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基于机器学习的煤巷围岩稳定性预测与应用

矿业科学学报 2023年第2期8卷 156-165页

作者：马鑫民陈攀陈晨冯文宇朱培枭王毅中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 霍州煤电集团兴盛园煤业有限责任公司山西霍州031400

煤巷围岩稳定性分类对指导现场岩体工程设计、施工、管理具有重要的理论和工程实际意义。本文选取了影响煤巷围岩稳定性的7个关键指标,采用现场案例、调查问卷和文献计量等方法收集样本并建立了围岩稳定性分类数据库,基于6种机器学习方... 详细信息

煤巷围岩稳定性分类对指导现场岩体工程设计、施工、管理具有重要的理论和工程实际意义。本文选取了影响煤巷围岩稳定性的7个关键指标,采用现场案例、调查问卷和文献计量等方法收集样本并建立了围岩稳定性分类数据库,基于6种机器学习方法分别建立了煤巷围岩稳定性分类预测模型。经模型计算得出,神经网络和改进的支持向量机模型具有较高的预测准确性。将模型应用于霍州矿区实际工程,结果表明,神经网络和改进的支持向量机方法预测精度高、可靠性好。

关键词：围岩稳定性分类指标机器学习支持向量机神经网络

围岩稳定性评价的投影寻踪权重-属性区间识别模型

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岩土力学 2010年第8期31卷 2587-2591,2598页

作者：徐飞王珂刘造保海南省公路勘察设计院海口570206 南京大学环境学院南京210093 河海大学南京210098

围岩的稳定性评价是一个复杂的不确定系统问题。采用粒子群算法优化投影寻踪方法,并结合属性区间识别理论,建立了围岩稳定性评价的投影寻踪权重-属性区间识别模型。选取5个围岩稳定性影响因子作为评价指标,通过构造属性测度区间函数计... 详细信息

围岩的稳定性评价是一个复杂的不确定系统问题。采用粒子群算法优化投影寻踪方法,并结合属性区间识别理论,建立了围岩稳定性评价的投影寻踪权重-属性区间识别模型。选取5个围岩稳定性影响因子作为评价指标,通过构造属性测度区间函数计算单指标属性测度区间,利用基于粒子群优化的投影寻踪确定各评价指标的权重以计算综合属性测度区间,应用置信度准则和评分准则对围岩的稳定性进行属性识别。实例研究表明,该模型能有效的解决围岩稳定性评价问题,且评价结果科学可靠;评价模型采用投影寻踪确定权重,避免了权重确定中的主观性和随意性,保证了评价工作的客观性和准确性。

关键词：围岩稳定性投影寻踪属性区间识别理论粒子群评价

白鹤滩水电站地下厂房错动带围岩稳定性控制方法研究

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隧道建设（中英文） 2022年第1期42卷 48-56页

作者：朱永生褚卫江万祥兵欧阳秋平何炜王鹏飞中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 浙江中科依泰斯卡岩石工程研发有限公司浙江杭州311122 中国三峡建设管理有限公司北京610042

软弱错动带C2、C4分别加剧了白鹤滩两岸主厂房围岩的变形破坏风险和程度,为研究错动带影响机制和特点,制定针对性控制措施,依据现场破坏现象、监测数据,结合理论分析和数值反馈方法考察左厂边墙揭露C2、右厂顶拱揭露C4 2种条件下的围岩... 详细信息

软弱错动带C2、C4分别加剧了白鹤滩两岸主厂房围岩的变形破坏风险和程度,为研究错动带影响机制和特点,制定针对性控制措施,依据现场破坏现象、监测数据,结合理论分析和数值反馈方法考察左厂边墙揭露C2、右厂顶拱揭露C4 2种条件下的围岩开挖力学响应特点和破坏机制,提出错动带不利影响控制措施,并评价工程措施的有效性及其相应条件下的厂房稳定条件。研究结果表明:1)由主洞+支洞联合抗剪、交叉锁口构成的组合措施,可有效控制沿C2发生的剪切变形对左岸主厂房边墙松弛变形的加剧效应;2)错动带C4在构造运动中形成局部地层应力异常并与开挖二次应力叠加作用,导致右岸主厂房顶拱层高应力破坏风险增加;3)强化表面支护+深部加固组合措施可对C4影响部位的浅层和深部围岩综合起到"维持"和"加固"作用。系统支护和错动带组合控制措施可有效保证主厂房整体稳定性。

关键词：白鹤滩水电站地下厂房错动带围岩稳定性支护设计

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深浅孔联合爆破切顶留巷围岩控制技术及应用

中国安全科学学报 2022年第12期32卷 70-78页

作者：侯俊领赵能李俊斌董现忠余忠林范同清攀枝花学院钒钛学院四川攀枝花617000 安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232000 淮南矿业(集团)有限责任公司安徽淮南232000 安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232000

