基于PPA—正態(tài)云的深埋隧洞巖爆分級(jí)預(yù)測(cè)

張保同

摘要：針對(duì)深埋引水隧洞巖爆分級(jí)預(yù)測(cè)問(wèn)題，引入云模型理論建立了基于PPA-正態(tài)云的巖爆分級(jí)預(yù)測(cè)模型。在綜合分析影響巖爆發(fā)生的相關(guān)因素的基礎(chǔ)上，選取單軸抗壓強(qiáng)度與巖石抗拉強(qiáng)度之比σ0/σ1、巖石切向應(yīng)力與單軸抗壓強(qiáng)度之比σθ/σr、彈性變形能指數(shù)w以及巖石脆性指數(shù)I為巖爆分級(jí)預(yù)測(cè)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并確定了相應(yīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用投影尋蹤分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，由云模型正向發(fā)生器計(jì)算各指標(biāo)的確定度并生成相應(yīng)的云圖，在此基礎(chǔ)上給出巖爆分級(jí)預(yù)測(cè)結(jié)果。以國(guó)內(nèi)外7條深埋引水隧洞為例建模計(jì)算，結(jié)果表明PPA-正態(tài)云模型可以得出準(zhǔn)確的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：引水隧洞；巖爆分級(jí)；云模型；投影尋蹤；預(yù)測(cè)

隨著我國(guó)水電建設(shè)的不斷發(fā)展。修建了大量深埋超長(zhǎng)引水隧洞，如天生橋二級(jí)引水隧洞、魯布革水電站引水隧洞、錦屏二級(jí)引水隧洞等。深埋引水隧洞的賦存環(huán)境具有高地應(yīng)力、高滲透壓力等特點(diǎn)，極易引起巖爆等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，因此有必要對(duì)巖爆問(wèn)題進(jìn)行深入研究。近年來(lái)，巖爆研究取得了豐富的成果，如王迎超等建立基于理想點(diǎn)法和功效系數(shù)法的巖爆預(yù)測(cè)模型，擬定了相應(yīng)的巖爆評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；蔣昱州等以錦屏二級(jí)引水隧洞為例，根據(jù)巖體基本質(zhì)量指標(biāo)描述巖石的完整程度和堅(jiān)硬程度，建立了巖爆分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和判據(jù)：劉章軍等將模糊概率模型用于巖爆分級(jí)預(yù)測(cè)研究，提出了一種模糊權(quán)重的概念，充分考慮了巖爆的主要影響因素：郭建強(qiáng)等以巖石強(qiáng)度與巖石破壞準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，建立了基于彈性應(yīng)變能的巖爆預(yù)測(cè)模型：劉磊磊等將變權(quán)理論及靶心貼近度用于巖爆分級(jí)預(yù)測(cè)，以解決評(píng)價(jià)指標(biāo)間不相容的問(wèn)題；鄔書良等將約簡(jiǎn)概念格的粗糙集應(yīng)用于巖爆分級(jí)預(yù)測(cè)，通過(guò)概念格對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行精簡(jiǎn)，以減少巖爆預(yù)測(cè)所需的評(píng)判指標(biāo)：陳鵬宇等建立基于權(quán)重反分析和正態(tài)分布隸屬函數(shù)的巖爆預(yù)測(cè)模型，解決了對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦權(quán)主觀隨意性大的問(wèn)題。上述研究成果對(duì)巖爆分級(jí)預(yù)測(cè)研究起到了重要的推動(dòng)作用，但是目前仍難以非常準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)巖爆等級(jí)，有必要探索新的巖爆分級(jí)預(yù)測(cè)方法。

云模型是在統(tǒng)計(jì)學(xué)和模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，對(duì)解決隨機(jī)性和不確定性問(wèn)題具有較大優(yōu)勢(shì)，且計(jì)算簡(jiǎn)便、結(jié)果可靠，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、安全評(píng)價(jià)等領(lǐng)域，如李健等將云模型用于圍巖穩(wěn)定分類?？紤]到巖爆的發(fā)生機(jī)理復(fù)雜，其觸發(fā)機(jī)制具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和模糊性，筆者將云模型用于巖爆分級(jí)預(yù)測(cè)，建立了巖爆分級(jí)預(yù)測(cè)的投影尋蹤（PPA）-正態(tài)云模型。