巖爆預(yù)測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越多，巖爆的預(yù)防與控制問題將越來越突出，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)測是巖爆防控的重要內(nèi)容。準(zhǔn)確的巖爆預(yù)測有助于在設(shè)計和施工中采取相應(yīng)的工程對策，減少或避免巖爆災(zāi)害帶來的損失。但由于巖爆機(jī)理復(fù)雜，使得巖爆預(yù)測十分困難。目前，工程實際中一般采用簡單分級的方法對巖

2、爆進(jìn)行預(yù)測，由于不能考慮各種因素的綜合影響，其結(jié)果往往與實際情況出入較大。
　　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)度理論方法對其巖爆進(jìn)行了系統(tǒng)的預(yù)測分析，對已有方法存在的問題進(jìn)行了探討。⑵針對傳統(tǒng)強(qiáng)度理論的缺陷，考慮巖爆的特點，采用粒子群算法對廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)化，構(gòu)建了客觀的巖爆預(yù)測模型，采用該模型對蒼嶺隧道、錦屏二級水電站兩個深埋地下工程進(jìn)行了巖爆預(yù)測，闡述該方法的特點和局限性。⑶考慮到巖爆分析數(shù)據(jù)是連續(xù)

3、數(shù)據(jù)，而巖爆等級是離散數(shù)據(jù)的特點，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果和國內(nèi)外工程實例，采用粗糙集理論對巖爆影響因素進(jìn)行了重要性區(qū)分和客觀定量評價。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方法，構(gòu)建了粗糙集-理想點巖爆預(yù)測模型，通過對蒼嶺隧道和錦屏二級水電站的巖爆預(yù)測驗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方法，構(gòu)建了粗糙集-理想點巖爆預(yù)測模型，同樣通過上述兩個工程實例對模型進(jìn)行了驗證。⑹開展粗糙集-理想點

4、法模型、粗糙集-證據(jù)理論模型和模糊數(shù)學(xué)方法模型的對比分析，評價各種方法的優(yōu)缺點和預(yù)測效果。
　　本文通過上述這些內(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)測結(jié)果準(zhǔn)確，但該模型在預(yù)測錦屏二級水電站探洞巖爆時出現(xiàn)錯誤，說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)力集中程度對巖爆影響最大，巖體的儲能情況影響居中

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