为解决淮南矿区深井砂岩直覆工作面切顶留巷后的围岩稳定性问题,首先,分析深浅孔联合爆破切顶留巷技术原理,采用深孔预裂爆破技术使基本顶断裂并垮落,同时采用聚能爆破技术对直接顶进行定向切割;然后,根据理论分析确定深浅孔联合爆破方... 详细信息

为解决淮南矿区深井砂岩直覆工作面切顶留巷后的围岩稳定性问题,首先,分析深浅孔联合爆破切顶留巷技术原理,采用深孔预裂爆破技术使基本顶断裂并垮落,同时采用聚能爆破技术对直接顶进行定向切割;然后,根据理论分析确定深浅孔联合爆破方案,并通过数值模拟方法分析未切顶、切直接顶及深浅孔联合爆破3种不同切顶工作面的应力分布特征;最后,在丁集矿1452(1)砂岩直覆工作面进行现场工业性试验。研究表明:深浅孔联合爆破切顶留巷围岩控制技术可以更好地阻断覆岩之间的应力传递,改善留巷顶板应力环境;在工作面推进方向,减小周期来压步距,来压强度平缓,在留巷巷道中,减小留巷上方悬顶长度,形成短壁梁,有效地降低了留巷围岩的应力,较好地控制了围岩变形。

关键词：深浅孔联合爆破切顶留巷围岩稳定性控制技术

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孔隙水作用下深埋硐室稳定性分析及破坏机制

中国安全科学学报 2023年第10期33卷 62-70页

作者：张道兵朱远嫘尹华东胡阿平汤宇湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 中铁五局集团第一工程有限责任公司湖南长沙410117

为获得孔隙水作用下深埋硐室的围岩压力及其潜在破坏面,将Hoek-Brown破坏准则和极限分析定理结合,改进传统的深埋硐室“楔形体”破坏机制,并将孔隙水作用考虑到优化的深埋硐室围岩稳定性计算模型中;然后根据虚功率原理推导出孔隙水作用... 详细信息

为获得孔隙水作用下深埋硐室的围岩压力及其潜在破坏面,将Hoek-Brown破坏准则和极限分析定理结合,改进传统的深埋硐室“楔形体”破坏机制,并将孔隙水作用考虑到优化的深埋硐室围岩稳定性计算模型中;然后根据虚功率原理推导出孔隙水作用下深埋硐室围岩压力解析解,通过序列二次规划(SQP)算法优化得到围岩压力上限解以及拱顶、拱肩破坏范围。研究表明:Hoek-Brown准则参数中地质强度指数(GSI)、岩体常数、岩体单轴抗压强度增大时围岩压力减小,硐室的潜在塌落范围也减小,而扰动因子、岩体容重和硐室直径的增大会对硐室的稳定性产生不利影响。此外,孔隙水压力系数增大时围岩压力和塌落范围也不断增大,且随着水位线高度的增加,影响程度越加明显。

关键词：孔隙水深埋硐室围岩稳定性围岩压力破坏机制 Hoek-Brown破坏准则

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巨跨超扁平地下洞库建设方法及实践

隧道建设（中英文） 2022年第4期42卷 532-539页

作者：刘永胜洪开荣卓越杨朝帅宋超业刘龙卫中铁隧道局集团有限公司广东广州511458 中铁隧道勘察设计研究院有限公司广东广州511458 中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300133

为探讨巨跨超扁平地下洞库勘察设计和施工运营过程中的关键技术难题,采用文献调研、理论分析和实践验证相结合的方法,对巨跨超扁平洞库洞室稳定机制、关键性地质参数及其评价体系、定量化设计方法、施工工艺工法以及监控技术进行研究。... 详细信息

为探讨巨跨超扁平地下洞库勘察设计和施工运营过程中的关键技术难题,采用文献调研、理论分析和实践验证相结合的方法,对巨跨超扁平洞库洞室稳定机制、关键性地质参数及其评价体系、定量化设计方法、施工工艺工法以及监控技术进行研究。得出:1)通过及时、主动的支护体系有序调整围岩承载力是巨跨超扁平地下洞库成洞的关键。2)巨跨超扁平地下洞库围岩稳定性评价方法必须考虑尺寸效应,结构面产状、地应力、跨度、高跨比、摩擦角是影响围岩稳定性的显著因素。3)喷+锚+网柔性支护体系是合适的,宜采用“以数值计算为主,类似大跨经验为参考,施工监测动态反馈调整”相结合的综合设计方法。4)采用预留双岩柱支撑开挖方法是合理的。5)应采用多种手段对结构及围岩应力场和位移场进行监控量测,可采用“以收敛和沉降指标为主,围岩内部位移指标相结合”的综合判断方法,评判施工及运营过程中围岩的稳定性和结构的安全性。

关键词：地下工程巨跨地下洞库超扁平隧道解重构场围岩稳定性柔性支护体系预留双岩柱支撑监控量测

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既有公路隧道改扩建技术研究动态及展望

地下空间与工程学报 2023年第4期19卷 1216-1234页

作者：宋战平张泽坤程昀霍润科张玉伟西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室西安710055 西安建筑科技大学隧道与地下结构工程研究所西安710055 长安大学公路学院西安710064 盐城工学院土木工程学院江苏盐城224051

