隧道健康动态评价模型与应用

在隧道健康安全评价的指标体系及其等级标准的基础上,通过规范化处理样本资料库中的元素,消除了指标类型和量纲的影响后,提出用集对分析方法构造可变模糊集的相对差异度函数,合理的确定了各层相关隧道健康评价指标处于级别标准区间的相对隶属函数,采用乘积标度法确定相关指标权重后,得出了隧道健康模糊综合评价动态模型.确定健康级别指标特征值后,结合实例计算证明了文中所提方法的科学性与合理性,有利于推动可变模糊集理论在土木工程领域的进一步发展.     

基于D-S证据理论—正态隶属度的岩土边坡稳定性评价

针对岩土边坡稳定性评价具有模糊性和不确定性且各评价指标存在矛盾冲突性的特点，提出了基于D-S证据理论的岩土边坡稳定性综合评价方法。首先建立识别框架，选取评价指标，运用正态隶属函数确定各等级对应的质量函数。然后基于各等级质量函数间的距离，综合考虑各指标各等级之间的相互影响程度，确定指标权重。最后运用D-S组合规则，得出岩土边坡稳定性等级。将D-S证据理论评价模型运用到广州某稀土矿山工作场地，并将该方法与可拓法在质量函数与关联度、权重确定和评价结果等方面进行比较，结果表明D-S证据理论评价模型相对合理，所得结果精度较高并且与工程实际相吻合。     

基于模糊模式识别模型的排土场复垦适宜性评价

通过构建矿山排土场植被复垦适宜性评价指标体系,运用改进后的层次分析法确定各评价指标的权重;通过计算各评价指标的标准隶属度和相对隶属度,建立基于以距离平方和的最小值为判别标准的模糊模式识别模型;以相对状态特征值作为评判指标,通过计算各子系统特征向量的平均值得出最终的评价等级特征值。该方法应用于新疆某矿山排土场植被复垦适宜性等级评价,其结果表明:该排土场植被复垦适宜性等级为勉强适宜,与实际较为符合;基于改进的层次分析法定权的模糊模式识别模型具有更好的区分度,计算结果更合理、更稳定。     

基于变权联系云的采空区稳定性二维评价模型

针对采空区稳定性评价具有模糊性、随机性以及评价指标等级呈有限区间正态分布等问题,考虑评价指标值突变对评价指标权重的影响,提出了基于变权联系云的采空区稳定性二维评价模型。首先选取12个评价指标构建采空区评价指标体系,并通过各指标联系云图反映其实际分布情况;然后利用博弈论和变权理论得到变权权重;最后计算采空区各评价指标对应等级的确定度和采空区的综合确定度,并根据最大隶属度原则确定采空区稳定性等级。为解决指标等级归属不一致的问题,引入模糊熵作为第二维评价系统,以表征采空区稳定性的复杂度。结果表明:变权联系云模型评价结果与实例应用结果一致,验证了该模型的可行性与合理性。     

基于模糊贴近度的下向进路侧帮矿体稳定性评价

在综合分析下向进路侧帮矿体特点及其稳定性影响因素的基础上, 参考大量实例及专家意见,建立了侧帮稳定性等级及其指标评分体系.在此基础上,基于模糊贴近度理论, 建立了下向进路侧帮矿体稳定性评价模型.在模型构建过程中,结合梯形分布函数和信息分配原理,建立各评价指标的隶属度函数,基于海明距离算法计算待评价模糊子集与标准模糊子集的贴近度,利用层次分析法确定各评价指标的权重,最后采用最大隶属度原则确定评价对象的稳定性级别.以江西某金属矿山某采场为例,利用构建的评价模型,进行了对比评价,经现场观察,评价结果与实际情况基本一致,说明所建方法是合理和可靠的.      

基于可变模糊集理论的采空区围岩稳定性评价

应用可变模糊集理论,建立矿山采空区围岩稳定性可变模糊综合评价模型,初步探讨了影响采空区围岩稳定性的评价指标以及稳定性分级标准,并结合某矿山采空区实例对稳定性评价的结果进行了对比验证分析.结果表明：在3种权重向量下,样本级别特征值向量均隶属于3级,即该采空区围岩稳定性等级为第3级（稳定性差）.     

基于关系矩阵和隶属函数的采空区稳定性评价

为了对赤峰中色白音诺尔矿业有限公司南区大型采空区稳定性进行有效地分析,提出了一种基于关系矩阵和隶属函数的评价方法。该方法综合考虑岩石强度、顶板暴露面积、原岩应力状态、结构面情况以及地下水赋存情况等影响采空区稳定性的因素,通过对关系矩阵和隶属函数的建立,确定各因素的活动性指数及相应隶属度值,计算其稳定性系数。根据计算结果并结合实际情况对矿山地下采空区稳定性作出综合评价。该方法也可应用于其他类似的地下金属矿山采空区稳定性分析。     

