基于综合属性测度的岩爆危险性预测方法、系统及介质与流程

本公开涉及基于综合属性测度的岩爆危险性预测方法、系统及介质。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提高了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

岩爆是高地应力条件下的一种典型工程地质灾害，给地下工程施工人员和设备安全造成严重威胁。随着我国水利、交通和釆矿工程的快速发展，高地应力环境中的深部岩体开挖越来越多，岩爆的预防与控制问题将越来越突出，成为深部地下工程地质灾害防治领域的重要课题。

在实现本公开的过程中，发明人发现现有技术中存在以下技术问题：

岩爆预测是岩爆防控的重要内容。准确地岩爆预测有助于在工程设计和施工中采取相应的应对措施，减少或避免岩爆灾害带来的重大损失。但由于岩爆是高地应力地区岩石开挖中的一种动力破坏现象，其机理复杂、影响因素众多，使得岩爆预测十分困难，且单一的评价指标无法准确描述岩爆发生的可能性。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本公开提供了基于综合属性测度的岩爆危险性预测方法、系统及介质，取岩爆主要影响因素作为岩爆危险性的主要评价指标，并采用频数统计法对各评价指标赋予客观权重，建立了岩爆危险性评价的属性识别模型；

第一方面，本公开涉及基于综合属性测度的岩爆危险性预测方法；

基于综合属性测度的岩爆危险性预测方法，包括：

确定岩爆危险性的评价指标、评价等级和分级标准；

根据分级标准，构建岩爆危险性各评价指标的单指标属性测度函数；

根据历史岩爆数据，采用频数统计法确定各评价指标权重；

获取待预测样本，根据单指标属性测度函数，计算待预测样本的单指标属性测度；根据待预测样本的单指标属性测度和各评价指标权重，计算综合属性测度；

针对综合属性测度，采用置信度准则对待预测样本的岩爆危险性进行预测。

第二方面，本公开涉及基于综合属性测度的岩爆危险性预测系统；

基于综合属性测度的岩爆危险性预测系统，包括：

标准确定模块，其被配置为：确定岩爆危险性的评价指标、评价等级和分级标准；

函数构建模块，其被配置为：根据分级标准，构建岩爆危险性各评价指标的单指标属性测度函数；

权重设定模块，其被配置为：根据历史岩爆数据，采用频数统计法确定各评价指标权重；

综合属性测度计算模块，其被配置为：获取待预测样本，根据单指标属性测度函数，计算待预测样本的单指标属性测度；根据待预测样本的单指标属性测度和各评价指标权重，计算综合属性测度；

预测模块，其被配置为：针对综合属性测度，采用置信度准则对待预测样本的岩爆危险性进行预测。

第三方面，本公开还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述方法的步骤。

第四方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述方法的步骤。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

(1)综合考虑多种影响因素对岩爆进行预测，消除了单一评价指标的片面性，提高了评判的客观性和准确性。

(2)属性数学理论能很好地解决具有多个模糊属性问题的综合评价，且置信度准则是根据评价集具有“有序性”这一特点提出的，因而可使评价结果更为可靠，具有较好的实用性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开实施例一的方法流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，第一方面，本公开提供了基于综合属性测度的岩爆危险性预测方法；

基于综合属性测度的岩爆危险性预测方法，包括：

s1：确定岩爆危险性的评价指标、评价等级和分级标准；

s2：根据分级标准，构建岩爆危险性各评价指标的单指标属性测度函数；

s3：根据历史岩爆数据，采用频数统计法确定各评价指标权重；

s4：获取待预测样本，根据单指标属性测度函数，计算待预测样本的单指标属性测度；根据待预测样本的单指标属性测度和各评价指标权重，计算综合属性测度；

s5：针对综合属性测度，采用置信度准则对待预测样本的岩爆危险性进行预测。

作为一种可能的实现方式，所述s1中，岩爆危险性的评价指标选取岩石单轴抗压强度σc、应力系数σθ/σc、岩石脆性程度σc/σt、弹性能量指数wet和岩体的完整度kv；应力系数表示最大切向应力σθ与抗压强度σc的比值；岩石脆性程度表示单轴抗压强度σc与单轴抗拉强度σt的比值；

