尾礦壩安全監(jiān)測(cè)不確定性信息的處理及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)研究.pdf

1、尾礦壩作為整個(gè)礦山企業(yè)最大的人造危險(xiǎn)源,其安全性對(duì)礦區(qū)人民的生命、財(cái)產(chǎn)以及社會(huì)的安全穩(wěn)定造成了嚴(yán)重影響,引起了社會(huì)各界的高度重視。但由于外界環(huán)境的干擾性、傳感器的局限性、監(jiān)測(cè)手段的不完善性以及壩體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化性等因素的影響,使得監(jiān)測(cè)信息和風(fēng)險(xiǎn)模態(tài)信息常常是不完備的,且具有隨機(jī)、模糊、不完整等不確定性,進(jìn)而造成了兩者間映射關(guān)系的復(fù)雜多變性,嚴(yán)重制約了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的評(píng)估功效。因此,如何對(duì)壩體的監(jiān)測(cè)信息和風(fēng)險(xiǎn)模態(tài)信息進(jìn)行不確定性分析,建立兩者間

2、的復(fù)雜多變性映射關(guān)系是解決評(píng)估效果差、評(píng)估難問(wèn)題的關(guān)鍵。
　　可能性理論作為一種新的不確定性處理方法,其描述的是事物未來(lái)發(fā)生的一種可能性,不需要先驗(yàn)知識(shí),且具有不確定性表征的多樣性、不確定性處理的并存性、映射關(guān)系的多變性及適合小樣本信息的處理等優(yōu)點(diǎn),這與尾礦壩安全監(jiān)測(cè)信息處理的需求一致。因此,本文以上游式細(xì)粒尾礦壩為研究對(duì)象,以可能性理論為手段,并結(jié)合其他不確定性處理方法來(lái)解決壩體的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估問(wèn)題。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容包括

3、以下幾個(gè)方面:
　　(1)論述了尾礦壩安全監(jiān)測(cè)信息的不確定性及其處理方法?，F(xiàn)有的不確定性信息處理方法一般由不確定性的種類所決定,對(duì)于不同的不確定性來(lái)說(shuō),處理方法各有差異。找到一種適合處理各類不確定性的方法是多源信息處理領(lǐng)域中的一大突破。本文在闡述不確定性信息來(lái)源及分類的基礎(chǔ)上,深入分析影響尾礦壩監(jiān)測(cè)信息不確定性的因素及不確定性的分類;研究各類不確定性的表征方法,解決現(xiàn)有不確定性信息處理方法在處理多種不確定性時(shí)存在的局限,并以此為研

4、究基礎(chǔ),展開(kāi)后面的工作。
　　(2)構(gòu)造了監(jiān)測(cè)指標(biāo)與風(fēng)險(xiǎn)模態(tài)信息的可能性分布。根據(jù)庫(kù)水位、浸潤(rùn)線、干灘長(zhǎng)度及壩體位移等監(jiān)測(cè)指標(biāo)的特點(diǎn),利用小樣本、可能性中值等研究各指標(biāo)信息的可能性分布構(gòu)造方法;對(duì)壩體的風(fēng)險(xiǎn)模態(tài)進(jìn)行界定,利用流變-突變理論研究尾礦壩的失效機(jī)理,并結(jié)合壩體本身的固有頻率,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)模態(tài)進(jìn)行表征;研究相鄰模態(tài)邊界的模糊性,為并存風(fēng)險(xiǎn)模態(tài)的表征提供解決方法。
　　(3)建立了監(jiān)測(cè)指標(biāo)與風(fēng)險(xiǎn)模態(tài)間的復(fù)雜多變性映射關(guān)系。利

5、用截集將監(jiān)測(cè)指標(biāo)和風(fēng)險(xiǎn)模態(tài)信息的分布轉(zhuǎn)化為落影集合,通過(guò)研究落影集合間的模糊推理揭示兩者間存在的一對(duì)多、多對(duì)一、多對(duì)多的復(fù)雜映射規(guī)律,建立兩者間的復(fù)雜多變性映射關(guān)系;對(duì)不同截集下指標(biāo)與風(fēng)險(xiǎn)模態(tài)間的可能性集值映射進(jìn)行仿真。結(jié)果表明,分布間截集的相互變化可為監(jiān)測(cè)指標(biāo)與風(fēng)險(xiǎn)模態(tài)信息間復(fù)雜多變性映射關(guān)系的建立提供理論依據(jù)。
　　(4)提出了基于分布匹配度集中模態(tài)的多屬性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。以指標(biāo)與風(fēng)險(xiǎn)模態(tài)信息間的映射為評(píng)估指標(biāo),將壩體的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

6、作為模態(tài)等級(jí)的選取問(wèn)題,以解決現(xiàn)有評(píng)估方法難以對(duì)模態(tài)等級(jí)較集中的情況進(jìn)行有效判斷的問(wèn)題。對(duì)評(píng)估指標(biāo)與各模態(tài)等級(jí)間的關(guān)系進(jìn)行研究,確定評(píng)估指標(biāo)與模態(tài)等級(jí)間的匹配程度,建立匹配矩陣;利用綜合賦權(quán)法確定各評(píng)估指標(biāo)的權(quán)值,對(duì)匹配矩陣進(jìn)行加權(quán)融合,獲得各模態(tài)等級(jí)的匹配度,并進(jìn)行排序選出最優(yōu)匹配等級(jí);通過(guò)仿真驗(yàn)證所提方法的有效性。
　　(5)提出了基于柔性相似測(cè)度并存模態(tài)的信息融合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。將分布間相似測(cè)度和證據(jù)理論相結(jié)合對(duì)壩體進(jìn)行融合評(píng)

7、估,以解決模態(tài)等級(jí)并存的問(wèn)題。在廣義模糊數(shù)的基礎(chǔ)上,定義了廣義非線性模糊數(shù),給出了柔性相似測(cè)度的計(jì)算方法,并對(duì)其基本性質(zhì)進(jìn)行了證明,與其它相似測(cè)度進(jìn)行比較驗(yàn)證其有效性和合理性;利用誘導(dǎo)函數(shù)生成基本信任分配函數(shù)進(jìn)行融合評(píng)估;通過(guò)仿真驗(yàn)證所提方法的有效性。
　　(6)以火谷都尾礦壩和黃梅山尾礦壩為例驗(yàn)證所提模型的有效性。分析兩個(gè)尾礦壩的基本概況以及潰壩事故發(fā)生時(shí)的征兆、損失等,深入分析潰壩發(fā)生前1個(gè)月內(nèi)的監(jiān)測(cè)信息和壩體的風(fēng)險(xiǎn)模態(tài)信息,