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岩爆预测和烈度分级的属性数学模型及其应用

重庆建筑大学学报 2008年第4期30卷 114-120页

作者：文畅平邵阳学院城市建设系湖南邵阳422000

基于属性数学理论,建立岩爆发生预测和烈度分级的属性识别模型。该模型选择影响岩爆的主要因素,如最大切向应力σ_θ,单轴抗压强度σ_c,单轴抗拉强度σ_t以及弹性能量指数W_(et)并以σ_θ/σ_c,σ_c/σ_t以及W_(et)作为岩爆评价指标和... 详细信息

基于属性数学理论,建立岩爆发生预测和烈度分级的属性识别模型。该模型选择影响岩爆的主要因素,如最大切向应力σ_θ,单轴抗压强度σ_c,单轴抗拉强度σ_t以及弹性能量指数W_(et)并以σ_θ/σ_c,σ_c/σ_t以及W_(et)作为岩爆评价指标和烈度分级标准,通过构造属性测度函数以计算单指标属性测度,以相似数定义相似权的方法确定评价指标的权重,应用置9+信度准则对岩爆进行属性识别。针对一些岩石地下工程实例对模型进行验证,评判结果与实际情况符合得较好,并且与模糊综合评判法、物元可拓评判法等的评判结果有较好的一致性。此外,利用该模型对某水电站工程和秦岭隧道工程的岩爆情况进行预测,结果与人工神经网络法、距离判别法等的评判结果一致。研究表明,属性识别模型在研究岩爆发生和烈度分级中具有良好的实用性和有效性,为地下工程岩爆预测提供了一种新的方法。

关键词：岩石力学岩爆预测预报属性测度属性识别

岩爆发生和烈度分级预测的距离判别方法及应用

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岩石力学与工程学报 2007年第5期26卷 1012-1018页

作者：宫凤强李夕兵中南大学资源与安全工程学院

岩爆是深部高地应力区岩石地下工程中的主要工程地质灾害之一,对其发生的可能性及其烈度分级的预测是工程建设过程中所必须解决的重大问题。基于距离判别分析理论,建立岩爆发生和烈度分级预测的距离判别分析模型。选取影响岩爆的主要因... 详细信息

岩爆是深部高地应力区岩石地下工程中的主要工程地质灾害之一,对其发生的可能性及其烈度分级的预测是工程建设过程中所必须解决的重大问题。基于距离判别分析理论,建立岩爆发生和烈度分级预测的距离判别分析模型。选取影响岩爆的主要因素如最大切向应力σθ、单轴抗压强度σc、单轴抗拉强度σt和弹性能量指数Wet,并把σθ/σc,σc/σt和Wet作为判别因子建立岩爆预测的距离判别分析模型,利用国内外一些重大深部岩石工程实例作为学习的样本进行训练。经过训练后的模型回判估计的误判率为0。利用该模型对国内西康铁路秦岭隧道工程和铜陵冬瓜山深埋硬岩矿山的岩爆情况进行预测,结果与实际情况符合较好,说明该模型在研究岩爆发生可能性及烈度分级预测中具有良好的实用性和有效性。该方法可为深部地下工程岩爆发生可能性及其烈度分级预测提供一种新思路。

关键词：岩石力学岩爆预测分级距离判别分析

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岩爆物理模拟试验研究现状及思考

岩石力学与工程学报 2015年第5期34卷 915-923页

作者：周辉孟凡震张传庆卢景景徐荣超中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

岩爆受岩性、应力条件、开采条件等因素影响,发生机制极其复杂,而物理模拟试验研究岩爆具有独特优势。在总结前人研究成果的基础上,从岩爆物理模拟研究的试验仪器、相似材料、加载、开挖、支护和监测测量方法等方面,详细论述当前岩爆物... 详细信息

岩爆受岩性、应力条件、开采条件等因素影响,发生机制极其复杂,而物理模拟试验研究岩爆具有独特优势。在总结前人研究成果的基础上,从岩爆物理模拟研究的试验仪器、相似材料、加载、开挖、支护和监测测量方法等方面,详细论述当前岩爆物理模拟研究存在的不足和未来的发展方向。主要得到以下结论:建立适合于岩爆的脆性相似判据并研制"低强度、高脆性"的相似材料,是岩爆物理模拟试验成功的基础;分别在理论上和试验方法上解决硬性结构面的相似性判别方法和制作工艺,是研究结构面型岩爆的关键;在保证加载的准确性和受力的均匀性基础上,研制大吨位的加载装置和可考虑复杂岩–机相互作用的TBM掘进机及钻爆法施工工艺,是研究不同岩爆影响因素的保证;开发能够与"硬岩"岩爆以开裂为主的典型变形破坏特征相适应的多元信息监测和测试系统,是成功解译岩爆孕育演化特征和规律的先决条件。研究结论将有助于改进岩爆的物理模拟试验研究现状,为建立岩爆风险的合理评估、准确预测及防控方法提供科学依据。

