巖爆預(yù)測(cè)方法與理論模型研究.pdf

1、巖爆是高地應(yīng)力條件下的一種典型工程地質(zhì)災(zāi)害，給地下工程施工人員和設(shè)備安全造成嚴(yán)重威脅。隨著我國(guó)水利、交通和采礦事業(yè)的快速發(fā)展，高地應(yīng)力環(huán)境中的深部巖體開挖越來(lái)越多，巖爆的預(yù)防與控制問(wèn)題將越來(lái)越突出，成為深部地下工程地質(zhì)災(zāi)害防治領(lǐng)域的重要課題。巖爆預(yù)測(cè)是巖爆防控的重要內(nèi)容。準(zhǔn)確的巖爆預(yù)測(cè)有助于在設(shè)計(jì)和施工中采取相應(yīng)的工程對(duì)策，減少或避免巖爆災(zāi)害帶來(lái)的損失。但由于巖爆機(jī)理復(fù)雜，使得巖爆預(yù)測(cè)十分困難。目前，工程實(shí)際中一般采用簡(jiǎn)單分級(jí)的方法對(duì)巖

2、爆進(jìn)行預(yù)測(cè)，由于不能考慮各種因素的綜合影響，其結(jié)果往往與實(shí)際情況出入較大。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以蒼嶺隧道為例，采用傳統(tǒng)的強(qiáng)度理論方法對(duì)其巖爆進(jìn)行了系統(tǒng)的預(yù)測(cè)分析，對(duì)已有方法存在的問(wèn)題進(jìn)行了探討。⑵針對(duì)傳統(tǒng)強(qiáng)度理論的缺陷，考慮巖爆的特點(diǎn)，采用粒子群算法對(duì)廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)化，構(gòu)建了客觀的巖爆預(yù)測(cè)模型，采用該模型對(duì)蒼嶺隧道、錦屏二級(jí)水電站兩個(gè)深埋地下工程進(jìn)行了巖爆預(yù)測(cè)，闡述該方法的特點(diǎn)和局限性。⑶考慮到巖爆分析數(shù)據(jù)是連續(xù)

3、數(shù)據(jù)，而巖爆等級(jí)是離散數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果和國(guó)內(nèi)外工程實(shí)例，采用粗糙集理論對(duì)巖爆影響因素進(jìn)行了重要性區(qū)分和客觀定量評(píng)價(jià)。⑷從多目標(biāo)規(guī)劃原理出發(fā)，結(jié)合粗糙集理論分析成果和理想點(diǎn)方法，構(gòu)建了粗糙集-理想點(diǎn)巖爆預(yù)測(cè)模型，通過(guò)對(duì)蒼嶺隧道和錦屏二級(jí)水電站的巖爆預(yù)測(cè)驗(yàn)證了其正確性和適用性。⑸從信息融合角度出發(fā)，結(jié)合粗糙集理論分析成果和理想點(diǎn)方法，構(gòu)建了粗糙集-理想點(diǎn)巖爆預(yù)測(cè)模型，同樣通過(guò)上述兩個(gè)工程實(shí)例對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。⑹開展粗糙集-理想點(diǎn)

4、法模型、粗糙集-證據(jù)理論模型和模糊數(shù)學(xué)方法模型的對(duì)比分析，評(píng)價(jià)各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和預(yù)測(cè)效果。
　　本文通過(guò)上述這些內(nèi)容的研究，獲得了以下一些創(chuàng)新成果：①蒼嶺隧道巖爆預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，與普通BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和普通廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比，粒子群算法-廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出結(jié)果穩(wěn)定，預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，但該模型在預(yù)測(cè)錦屏二級(jí)水電站探洞巖爆時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，說(shuō)明其適用性存在一定的局限性。②粗糙集理論分析結(jié)果顯示應(yīng)力集中程度對(duì)巖爆影響最大，巖體的儲(chǔ)能情況影響居中

5、，巖體的脆性條件影響相對(duì)較小。③蒼嶺隧道、錦屏二級(jí)水電站探硐的巖爆預(yù)測(cè)結(jié)果顯示粗糙集-理想點(diǎn)法模型預(yù)測(cè)結(jié)果正確，并且其預(yù)測(cè)精度高于層次分析-理想點(diǎn)法模型和等權(quán)重-理想點(diǎn)法模型。④蒼嶺隧道、錦屏二級(jí)水電站探硐的巖爆預(yù)測(cè)結(jié)果顯示粗糙集-證據(jù)理論模型預(yù)測(cè)結(jié)果正確，并且其預(yù)測(cè)精度高于通過(guò)人為指定建立的另外兩組證據(jù)理論巖爆預(yù)測(cè)模型。⑤粗糙集-理想點(diǎn)巖爆預(yù)測(cè)模型、粗糙集-證據(jù)理論巖爆預(yù)測(cè)模型和模糊數(shù)學(xué)巖爆預(yù)測(cè)模型三者總體預(yù)測(cè)水平相當(dāng)，但粗糙集-理想