基于AHP及模糊综合评判法的采空区稳定性评价

以石人沟铁矿为工程背景,结合石人沟铁矿采空区的实际情况,采用模糊综合评判法,建立了含有15个评价因子的二级模糊综合评判模型。通过专家打分法对定性因子进行评价,采用三相线性隶属函数对定量因子进行评价,确定了模糊评价矩阵。采用层级分析法（AHP）确定因子权重,建立了因子权重集,然后将判断矩阵与因素权重集进行运算,以完成对采空区稳定性的综合评价。研究结果表明：二级模糊综合评判模型得出的评价结果能够较准确地反映采空区的稳定性,是矿山采空区稳定性分析的有效方法和手段。     

基于模糊-层次分析理论的复杂采空区危险性分析

影响采空区危险性因素是多方面的,而且各种影响因素的重要程度有很大差别。基于模糊-层次分析理论对采空区进行综合评判,可在评判过程中按各影响因素的类型建立二级模糊评判模型,对可定量的影响因素采用三相线性隶属函数求解定量因素,对定性的影响因素通过专家打分法来进行量级划分,进而确定判断矩阵;层次分析理论可分析影响采空区危险性各种类型指标等因素,建立评估因素权重集,将判断矩阵与因素权重集运算,可为采空区危险性综合评判提供可靠的理论技术支撑。     

采空区失稳辨析的RS-CPM方法研究及应用

采空区稳定性受静态和动态等多种因素影响,且破坏机理复杂,为了有效辨识金属矿山采空区危险性等级,研究采取了基于粗糙集和突变级数的采空区危险性辨识（RS-CPM）方法。根据突变级数法将选取影响金属采空区稳定性的6个主要因素,即抗拉强度、泊松比、采空区体积、采空区宽高比、埋藏深度和空区群影响系数等构建起具有3个层次的辨析指标体系。根据粗糙集理论确定各个层次指标的相对重要性并进行排序,运用突变理论计算得到突变级数值,从而实现对采空区危险性的辨析。实际应用表明,该模型的辨析结果与实际情况相吻合,因而为金属矿采空区的危险性辨析提供了一种新方法。     

基于AHP及模糊综合评判的地下金属矿山安全分析与评价

为对地下金属矿山安全进行综合评价,分析了影响矿井安全的各类危险因素及其相互关系,建立了一个包括7个评价单元和32项危险指标的递阶层次结构模型。应用层次分析法,将各层次元素进行两两对比构造判断矩阵,经计算得到各因素在矿山安全中所占的权重。将矿山安全状况划分为5个等级,采取专家打分法确定定性指标的隶属度矩阵,应用模糊综合评价确定矿山安全状况等级。将该方法应用于山东某地下金矿安全评价,结果表明：该矿山较为安全,其中安全管理状况不佳、职工不安全行为和安全教育培训影响权重分别为40.4%、25.3%和12.5%,是影响矿山安全的主要因素,应当更加重视;该矿山的水文地质、粉尘和噪音状况评价结果为“一般安全”,应当采取有效措施并作为改进的重点。实践证明,该评价系统所得结论符合矿山安全实际,并能指出影响矿山安全的主要因素,对地下金属矿山的安全状况评定和制定最佳的管理方案具有重要指导意义。     

基于未确知测度理论的石英脉型钨矿山采空区稳定性评价

采空区是地下矿山重大安全隐患源,其稳定性是行业科技工作者关注的焦点.以石英脉型钨矿山采空区稳定性评价作为研究对象,基于未确知测度计算理论,构建了适用于脉型矿床的采空区危险性评价体系及分级标准,并应用于矿山评价实践.结果表明:浅孔留矿法单脉开采空区稳定性普遍优于阶段矿房法脉带开采空区,矿柱的回收极大地加速了空区的失稳破坏...     

基于变权物元可拓模型的非煤矿山安全标准化等级评价

为准确评价非煤矿山安全标准化等级,基于变权理论和物元可拓理论,建立非煤矿山安全标准化评价的变权物元可拓模型。从安全监管、安全保障、安全生产和安全绩效4个方面选取16个因素作为评价指标,运用变权理论确定指标权重,再由待评物元关于各评价等级的贴近度及等级变量特征值得出矿山安全标准化等级,最后通过敏感性分析指出对评价有重要影响的敏感性指标。经计算得出某非煤矿山安全标准化等级为Ⅱ级且偏向于Ⅰ级的程度较大,其中生产工艺系统安全管理是该评价的敏感性指标。研究结果表明:变权物元可拓模型是对传统物元可拓模型的有效改进,能够提高非煤矿山安全标准化评价的准确性。      

模糊综合模型在采空区稳定性评价中的应用

采空区稳定性影响因素众多且相互作用关系复杂,基于模糊数学理论,对采空区稳定性等级进行定量评价。从岩体质量、采场结构特征和工程环境等3方面入手,将采空区稳定性影响因素细分为3大类共13个指标,构建采空区稳定性评价指标体系。通过构建指标因素集、权重集和评价集,建立采空区稳定性模糊综合评价模型。以某地下开采金矿为对象,应用模糊综合模型对其-200 m中段采空区稳定性分级。对象采空区中有5个被划分为Ⅲ级(中等稳定),1个为Ⅳ级(不稳定)。评价结果与现场实际情况相符,验证了模糊综合评价模型的有效性。     

