一种岩爆烈度等级的评价方法
【专利摘要】本发明提供了一种岩爆烈度等级的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将岩爆评价参数和烈度分级标准中的至少三项参数的界限值进行归一化计算，得到参数的归一化界限值；步骤二：在实验室或现场勘测得到参数的实测值，将实测值进行归一化计算，得到归一化实测值；步骤三：将归一化实测值与归一化界限值采用等效数值法进行计算和评价，得到岩爆烈度等级。采用本发明所提供的岩爆烈度等级的评价方法，简单易行，便于实际工程采用，且具有较高的预测精度。
【专利说明】一种岩爆烈度等级的评价方法
【技术领域】
[0001]本发明属于地下工程【技术领域】，具体涉及一种运用等效数值法评价施工过程中岩爆发生的烈度等级的方法。
【背景技术】
[0002]岩爆是硬质岩体地下工程开挖过程中，围岩因开挖产生应力集中造成其内部破裂和弹性能突然释放而引起的爆裂松动、剥离、弹射乃至抛掷等破坏的灾害现象，它严重威胁工程人员和设备的安全。随着我国水利、交通和采矿事业的快速发展，高地应力环境中的深部岩体开挖越来越多，岩爆的预测与防治问题日益突出。
[0003]近几十年来，国内外学者在岩爆发生机制和烈度预测方面做了大量工作。X.T.Feng等首先利用专家系统对南非深部金矿岩爆进行了系统的研究。王元汉[1]等建立了岩爆烈度多参数分级标准和模糊数学综合评判法。杨莹春等[2]采用可拓方法建立了岩爆烈度预测物元模型。姜彤和谢学斌等基于灰色理论建立了岩爆烈度预测模型。赵洪波和祝云华等建立了岩爆烈度预测的支持向量机模型。付玉华等建立了岩爆烈度预测的Bayes模型。宫凤强和罗磊等基于统计学原理，建立了岩爆烈度预测的距离判别模型。文畅平[5]建立了岩爆烈度分级的属性识别模型。高玮给出了岩爆烈度预测的蚁群聚类法。王迎超等给出了岩爆烈度预测的功效系数法。周宣赤等建立了基于粒子群算法和投影寻踪算法的岩爆烈度预测模型。杨涛、陈海军和丁向东等建立了基于岩爆发生及其烈度先验知识的人工神经网络模型。葛启发等Μ在神经网络岩爆烈度预测模型中采用AdaBoost组合学习方法，极大地提高了模型预测精度。贾义鹏等[7]提出了基于粒子群算法和广义回归神经网络的岩爆预测模型。胡建华等Μ对岩爆烈度预测的物元可拓模型进行了改进。
[0004]由于新的数学方法和人工智能理论不断用于岩爆烈度的预测，导致计算模型越来越复杂。实际上，岩爆烈度与其影响因素之间的非线性关系极其复杂，从实际工程的预测经验及各种文献资料来看，过于复杂的预测模型并未显著改善预测精度，反而给工程实际应用带来更大不便。
[0005][I]王元汉，李卧东，李启光，等.岩爆预测的模糊数学综合评判方法[JL岩石力学与工程学报，1998，17 (5):493-501.[0006][2]杨莹春，诸静.物元模型及其在岩爆分级预报中的应用[J].系统工程理论与实践，2001，(8):125 - 129.[0007][3]姜彤，黄志全，赵彦彦.动态权重灰色归类模型在南水北调西线工程岩爆风险评估中的应用[J].岩石力学与工程学报，2004，23 (7):1104 - 1108.[0008][4]谢学斌，潘长良.岩爆灾害的灰类白化权函数聚类预测方法[J].湖南大学学报，2007，34 (8):16 - 20.[0009][5]文畅平.属性综合评价系统在岩爆发生和烈度分级中的应用[J].工程力学，2008,25 (6):153-158.[0010][6]葛启发,冯夏庭.基于AdaBoost组合学习方法的岩爆分类预测研究[J].岩土力学，2008,29(4):943-948.[0011][7]贾义鹏，吕庆，尚岳全.基于粒子群算法和广义回归神经网络的岩爆预测[J].岩石力学与工程学报，2013，32 (2):343 - 348.[0012][8]胡建华，尚俊龙，周科平.岩爆烈度预测的改进物元可拓模型与实例分析[J].中国有色金属学报，2013，23 (2) =495-502.