作为一种可能的实现方式，所述s1中，评价等级和分级标准，是指：

无岩爆等级c1，σc＜80mpa，σθ/σc＜0.3，σc/σt≥40，wet＜2，kv＜0.55；

轻微岩爆等级c2，80mpa≤σc＜120mpa，0.3≤σθ/σc＜0.5，26.7≤σc/σt＜40，2≤wet＜3.5，0.55≤kv＜0.65；

中等岩爆等级c3，120mpa≤σc＜180mpa，0.5≤σθ/σc＜0.7，14.5≤σc/σt＜26.7，3.5≤wet＜5，0.65≤kv＜0.75；

强烈岩爆等级c4，σc≥180mpa，σθ/σc≥0.7，σc/σt＜14.5，wet≥5；kv≥0.75。

结合工程实例和国内外相关参考文献，选取岩石单轴抗压强度σc、应力系数σθ/σc、岩石脆性程度σc/σt、弹性能量指数wet、岩体的完整度kv作为岩爆危险性的主要评价指标。

岩石单轴抗压强度划分为以下四个水平分级，即σc＜80mpa，80mpa≤σc＜120mpa，120mpa≤σc＜180mpa，σc≥180mpa；应力系数(最大切向应力σθ与抗压强度σc的比值)划分为以下四个水平分级，即σθ/σc＜0.3，0.3≤σθ/σc＜0.5，0.5≤σθ/σc＜0.7，σθ/σc≥0.7；岩石脆性程度(单轴抗压强度σc与单轴抗拉强度σt的比值)划分为以下四个水平分级，即σc/σt≥40，26.7≤σc/σt＜40，14.5≤σc/σt＜26.7，σc/σt＜14.5；弹性能量指数划分为以下四个水平分级，即wet＜2，2≤wet＜3.5，3.5≤wet＜5，wet≥5；岩体的完整度划分为以下四个水平分级，即kv＜0.55，0.55≤kv＜0.65，0.65≤kv＜0.75，kv≥0.75。

综合上述各评价指标分析，确定岩爆危险性评价指标的分级标准，把岩爆危险性等级分为四个等级，c1(无岩爆)，c2(轻微岩爆)，c3(中等岩爆)，c4(强烈岩爆)，如表2。

表2岩爆危险性评价指标及分级标准

作为一种可能的实现方式，所述s2中的单指标测度函数是基于属性数学理论建立的，单指标属性测度函数定义如下：

对于单指标ij的测量值tj，具有属性ck的属性测度μxjk的确定方法是建立其属性测度函数，以表示ij的测量值ajk变化时属性测度μxjk的变化情况；

当ajk满足aj0<aj1<…<ajk，或aj0>aj1>…>ajk，令

其中，ajk为评价等级区间端点值；bjk为区间中值；djk为ajk距离前后两个区间中值较近的距离；

当aj0<aj1<…<ajk时，单指标属性测度函数μxjk(t)如式(3)～(5)所示；

当aj0>aj1>…>ajk时，单指标属性测度函数μxjk(t)如式(6)～(8)所示：

评价指标的分类标准如表1所示，并以此数据形式建立属性测度函数。

表1单指标测度等级划分

指标权重w为频数统计法求得，由所有专家给出的各个因素的权重，得到权重分配表，对各个因素ui进行全因素的权重统计实验，其中，i＝1,2,…,n；

作为一种可能的实现方式，所述s3中，根据历史岩爆数据，采用频数统计法确定各评价指标权重；步骤如下：

s301：在因素ui的权重cij中找出最大值mi和最小值mi；

s302：设定整数p，利用公式计算出权重分为p组的组距，并将权重从小到大分为p组；

s303：计算权重落在每组内的频数和频率；

s304：根据频数和频率的分布情况，取最大频率所在分组的中值为因素ui的权重wj。

作为一种可能的实现方式，所述s4中，综合属性测度μxk：

其中，wj为第j个评价指标ij的权重，且wj满足条件wj≥0，

μxjk为单指标属性测度。

作为一种可能的实现方式，s5中，针对综合属性测度，采用置信度准则对待预测样本的岩爆危险性进行预测：

当c1>c2>…>ck时，满足

则认为评价对象x属于ck0级别。

当c1<c2<…<ck时，满足

则认为评价对象x属于ck0级别。

实施例二，本实施例还提供了基于综合属性测度的岩爆危险性预测系统；

基于综合属性测度的岩爆危险性预测系统，包括：

标准确定模块，其被配置为：确定岩爆危险性的评价指标、评价等级和分级标准；

函数构建模块，其被配置为：根据分级标准，构建岩爆危险性各评价指标的单指标属性测度函数；

权重设定模块，其被配置为：根据历史岩爆数据，采用频数统计法确定各评价指标权重；

综合属性测度计算模块，其被配置为：获取待预测样本，根据单指标属性测度函数，计算待预测样本的单指标属性测度；根据待预测样本的单指标属性测度和各评价指标权重，计算综合属性测度；

预测模块，其被配置为：针对综合属性测度，采用置信度准则对待预测样本的岩爆危险性进行预测。

实施例三，本实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例一所述方法的步骤。

实施例四，本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例一所述方法的步骤。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。