关键词：岩石力学物理模拟试验岩爆现状发展方向

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岩爆数据库管理系统开发及应用

工程科学学报 2022年第5期44卷 865-875页

作者：姚志宾牛文静张宇胡磊张伟东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室沈阳110819

针对深部岩体工程科学前沿的岩爆研究难题,分析了制约其动态定量及智能化预警研究的挑战性问题.为突破挑战问题制约,采用面向对象的B/S+C/S结构,建立了岩爆数据库管理系统,包含岩爆案例数据库、微震波形数据库、微震时序数据库,具备多... 详细信息

针对深部岩体工程科学前沿的岩爆研究难题,分析了制约其动态定量及智能化预警研究的挑战性问题.为突破挑战问题制约,采用面向对象的B/S+C/S结构,建立了岩爆数据库管理系统,包含岩爆案例数据库、微震波形数据库、微震时序数据库,具备多工程管理、详细数据采集、查询分析、结果导出等功能的岩爆数据库管理系统,成功实现了多工程、多源岩爆灾害信息的详细采集与有效管理.利用多个具有岩爆灾害的深埋岩体工程,对岩爆数据库管理系统进行了应用,取得了较好的效果.结果表明建立的岩爆数据库管理系统具有较好的适用性,可为不同工程岩爆类比研究、岩爆智能预警研究等提供科学、可靠的数据基础与参考.

关键词：岩爆数据库管理系统岩爆案例数据库微震波形数据库微震时序数据库深埋隧道

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岩爆预测的Bayes判别模型及应用

中国矿业大学学报 2009年第4期38卷 528-533页

作者：付玉华董陇军中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 江西理工大学应用科学学院江西赣州341000

基于Bayes判别法强大的判别分类能力,将Bayes判别理论应用到深部硬岩岩爆预测当中.选取最大切向应力σθ、单轴抗压强度cσ、单轴抗拉强度tσ和弹性能量指数Wet作为影响岩爆的因素,建立了以σθ/cσ,cσ/tσ及Wet为判别因子的岩爆预测的... 详细信息

基于Bayes判别法强大的判别分类能力,将Bayes判别理论应用到深部硬岩岩爆预测当中.选取最大切向应力σθ、单轴抗压强度cσ、单轴抗拉强度tσ和弹性能量指数Wet作为影响岩爆的因素,建立了以σθ/cσ,cσ/tσ及Wet为判别因子的岩爆预测的Bayes判别模型,以国内外15个深部岩体实例为训练样本进行训练,利用训练好的模型对灵宝东峪矿区、平煤集团八矿深部开拓巷道和铜陵冬瓜山深埋硬岩矿山岩爆进行预测.实例研究表明:该模型回判估计误判率为0,预测结果与工程实例实际岩爆情况相符合.

关键词：采矿工程岩爆 Bayes判别预测

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岩爆破坏过程能量释放的数值模拟

岩土力学 2008年第3期29卷 790-794页

作者：王耀辉陈莉雯沈峰中国科学院武汉岩土力学研究所武汉430071 武汉市洪山建筑质量监督管理站武汉430074 武英高速公路项目建设部武汉430071

岩爆是地下岩石开挖中的一种工程灾害现象,是岩体结构发生破坏时,由于内部储存的弹性能释放并转换为动能而造成动力形式的破坏。岩爆破坏过程中的能量释放与岩体在应力峰值前后的应力-应变特性紧密相关。另外,施工中开挖速度引起的加载... 详细信息

岩爆是地下岩石开挖中的一种工程灾害现象,是岩体结构发生破坏时,由于内部储存的弹性能释放并转换为动能而造成动力形式的破坏。岩爆破坏过程中的能量释放与岩体在应力峰值前后的应力-应变特性紧密相关。另外,施工中开挖速度引起的加载速率的变化也会对岩爆的产生有明显影响。以岩体全过程应力-应变曲线试验为基础分析岩爆破坏过程。分析中采用的模型考虑了岩石峰值后应力-应变特性及加载速率的影响。运用数值方法对岩石洞室的开挖过程进行了模拟,在模拟中对岩体破坏的发生及弹性能释放过程进行了分析。数值分析结果显示,岩体洞室开挖过程中岩石破坏由岩体表面向岩体内部发展,岩石的弹性能释放率也随着破坏的发展而不断增加。分析结果还显示,岩体破坏时的弹性能释放速率会随着开挖速率的提高而明显增加。