【发明内容】
[0013]本发明的目的是提供一种简单易行、便于在实际工程中推广应用的岩爆烈度等级的评价方法，以解决上述问题。
[0014]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种岩爆烈度等级的评价方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤一:将岩爆评价参数和烈度分级标准中的至少三项参数的界限值进行归一化计算，得到参数的归一化界限值；步骤二:在实验室或现场勘测得到参数的实测值，将实测值进行归一化计算，得到归一化实测值；步骤三:将归一化实测值与归一化界限值采用等效数值法进行计算和评价，得到岩爆烈度等级。
[0015]另外，本发明所涉及的岩爆烈度的评价方法还可以具有这样的特征:其中，参数为三项，分别为围岩应力系数σθ/σc、岩石脆性系数σθ/σc和弹性能量指数评…
[0016]另外，本发明所涉及的岩爆烈度的评价方法还可以具有这样的特征:其中，当参数的数值越大岩爆烈度等级越高时，归一化的计算公式为
[0017]
【权利要求】
1.一种岩爆烈度等级的评价方法，用于预测岩爆发生的烈度等级，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:将岩爆评价指标和烈度分级标准中的至少三项参数的界限值进行归一化计算，得到所述参数的归一化界限值； 步骤二:在实验室或现场勘测得到所述参数的实测值，将所述实测值进行归一化计算，得到归一化实测值； 步骤三:将所述归一化实测值与所述归一化界限值采用等效数值法进行计算和评价，得到所述岩爆烈度等级。
2.根据权利要求1所述的岩爆烈度的评价方法，其特征在于: 其中，所述参数为三项，分别为围岩应力系数。e/。。、岩石脆性系数。。/%和弹性能量指数Wet。
3.根据权利要求1所述的岩爆烈度的评价方法，其特征在于: 其中，当所述参数随数值越高所述岩爆烈度等级越高时，所述归一化的计算公式为
L X ^ X,nax Y: j X Xmhl，Xmin<X<XmaK
V_ V
maxmin
0，X < Xmin` 式中，X为所述参数的界限值或所述参数的实测值，Xfflax为所述参数的最大值，Xfflin为所述参数的最小值， 当所述参数的数值越大所述岩爆烈度等级越低时，所述归一化的计算公式为
1，X < Xmin y = < ^Xmax-—~, X.<x<x J7mm \ \ max
V_ V
maxmin
O，X > xmax 式中，X为所述参数的界限值或所述参数的实测值，Xfflax为所述参数的最大值，Xfflin为所述参数的最小值。
4.根据权利要求1所述的岩爆烈度的评价方法，其特征在于: 其中，所述岩爆评价指标和烈度分级标准具有m项所述参数，并将所述岩爆烈度等级分为h级，所述m和所述h为不小于2的整数，待进行岩爆烈度等级评价的样本数为n，所述η为不小于I的整数， 所述等效数值法计算和比较的方法为，将第j个所述样本的所述归一化实测值和所述归一化界限值带入公式 f* __A__ jt ~ \f, - φ L 式中，fiJt*为第j个所述样本对第t级所述岩爆烈度在第i项所述参数下的等效数值；fit为第t级所述岩爆烈度中的第i项所述参数的所述归一化界限值；fu为第j个所述样本中相应于第i项所述参数的所述归一化实测值，
根据公式
【文档编号】G06F19/00GK103678901SQ201310654318
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】姜大威, 张菊辉 申请人:上海理工大学