巖爆預測方法與理論模型研究.pdf

1、巖爆是高地應力條件下的一種典型工程地質災害，給地下工程施工人員和設備安全造成嚴重威脅。隨著我國水利、交通和采礦事業(yè)的快速發(fā)展，高地應力環(huán)境中的深部巖體開挖越來越多，巖爆的預防與控制問題將越來越突出，成為深部地下工程地質災害防治領域的重要課題。巖爆預測是巖爆防控的重要內容。準確的巖爆預測有助于在設計和施工中采取相應的工程對策，減少或避免巖爆災害帶來的損失。但由于巖爆機理復雜，使得巖爆預測十分困難。目前，工程實際中一般采用簡單分級的方法對巖

2、爆進行預測，由于不能考慮各種因素的綜合影響，其結果往往與實際情況出入較大。
　　本研究主要內容包括：⑴以蒼嶺隧道為例，采用傳統(tǒng)的強度理論方法對其巖爆進行了系統(tǒng)的預測分析，對已有方法存在的問題進行了探討。⑵針對傳統(tǒng)強度理論的缺陷，考慮巖爆的特點，采用粒子群算法對廣義回歸神經網絡進行了優(yōu)化，構建了客觀的巖爆預測模型，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行了巖爆預測，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，結合現(xiàn)場調查結果和國內外工程實例，采用粗糙集理論對巖爆影響因素進行了重要性區(qū)分和客觀定量評價。⑷從多目標規(guī)劃原理出發(fā)，結合粗糙集理論分析成果和理想點方法，構建了粗糙集-理想點巖爆預測模型，通過對蒼嶺隧道和錦屏二級水電站的巖爆預測驗證了其正確性和適用性。⑸從信息融合角度出發(fā)，結合粗糙集理論分析成果和理想點方法，構建了粗糙集-理想點巖爆預測模型，同樣通過上述兩個工程實例對模型進行了驗證。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)學方法模型的對比分析，評價各種方法的優(yōu)缺點和預測效果。
　　本文通過上述這些內容的研究，獲得了以下一些創(chuàng)新成果：①蒼嶺隧道巖爆預測結果顯示，與普通BP神經網絡和普通廣義回歸神經網絡相比，粒子群算法-廣義回歸神經網絡模型輸出結果穩(wěn)定，預測結果準確，但該模型在預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粗糙集理論分析結果顯示應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測結果顯示粗糙集-理想點法模型預測結果正確，并且其預測精度高于層次分析-理想點法模型和等權重-理想點法模型。④蒼嶺隧道、錦屏二級水電站探硐的巖爆預測結果顯示粗糙集-證據(jù)理論模型預測結果正確，并且其預測精度高于通過人為指定建立的另外兩組證據(jù)理論巖爆預測模型。⑤粗糙集-理想點巖爆預測模型、粗糙集-證據(jù)理論巖爆預測模型和模糊數(shù)學巖爆預測模型三者總體預測水平相當，但粗糙集-理想