基于不確定性理論的尾礦壩穩(wěn)定性分析及綜合評價研究.pdf

1、尾礦庫是我國重大危險源的一種類型，尾礦庫潰壩是礦山開采引發(fā)災(zāi)害的最主要形式的之一，尾礦壩是否穩(wěn)定嚴(yán)重影響著礦山人民生命及財產(chǎn)安全，鑒于此，對尾礦壩穩(wěn)定性的研究意義重大。本文以作者近年負(fù)責(zé)和參與的多個尾礦庫安全評價項目及湖南省安全科技重點項目“尾礦庫安全評價理論與方法研究”（HN08-27）為依托，應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)理論、灰色理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、可靠度理論、模糊數(shù)學(xué)、未確知數(shù)學(xué)理論等不確定性理論，在深入研究了各種尾礦壩邊坡穩(wěn)定性分析方法的基礎(chǔ)上，

2、分析了浸潤線的影響因素，建立了尾礦壩浸潤線計算的矩陣模型；針對浸潤線本身的動態(tài)可變性和不確定性提出了基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和灰色理論的浸潤線耦合預(yù)測模型；基于可靠度理論和模糊數(shù)學(xué)理論建立了尾礦壩的模糊隨機(jī)可靠度模型；系統(tǒng)地首次提出了尾礦壩穩(wěn)定性的未確知測度綜合評價模型。其主要研究成果和結(jié)論有： 1）在深入剖析尾礦壩浸潤線影響因素的基礎(chǔ)上，建立了浸潤線疊加影響函數(shù)，歸納出與尾礦壩壩體特征相關(guān)的階段影響因子，提出反映階段影響因子的

3、浸潤線矩陣模型。運(yùn)用多項式回歸分析浸潤線觀測數(shù)據(jù)，擬合得出浸潤線觀測孔水位與庫水位的函數(shù)曲線，求得尾礦壩浸潤線矩陣。將該模型應(yīng)用于衡陽某尾礦壩浸潤線計算中，結(jié)果表明，本方法可用于實測浸潤線數(shù)據(jù)與計算浸潤線偏差較大的情況，可通過浸潤線矩陣預(yù)測洪水位的浸潤線，解決洪水工況下尾礦壩浸潤線驗算問題。 2）將浸潤線時間序列通過趨勢項及趨勢項的隨機(jī)項進(jìn)行研究，應(yīng)用灰色理論研究浸潤線時間序列的趨勢項，應(yīng)用廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型研究趨勢項的隨機(jī)項

4、，首次建立了尾礦壩浸潤線的灰色-廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測耦合模型，將耦合模型應(yīng)用到四川省攀枝花市某尾礦壩的工程實例中。研究表明，此耦合模型兼有灰色預(yù)測和廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測的優(yōu)點，既利用灰色系統(tǒng)理論具有所需要的樣本數(shù)據(jù)少，原理簡單，運(yùn)算方便，預(yù)測精度高，可檢驗等優(yōu)點，也發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行計算，容錯能力強(qiáng)，自適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點，模型既克服了原始數(shù)據(jù)少，數(shù)據(jù)波動性大對預(yù)測精度的影響，也增強(qiáng)了預(yù)測的自適應(yīng)性。 3）傳統(tǒng)尾礦壩穩(wěn)定性計算的安全系

5、數(shù)法沒有考慮到尾礦分布以及尾礦的力學(xué)參數(shù)的隨機(jī)性和不確定性，本文首次建立了尾礦壩穩(wěn)定性分析的模糊隨機(jī)可靠度模型。從考慮浸潤線和不考慮浸潤線（適用于洪水、枯壩及閉庫的情形）兩種工況對尾礦壩的模糊隨機(jī)可靠度進(jìn)行了研究，推導(dǎo)出了尾礦壩安全儲備功能函數(shù)，構(gòu)建了尾礦壩可靠度模糊隨機(jī)極限狀態(tài)方程，確定了目標(biāo)模糊隨機(jī)可靠指標(biāo)。將建立的模型應(yīng)用到衡陽市某尾礦庫的壩體可靠度分析中，實例研究表明，本文建立的模型既考慮尾礦壩參數(shù)的模糊性、又考慮尾礦壩參數(shù)的隨

6、機(jī)性，較安全系數(shù)法及傳統(tǒng)可靠度方法更科學(xué)合理，經(jīng)進(jìn)一步驗證后，可以在工程實踐中推廣使用。 4）應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論和可靠度理論，研究尾礦壩的地震穩(wěn)定性，系統(tǒng)地在尾礦壩地震穩(wěn)定性研究領(lǐng)域提出了尾礦壩地震模糊隨機(jī)可靠度計算方法。將建立的模型應(yīng)用到四川省攀枝花市某尾礦庫的壩體可靠度分析中，研究結(jié)果表明，與實際情況吻合良好，地震模糊隨機(jī)可靠度分析模型更能真實反映地震荷載下，尾礦壩穩(wěn)定的真實狀況。 5）基于未確知數(shù)學(xué)理論，首次建立了尾