数据的应力系数、脆性系数和弹性能量指数作为评价指标,通过计算指标原始数据的信息熵确定各指标权重,在此基础上,建立基于熵权TOPSIS法的岩爆预测模型,并应用于工程实例。

基于熵权法-多维云模型的围岩稳定性分类研究

针对围岩稳定性影响因素的不确定性和模糊性问题,在云模型的基础上,结合熵权法建立了考虑多种地质和水文因素的稳定性评价模型,并实现围岩稳定性分类。该方法利用熵权法计算得到分类模型中的各指标的权重,并结合云理论将围岩稳定性各指标分类标准整合到1个考虑多因素的数学模型中。以该方法建立1个5维度云模型,并依托实测围岩样本数据进行计算分类,将其评价结果与实际分类结果对比,结果表明该评估模型在围岩稳定性分类中应用的准确性及易用性。

基于粗糙集和理想点法的隧道围岩分类研究

理想点法是一种多目标决策分析法,其基本思路是通过构造多指标问题的理想解和反理想解,并以靠近理想解和远离反理想解的程度作为各评价对象的判断依据,基于此原理建立了隧道围岩分类的理想点法评价模型。理想点法各指标权重的取值是否合理对最终的评判结果有着很大的影响,采用粗糙集理论把权重问题转化为粗糙集中属性重要性评价问题,以此来确定各指标权重。该方法不需先知经验,求解过程完全由实际样本驱动,具有很强的可操作性。建立了基于粗糙集和理想点法的隧道围岩分类模型,并应用于实际工程,结果表明,该方法的分类结果与实际相符,基于粗糙集和理想点法为隧洞围岩分类提供了一种新思路。

基于组合权重的地下矿山岩体质量可拓评价方法

针对传统评价方法所存在的缺陷,运用可拓工程方法,在物元理论和可拓数学理论的基础上建立了岩体质量评价的物元模型,并采用引入了距离函数的组合赋权法计算物元模型中各评价指标的权重。研究结果表明:组合赋权法将层次分析法计算的主观权重和熵权法计算的客观权重结合起来所确定的组合权重科学合理;另一方面,岩体质量的可拓评价不仅能较好地反映岩体的质量等级,还能反映岩体质量等级的程度以及与其他质量等级的"距离",具有较好地适用性。通过实际矿山岩体质量等级的关联度计算,对新田岭钨矿小板垅矿段和金猫矿段矿岩及围岩岩体质量进行了可拓学评价,评价结果与现场实际相符。

单向受限应力下镐型截齿破岩特性及其影响因素分析

基于刀具破岩的非爆机械化开采有望成为深部矿山开采的主要替代方法之一。矿岩可切割性是制约刀具破岩的关键因素,其受到受限应力条件和岩石性质的影响。因此,研究不同种类岩石在不同受限应力条件下的可切割性,可为机械刀具破岩提供理论依据和关键技术参数支撑。首先在不同受限应力条件下,对花岗岩、大理岩、红砂岩和磷矿石进行了截齿破岩试验。然后,以试验结果为基础,对脆性指数、受限应力条件与截齿破岩峰值载荷和破岩比能之间的关系分别进行了回归分析。最后,利用熵权法评价了岩石强度特性和受限应力条件对截齿破岩峰值载荷和破岩比能的影响权重。结果表明:所建立的回归模型具有良好的预测精度,单向受限应力和脆性指数对截齿破岩峰值载荷和破岩比能的影响均呈非线性变化;单向受限应力和岩石强度特性对截齿破岩性能均有显著影响,且单向受限应力的影响权重略大于岩石强度特性。研究结果可为深部矿山非爆机械化开采可行性判别以及破岩参数设计提供理论依据。

海底隧道最小岩石覆盖厚度的权函数法

最小岩石覆盖厚度是海底隧道垂直线路设计的重要参数,影响海底隧道的造价和安全。总结了确定海底隧道最小岩石覆盖厚度常用的方法,包括工程类比法、数值分析法,并分析了各种方法的适用条件。基于大量数值分析,提出了通过最小位移确定最小岩石覆盖厚度的方法。根据专家经验,分析了最小岩石覆盖厚度各种影响因素的重要性,建立确定最小岩石覆盖厚度的权函数法,并应用于青岛胶州湾隧道工程,其研究成果对海底隧道的设计与施工具有参考价值。

基于最优加权法的围岩稳定性分类研究

通过对巷道围岩稳定性分类方法的讨论,合理地确定出5种单因素分类指标,分别采用集对分析评价模型、投影寻踪属性识别模型和最优加权法组合分类模型对巷道围岩稳定进行计算分析,并应用到工程应用中,通过比较,确定最优加权法组合分类模型更加准确科学合理地对巷道稳定性进行了分类,取得了良好的效果。