一种基于多元逐步回归建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的方法
【专利摘要】一种基于多元逐步回归分析建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的方法，包括以下步骤：1）细粒尾矿资料物理力学指标样本数据收集与整理；2）采用μ±3σ异常值取舍原则对样本数据初步筛选；3）基于数理统计对样本数据二次筛选；4）建立多元逐步回归数学模型；5）确定模型参数，得到最优回归方程；6）建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式。其优点是：以大量试验数据信息为数据回归分析结果的科学性和可靠性提供有力支撑，为今后细粒尾矿库稳定性评价与设计提供可靠的参数取值，大大节约工程投资成本及土工试验投入，避免造成不必要的工程建设费用，使得研究成果更具推广应用价值。同时该方法兼有简单实用、结果可靠、计算高效等优点。
【专利说明】一种基于多元逐步回归建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于岩土工程勘察、设计领域，涉及ー种基于多元逐步回归建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的预测方法，具体涉及基于多元逐步回归分析建立细粒尾矿エ程性质指标的估算经验公式，使用的是基于数理统计与最小二乗法逐步回归分析中对细粒尾矿工程性质指标进行定量分析并估算其经验公式。
【背景技术】
[0002]尾矿是ー种矿碴，它以浆状形式排出，储存在尾矿库内，尾矿堆积坝是否稳定，直接涉及尾矿库能否正常使用。大量尾矿库病害事故统计分析表明，细粒尾矿堆积坝的病害率发生最高，从可持续发展和环境保护方面考虑，矿山企业迫切希望解决好细粒尾矿堆积坝稳定性问题。
[0003]土体物理力学參数间的相关关系常用经验公式来定量地描述。土性參数的许多指标之间都具有相关关系，研究这些指标间的相关特性，可以了解由易得指标(如液塑性指标等)推求不易得指标(如压缩系数、抗剪强度指标等)的可行性。
[0004]进行尾矿库稳定性评价及设计时的首要问题是确定尾矿介质的物理力学參数，尤其是在尾矿库初歩设计阶段，一般都缺乏试验数据，即使工程有部分试验数据，但常因试验成本高且数据量少，从而影响设计成果的可靠性。对于容易产生灾害的细粒尾矿库而言，这方面的资料及研究成果更少。因此，如何提供一种基于多元逐步回归建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的方法，建立用于指标预测的经验公式，确定细粒尾矿物理力学參数的合理取值及取值可靠性，已成为本领域亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对尾矿库稳定性评价与设计时细粒尾矿介质工程性质指标取值的离散型及复杂性，利用尾矿库工程勘察及土工试验的现有数据，采用数理统计及多元逐步回归分析，发明ー种基于多元逐步回归建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的方法。
[0006]本发明ー种基于多元逐步回归建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的方法，具体技术方法按以下步骤实施，具体如图1所示:
[0007]I)细粒尾矿资料物理力学指标样本数据收集与整理:通过收集整理尾矿坝工程地质勘察报告、土工试验成果资料，收集统计不同矿种不同介质类型细粒尾矿的物性指标、强度指标、压缩指标、滲透指标、取样深度作为样本数据；
[0008]所述细粒尾矿包括尾粉砂、尾粉土、尾粉质粘土、尾粘土四种介质类型；所述物性指标包括比重、含水量、天然密度、干密度、天然孔隙比、饱和度、液限、塑限、塑性指数、液性指数；所述强度指标包括直接快剪粘聚力、内摩擦角，固结快剪粘聚力、内摩擦角，固结不排水剪(CU)粘聚力、内摩擦角，不固结不排水剪(UU)粘聚力、内摩擦角，固结排水剪(CD)粘聚力、内摩擦角；所述压缩指标包括压缩系数、压缩模量；所述渗透指标包括水平滲透系数、垂直滲透系数。
[0009]2)对样本数据进行初步筛选:对步骤I)获得的样本数据采用常用的U ±3 O异常数据取舍原则剔除异常数据；
[0010]所述对样本数据采用的异常数据取舍原则指:当试验数据样本n大于30时，舍弃在范围[U-3 0，u+3o ]以外的点；当试验数据样本n小于30时，舍弃在
【权利要求】
1.一种基于多元逐步回归建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤: 1)细粒尾矿资料物理力学指标样本数据收集与整理:通过收集整理尾矿坝工程地质勘察报告、土工试验成果资料，收集统计不同矿种不同介质类型细粒尾矿的物性指标、強度指标、压缩指标、滲透指标、取样深度作为样本数据； 2)对样本数据进行初步筛选:对步骤I)获得的样本数据采用常用的U±3o异常数据取舍原则剔除异常数据； 3)对样本数据进行二次筛选:对步骤2)的样本数据进行数理统计分析、建立细粒尾矿物理力学參数的最优概率分布模型，并依此最优概率分布模型按照95%的置信概率得到细粒尾矿物理力学指标的合理建议范围值； 4)建立多元逐步回归数学模型:通过确定细粒尾矿工程性质指标与基本物理指标、取样深度的关系曲线来建立数学模型； 5)通过逐步回归试验，确定模型參数，得到最优回归方程； 6)建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式:根据复相关性系数大小、显著性检验及实施例验证性分析，检验最优回归方程的可靠度，确定细粒尾矿工程性质指标的最終估算经验公式。
