一種巖爆烈度等級的評價方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種巖爆烈度等級的評價方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：將巖爆評價參數(shù)和烈度分級標(biāo)準(zhǔn)中的至少三項參數(shù)的界限值進行歸一化計算，得到參數(shù)的歸一化界限值；步驟二：在實驗室或現(xiàn)場勘測得到參數(shù)的實測值，將實測值進行歸一化計算，得到歸一化實測值；步驟三：將歸一化實測值與歸一化界限值采用等效數(shù)值法進行計算和評價，得到巖爆烈度等級。采用本發(fā)明所提供的巖爆烈度等級的評價方法，簡單易行，便于實際工程采用，且具有較高的預(yù)測精度。
【專利說明】一種巖爆烈度等級的評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地下工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種運用等效數(shù)值法評價施工過程中巖爆發(fā)生的烈度等級的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]巖爆是硬質(zhì)巖體地下工程開挖過程中，圍巖因開挖產(chǎn)生應(yīng)力集中造成其內(nèi)部破裂和彈性能突然釋放而引起的爆裂松動、剝離、彈射乃至拋擲等破壞的災(zāi)害現(xiàn)象，它嚴重威脅工程人員和設(shè)備的安全。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)測與防治問題日益突出。
[0003]近幾十年來，國內(nèi)外學(xué)者在巖爆發(fā)生機制和烈度預(yù)測方面做了大量工作。X.T.Feng等首先利用專家系統(tǒng)對南非深部金礦巖爆進行了系統(tǒng)的研究。王元漢[1]等建立了巖爆烈度多參數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)和模糊數(shù)學(xué)綜合評判法。楊瑩春等[2]采用可拓方法建立了巖爆烈度預(yù)測物元模型。姜彤和謝學(xué)斌等基于灰色理論建立了巖爆烈度預(yù)測模型。趙洪波和祝云華等建立了巖爆烈度預(yù)測的支持向量機模型。付玉華等建立了巖爆烈度預(yù)測的Bayes模型。宮鳳強和羅磊等基于統(tǒng)計學(xué)原理，建立了巖爆烈度預(yù)測的距離判別模型。文暢平[5]建立了巖爆烈度分級的屬性識別模型。高瑋給出了巖爆烈度預(yù)測的蟻群聚類法。王迎超等給出了巖爆烈度預(yù)測的功效系數(shù)法。周宣赤等建立了基于粒子群算法和投影尋蹤算法的巖爆烈度預(yù)測模型。楊濤、陳海軍和丁向東等建立了基于巖爆發(fā)生及其烈度先驗知識的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。葛啟發(fā)等Μ在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)巖爆烈度預(yù)測模型中采用AdaBoost組合學(xué)習(xí)方法，極大地提高了模型預(yù)測精度。賈義鵬等[7]提出了基于粒子群算法和廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的巖爆預(yù)測模型。胡建華等Μ對巖爆烈度預(yù)測的物元可拓模型進行了改進。
[0004]由于新的數(shù)學(xué)方法和人工智能理論不斷用于巖爆烈度的預(yù)測，導(dǎo)致計算模型越來越復(fù)雜。實際上，巖爆烈度與其影響因素之間的非線性關(guān)系極其復(fù)雜，從實際工程的預(yù)測經(jīng)驗及各種文獻資料來看，過于復(fù)雜的預(yù)測模型并未顯著改善預(yù)測精度，反而給工程實際應(yīng)用帶來更大不便。
[0005][I]王元漢，李臥東，李啟光，等.巖爆預(yù)測的模糊數(shù)學(xué)綜合評判方法[JL巖石力學(xué)與工程學(xué)報，1998，17 (5):493-501.[0006][2]楊瑩春，諸靜.物元模型及其在巖爆分級預(yù)報中的應(yīng)用[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，2001，(8):125 - 129.[0007][3]姜彤，黃志全，趙彥彥.動態(tài)權(quán)重灰色歸類模型在南水北調(diào)西線工程巖爆風(fēng)險評估中的應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2004，23 (7):1104 - 1108.[0008][4]謝學(xué)斌，潘長良.巖爆災(zāi)害的灰類白化權(quán)函數(shù)聚類預(yù)測方法[J].湖南大學(xué)學(xué)報，2007，34 (8):16 - 20.[0009][5]文暢平.屬性綜合評價系統(tǒng)在巖爆發(fā)生和烈度分級中的應(yīng)用[J].工程力學(xué)，2008,25 (6):153-158.[0010][6]葛啟發(fā),馮夏庭.基于AdaBoost組合學(xué)習(xí)方法的巖爆分類預(yù)測研究[J].