关键词：岩爆数值模拟应力-应变特性

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岩爆预测的多维云模型综合评判方法

岩石力学与工程学报 2018年第5期37卷 1199-1206页

作者：过江张为星赵岩中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

岩爆是地下空间开发和矿业工程中遭遇的重大挑战,其倾向性预测是一个迫切需要解决的难题。针对其预测过程中的不确定性,在一维云模型理论的基础上提出了基于多维云模型的岩爆倾向性预测方法。将各个预测指标分别作为多维云模型的一维变... 详细信息

岩爆是地下空间开发和矿业工程中遭遇的重大挑战,其倾向性预测是一个迫切需要解决的难题。针对其预测过程中的不确定性,在一维云模型理论的基础上提出了基于多维云模型的岩爆倾向性预测方法。将各个预测指标分别作为多维云模型的一维变量,根据云理论和岩爆预测标准,选取合适的云模型数字特征,考虑指标的信息量和相关性,改进CRITIC法确定预测指标权重,生成综合所有预测指标的对应于各个岩爆等级的多维云模型,输入指标实测值得到岩体隶属于各个岩爆等级的综合确定度,依据最大确定度原则判定岩体岩爆等级。以国内外20组典型岩爆实例数据验证本文模型的合理性和有效性,并与一维云模型、RS-TOPSIS方法的预测结果进行对比。结果表明,多维云模型应用于岩爆倾向性预测是有效的,其可以直观、快速判定岩体的岩爆等级,为岩爆倾向性预测提供了一种新方法。

关键词：岩石力学岩爆岩爆倾向性 CRITIC法多维云模型预测

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岩爆风险下深埋长大隧洞支护设计与工程实践

岩石力学与工程学报 2019年第A01期38卷 2934-2943页

作者：刘宁张春生单治钢褚卫江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310014

岩爆风险下合理的支护设计能够有效防治和规避岩爆灾害的发生,减轻灾害造成的损失,确保人员和工程安全。但岩爆不同于普通的高应力破坏,有其特殊的诱发机制和控制策略。以世界埋深最大的锦屏二级水电站深埋隧洞为工程背景,基于不同类型... 详细信息

岩爆风险下合理的支护设计能够有效防治和规避岩爆灾害的发生,减轻灾害造成的损失,确保人员和工程安全。但岩爆不同于普通的高应力破坏,有其特殊的诱发机制和控制策略。以世界埋深最大的锦屏二级水电站深埋隧洞为工程背景,基于不同类型岩爆的诱发机制,对施工中存在的支护单元选择存在的问题进行深入探讨。并针对深埋大理岩破裂和脆–延–塑转换两点突出特性,分别从破坏深度与承载能力、能量释放量与吸能能力、变形量与变形适应能力3个方面,提出岩爆条件下需关注的支护能力,并对支护单元的特点和功能进行详细分析,提出适合岩爆条件下的支护单元选型方法,并利用非连续力学方法对围岩的破裂损伤特征进行深入分析。最后,对岩爆条件下支护优化设计方法进行讨论。相关研究成果和实践经验可以为类似工程设计提供参考。

关键词：岩石力学岩爆深埋隧洞支护设计锦屏二级水电站

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岩爆过程的声音信号特征研究

岩石力学与工程学报 2016年第6期35卷 1190-1201页

作者：苏国韶石焱炯冯夏庭蒋剑青江权广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

为探究岩爆过程的声音信号特征,采用自主研发的真三轴岩爆试验机系统,在室内实现花岗岩岩样的岩爆过程模拟,并对试验过程中的声音信号进行全程监测,分析岩爆过程声音信号的波形特征、分形特征以及频谱特征。研究结果表明,岩爆的声音信... 详细信息

为探究岩爆过程的声音信号特征,采用自主研发的真三轴岩爆试验机系统,在室内实现花岗岩岩样的岩爆过程模拟,并对试验过程中的声音信号进行全程监测,分析岩爆过程声音信号的波形特征、分形特征以及频谱特征。研究结果表明,岩爆的声音信号波形变化特征能够反映岩爆所经历的主要破坏过程,临近岩爆弹射破坏前,存在一段声音信号波形幅值较小的"相对平静期";岩爆过程的声音信号幅值具有时间分形特性,声音信号幅值分形维数持续增加至峰值后在一段时间内持续下降至最低值可作为岩爆发生的前兆信息;岩爆过程中,不同破坏现象具有不同的声音频谱特征,声音信号主频总体呈"高频向低频迁移"的演化趋势,频谱形状经历"多峰–单峰"的交替变化过程。岩爆过程的声音信号在波形、幅值的时间分形维数、频谱3个方面具有显著特征与内在演化规律,声音信号的变化特征可作为岩爆预测的前兆信息。

关键词：岩石力学岩爆声音信号分形频谱分析