2.如权利要求1所述的ー种基于多元逐步回归建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的方法，其特征在于:所述收集统计不同矿种不同介质类型的细粒尾矿的样本数据包括: 所述细粒尾矿包括尾粉砂、尾粉土、尾粉质粘土、尾粘土四种介质类型；所述物性指标包括比重、含水量、天然密度、干密度、天然孔隙比、饱和度、液限、塑限、塑性指数、液性指数；所述强度指标包括直接快剪粘聚`カ、内摩擦角，固结快剪粘聚力、内摩擦角，固结不排水剪CU粘聚力、内摩擦角，不固结不排水剪UU粘聚力、内摩擦角，固结排水剪CD粘聚力、内摩擦角；所述压缩指标包括压缩系数、压缩模量；所述渗透指标包括水平滲透系数、垂直滲透系数。
3.如权利要求1所述的ー种基于多元逐步回归建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的方法，其特征在于:所述对样本数据采用的异常数据取舍原则按下列方式实施: 当试验数据样本n大于30时，舍弃在范围[y-30，u+3o]以外的点；当试验数据样本n小于30时，舍弃在[パ—^^0.0リリ7:,(/?_ I)，バ+1 ^0.09973 (?-1)]以外的点，t0.09973 %t分布在置信水平为99.73%、自由度为n-1时的临界值；应注意的是在异常数据舍弃后，对剰余数据重新进行检验，直至无异常数据为止。
4.如权利要求1所述的ー种基于多元逐步回归建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的方法，其特征在于:所述细粒尾矿物理力学指标样本数据数理统计分析按下列方式实施:对收集到的细粒尾矿物理力学指标进行数理统计分析，用数学期望、方差、偏度系数和峰度系数这四个统计量反映分布的特征。
5.如权利要求1所述的ー种基于多元逐步回归建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的方法，其特征在于:所述细粒尾矿物理力学指标样本数据概率分布拟合按下列方式实施:绘制细粒尾矿物理力学指标样本參数直方图，用已知的函数来表示分布的概率密度函数，把经验分布拟合成一个概率分布模型来了解參数分布的全貌，已知概率分布模型包括正态分布、对数正态分布和P分布，采用皮尔逊准则即X 2法对拟合的理论模型进行拟合优度检验，确定样本数据的最优概率分布模型。
6.如权利要求1所述的ー种基于多元逐步回归建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的方法，其特征在于:所述细粒尾矿物理力学指标确定建议值范围按下列方式实施:根据确定的样本数据的最优概率分布模型，按95%的置信概率作为细粒尾矿物理力学指标样本參数的截断概率，确定物理力学指标建议值范围。
7.如权利要求1所述的ー种基于多元逐步回归建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的方法，其特征在于:所述建立多元逐步回归数学模型按下列方式实施: 通过回归分析法，依次分析不同介质类型细粒尾矿的取样深度、含水量、比重、天然密度、干密度、孔隙比、液限、塑限、塑性指数、液性指数、与该介质类型细粒尾矿工程性质指标之间的关系，建立细粒尾矿工程性质指标多元回归分析模型如下:
Yi = Bja1X1^a2X2i+...+BiXni(I) 式中，下标i代表第i组回归分析数据(yi，Xli, x2i,…，xni), i=0, I, 2，…，n 为细粒尾矿的工程性质指标，包括強度指标、压缩指标、滲透指标等^为回归系数；Xli为测试细粒尾矿工程性质指标对应的取样深度；x2i，…，Xni是自变量，分别代表细粒尾矿对应的取样深度、含水量、比重、天然密度、干密度、孔隙比、液限、塑限、塑性指数、液性指数等指标； 利用最小二乗法建立初步的细粒尾矿工程性质指标多元回归模型为: y = %+ + もX2 + …+ 4-ん1 + anxnC 2) 式中Iカ细粒尾矿的工程性质指标，包括強度指标、压缩指标、滲透指标等；X1为测试细粒尾矿丄性T生质指标对应的取样深度；x2，…，xn分别为细粒尾矿对应的含水量、比重、天然密度、干密度、孔隙比、液限、塑限、塑性指数、液性指数等指标。
8.如权利要求1所述的ー种基于多元逐步回归建立细粒尾矿工程性质指标估算经验公式的方法，其特征在于:所述通过逐步回归试验，确定模型參数，得到最优回归方程按下列方式实施: 利用实测值与回归值计算初始模型的残差平方和:
【文档编号】G06F19/00GK103559388SQ201310491550
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】于沉香, 程江涛, 蔡清, 万凯军, 陈定安 申请人:中冶集团武汉勘察研究院有限公司