巖土力學(xué)，2008,29(4):943-948.[0011][7]賈義鵬，呂慶，尚岳全.基于粒子群算法和廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的巖爆預(yù)測[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2013，32 (2):343 - 348.[0012][8]胡建華，尚俊龍，周科平.巖爆烈度預(yù)測的改進物元可拓模型與實例分析[J].中國有色金屬學(xué)報，2013，23 (2) =495-502.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的是提供一種簡單易行、便于在實際工程中推廣應(yīng)用的巖爆烈度等級的評價方法，以解決上述問題。
[0014]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種巖爆烈度等級的評價方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟一:將巖爆評價參數(shù)和烈度分級標(biāo)準(zhǔn)中的至少三項參數(shù)的界限值進行歸一化計算，得到參數(shù)的歸一化界限值；步驟二:在實驗室或現(xiàn)場勘測得到參數(shù)的實測值，將實測值進行歸一化計算，得到歸一化實測值；步驟三:將歸一化實測值與歸一化界限值采用等效數(shù)值法進行計算和評價，得到巖爆烈度等級。
[0015]另外，本發(fā)明所涉及的巖爆烈度的評價方法還可以具有這樣的特征:其中，參數(shù)為三項，分別為圍巖應(yīng)力系數(shù)σθ/σc、巖石脆性系數(shù)σθ/σc和彈性能量指數(shù)評…
[0016]另外，本發(fā)明所涉及的巖爆烈度的評價方法還可以具有這樣的特征:其中，當(dāng)參數(shù)的數(shù)值越大巖爆烈度等級越高時，歸一化的計算公式為
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種巖爆烈度等級的評價方法，用于預(yù)測巖爆發(fā)生的烈度等級，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:將巖爆評價指標(biāo)和烈度分級標(biāo)準(zhǔn)中的至少三項參數(shù)的界限值進行歸一化計算，得到所述參數(shù)的歸一化界限值； 步驟二:在實驗室或現(xiàn)場勘測得到所述參數(shù)的實測值，將所述實測值進行歸一化計算，得到歸一化實測值； 步驟三:將所述歸一化實測值與所述歸一化界限值采用等效數(shù)值法進行計算和評價，得到所述巖爆烈度等級。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖爆烈度的評價方法，其特征在于: 其中，所述參數(shù)為三項，分別為圍巖應(yīng)力系數(shù)。e/。。、巖石脆性系數(shù)。。/%和彈性能量指數(shù)Wet。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖爆烈度的評價方法，其特征在于: 其中，當(dāng)所述參數(shù)隨數(shù)值越高所述巖爆烈度等級越高時，所述歸一化的計算公式為
L X ^ X,nax Y: j X Xmhl，Xmin<X<XmaK
V_ V
maxmin
0，X < Xmin` 式中，X為所述參數(shù)的界限值或所述參數(shù)的實測值，Xfflax為所述參數(shù)的最大值，Xfflin為所述參數(shù)的最小值， 當(dāng)所述參數(shù)的數(shù)值越大所述巖爆烈度等級越低時，所述歸一化的計算公式為
1，X < Xmin y = < ^Xmax-—~, X.<x<x J7mm \ \ max
V_ V
maxmin
O，X > xmax 式中，X為所述參數(shù)的界限值或所述參數(shù)的實測值，Xfflax為所述參數(shù)的最大值，Xfflin為所述參數(shù)的最小值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖爆烈度的評價方法，其特征在于: 其中，所述巖爆評價指標(biāo)和烈度分級標(biāo)準(zhǔn)具有m項所述參數(shù)，并將所述巖爆烈度等級分為h級，所述m和所述h為不小于2的整數(shù)，待進行巖爆烈度等級評價的樣本數(shù)為n，所述η為不小于I的整數(shù)， 所述等效數(shù)值法計算和比較的方法為，將第j個所述樣本的所述歸一化實測值和所述歸一化界限值帶入公式 f* __A__ jt ~ \f, - φ L 式中，fiJt*為第j個所述樣本對第t級所述巖爆烈度在第i項所述參數(shù)下的等效數(shù)值；fit為第t級所述巖爆烈度中的第i項所述參數(shù)的所述歸一化界限值；fu為第j個所述樣本中相應(yīng)于第i項所述參數(shù)的所述歸一化實測值，
根據(jù)公式

【文檔編號】G06F19/00GK103678901SQ201310654318
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】姜大威, 張菊輝 申請人:上海理工大學(xué)