基于改进PCA与有序多分类Logistic的充填管道磨损风险评估

为准确预测矿山充填管道磨损风险,建立改进PCA与有序多分类Logistic回归组合的充填管道磨损风险评估模型。结合实际经验,选取12项指标（9项定量指标和3项定性指标）建立评估模型。依据改进PCA算法,筛除影响力指数小的充填料浆密度和充填料浆腐蚀性2项指标,将优选出的主要指标代入有序多分类Logistic回归模型,依照相应概率大小进行风险性等级判定,最后预测矿山充填管道磨损风险等级概率。该方法摒弃了关联性较低的指标,得到可靠的充填管道磨损风险概率分布,为类似矿山科学预测管道磨损风险及采取有效防护措施提供了理论依据。     

基于GSO-GPR算法的岩层移动角预测模型及其应用

为快速准确获取金属矿地下开采岩层移动角,提出基于群搜索优化（GSO）算法的改进高斯过程回归（GPR）理论。以矿体上下盘围岩性质、上下盘围岩稳固程度、地下水情况、矿体走向长度、矿体倾角、开采厚度及深度9个影响因素作为判别指标,结合35组实测数据建立金属矿充填开采岩层移动角学习预测模型。将该模型应用于三山岛金矿岩层移动角预测,利用UDEC数值模拟结果进行对比验证,同时分析三山岛金矿海下开采对上盘竖井的影响。研究结果表明：（1）GSO-GPR预测模型对地下开采岩层移动角的预测效果良好,预测精度在5%以内;（2）三山岛金矿上、下盘岩层移动角分别为72°和68°;（3）当前矿山开采未对竖井造成影响,但随着开采深入至-658 m水平,竖井将进入塌陷范围。     

基于AHP和物元TOPSIS法的层状岩体巷道冒顶风险评价

为实现层状岩体巷道冒顶风险评价,建立基于层次分析法（AHP）和物元逼近理想解排序法（TOPSIS）的巷道冒顶评价模型。以辽宁某煤矿为例,首先选出影响层状岩体巷道冒顶的5个主要指标,依次为稳定岩层距巷道顶板表面的距离、地下水渗水量、巷道的跨度、稳定岩层厚度和顶板稳定岩层岩石的单轴抗压强度,然后运用AHP确定各指标的主观权重,并利用物元分析法进行修正,最后采用TOPSIS法对4个巷道样本进行评价,得出巷道冒顶风险评价结果：样本1和样本2为Ⅲ级,样本3为Ⅱ级,样本4为Ⅳ级,评价结果与未确知测度理论所得结果相符,证明了该方法的可行性和有效性。该方法克服了层次分析法确定指标权重的主观性,从而能够合理地对巷道冒顶风险进行评价。     

基于CRITIC-CW法的地下矿岩体质量评价

岩体质量评价结果是地下矿各类工程的重要基础数据。针对影响岩体质量的因素众多,且各因素间模糊性显著的特点,为更准确地评价地下矿岩体质量,提出了一种可定量分析影响岩体质量各因素间模糊性的CRITIC-CW法。选取了岩石质量指标RQD、岩石单轴饱和抗压强度RW、岩体完整性系数Kv、结构面强度系数Kf和地下水渗水量ω共5个指标用于评价地下矿岩体质量。收集了国内外20组岩体质量评价的样本数据,采用CRITIC法计算样本数据的离散性和内在联系,获得了评价指标的权重。采用CRITIC-CW法对20组岩体质量评价样本进行评价,结果误判仅为一例,表明CRITIC-CW法具有较高的准确性和可靠性。采用CRITIC-CW法对三山岛金矿新立矿区部分采场的岩体质量进行评价,结果表明:所评价采场的岩体质量主要为Ⅲ级和Ⅳ级,岩体质量较差,依据岩体质量评价结果,对评价等级为Ⅳ级的采场及周边工程加强支护后,矿区冒落现象显著减少。     

基于正态隶属度—属性区间识别模型的岩爆倾向等级预测

岩爆是地下工程开挖面临的关键问题之一,为了准确预测深埋隧洞中岩爆烈度倾向等级,提出了正态隶属度—属性区间识别模型的岩爆预测方法。针对岩爆倾向等级属于典型的多属性有序分割类问题,构建了属性区间识别模型,并将岩爆倾向等级划分为4个等级进行预测。根据岩爆发生的成因和机理,选取应力系数、脆性系数、弹性应变指数和岩石完整性系数作为预测指标,考虑各指标之间、指标与标准等级之间的交互关系,采用正态隶属度函数和Jousselme距离计算评价指标权重。结合13个深埋隧洞工程对该预测模型进行准确性测试,并以双江口水电站SPD9厂房为例进行工程实例验证,该模型预测结果与实际相吻合,证明该模型用于具体工程实践中是可行且有效的,研究结果可为类似深埋隧洞岩爆倾向等级预测提供新的思路。