社会经济的飞速发展导致公路运输需求与通行能力不相匹配的矛盾日益明显,既有公路隧道改扩建成为改善未来公路交通运输环境的长期有效手段。通过对典型改扩建公路隧道文献检索及案例统计分析,明确了公路隧道改扩建的发展趋势及研究动态... 详细信息

社会经济的飞速发展导致公路运输需求与通行能力不相匹配的矛盾日益明显,既有公路隧道改扩建成为改善未来公路交通运输环境的长期有效手段。通过对典型改扩建公路隧道文献检索及案例统计分析,明确了公路隧道改扩建的发展趋势及研究动态,指出了公路隧道改扩建方案研究的现状与不足,依据方案比选提出了改扩建建议方案;结合4种典型改扩建工法及隧道扩大系数,提出了既有公路隧道改扩建的建议施工工法;阐述了改扩建公路隧道围岩压力计算、围岩力学响应、爆破振动控制及支护参数的研究动态与不足;提出了BIM技术、人工智能技术、绿色建造及碳中和理念等在改扩建隧道中的应用前景;指出建设标准规范化、扩建方案智能化、施工方法创新化和理论研究系统化是未来重点研究方向。

关键词：公路隧道改扩建技术研究动态施工工法围岩稳定性

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花岗岩蚀变程度对隧洞稳定性影响研究

华北水利水电大学学报(自然科学版) 2024年

作者：张婧吴彤闫晓石董金玉石尚河南省自然资源监测和国土整治院河南省地质灾害防治重点实验室中水北方勘测设计研究有限责任公司华北水利水电大学

花岗岩地区隧洞工程建设时常遇到蚀变岩体，严重制约着工程的建设与安全运营。以新疆北部某深埋长输水隧洞蚀变花岗岩为研究对象，从宏观调查、现场测试和室内微观试验三个方面，以宏观和微观分析相结合的方式研究了岩石蚀变程度对其表... 详细信息

花岗岩地区隧洞工程建设时常遇到蚀变岩体，严重制约着工程的建设与安全运营。以新疆北部某深埋长输水隧洞蚀变花岗岩为研究对象，从宏观调查、现场测试和室内微观试验三个方面，以宏观和微观分析相结合的方式研究了岩石蚀变程度对其表观特征、回弹值、点荷载强度、纵波波速的降低值以及蚀变矿物含量的影响规律，建立了定性和定量相结合的花岗岩蚀变程度分级判别方法，将花岗岩蚀变程度划分为轻微蚀变、中等蚀变和强蚀变三个等级。基于隧洞围岩岩石蚀变程度等级，利用FLAC3D软件进行了数值模拟，计算了输水隧洞无支护和支护后开挖过程中围岩位移场的变化，发现洞室侧壁的位移变化较大。其中轻微蚀变和中等蚀变隧洞段围岩变形量较小，而强蚀变隧洞段出现高达212.23 cm的围岩大变形现象;采取支护措施后，轻微蚀变和中等蚀变隧洞段围岩变形量控制在1 cm以内，强蚀变隧洞段围岩变形量降低至1.91 cm，围岩变形现象得到了有效控制。

关键词：花岗岩蚀变程度分级蚀变矿物含量深埋长隧洞围岩稳定性

考虑累积微震损伤效应的荒沟电站地下洞室群围岩稳定性分析

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岩石力学与工程学报 2020年第5期39卷 1011-1022页

作者：周朝尹健民周春华汪洋徐春敏长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010 中国地质大学工程学院湖北武汉430074

微震监测作为开挖岩体附加损伤的指示器,已被广泛应用于地下工程施工期的围岩损伤区识别、圈定及稳定性分析评价中。然而,如何利用丰富的微震信息来标定岩体动态损伤过程中的力学参数,是定量评估围岩损伤程度及稳定性的关键。依托首座... 详细信息

微震监测作为开挖岩体附加损伤的指示器,已被广泛应用于地下工程施工期的围岩损伤区识别、圈定及稳定性分析评价中。然而,如何利用丰富的微震信息来标定岩体动态损伤过程中的力学参数,是定量评估围岩损伤程度及稳定性的关键。依托首座采用微震法岩爆监测的抽水蓄能电站工程--荒沟抽水蓄能电站,首先分析了地下洞室群施工期的微震活动性及围岩损伤情况;其次,建立以微震视体积确定岩体损伤尺度并考虑累积损伤效应的岩体劣化模型;最后,编写FISH语言将微震数据嵌入数值模拟中,首次实现了考虑累积微震损伤效应的地下洞室群围岩稳定性分析。结果表明:考虑累积微震损伤效应的围岩稳定性分析方法,有效利用了反映外界施工扰动和地质构造等异常活化的微震信息,岩体损伤程度、应力场和塑性区等分析结果与微震监测结果具有很好的一致性,对支护方案的优化设计具有指导意义。

关键词：岩石力学微震监测地下洞室群能量累积微震损伤围岩稳定性