基于改进组合赋权的岩爆多维云模型预测研究

岩爆是地下开挖工程主要的地质灾害之一,其烈度分级预测是一个急需解决的世界性难题。针对其预测过程中的不确定性,选取切向应力与岩石单轴抗压强度比σ_θ/σ_c、岩石单轴抗压强度与抗拉强度比σ_c/σ_t、弹性变形能指数Wet建立评价指标体系,以改进熵权-基于指标相关性的指标权重确定方法(CRITIC)综合计算预测指标权重,结合不确定性人工智能理论,将逆向云发生器算法用于确立多维云模型的3个数字特征,生成所有预测指标的多维云模型。用国内外48组典型岩爆实例数据检验本文模型的准确性与有效性,并与基于权重融合的云模型、一维正态云模型的预测结果进行对比。结果表明:该模型应用于岩爆预测有更高的准确性。     

海底管道未确知测度风险评价方法研究

运用未确知测度理论建立海底管道风险评价指标体系,确定风险评价指标分级标准,构造未确知测度模型,计算海底管道各评价指标的未确知测度值,并利用信息熵原理确定指标权重.根据置信度识别准则评判管道风险等级,采用雷达图显示未确知测度风险评价结果.以某近海区海底管道为例进行评价,结果表明,所建立的未确知测度风险评价方法能够实现对信息未确知条件下的海底管道风险评估.     

在线极限学习机在岩爆预测中的应用

为有效预测地下工程岩爆的发生及烈度,结合地下工程岩爆的特点,分析岩爆影响因素及相关判别依据,选取围岩最大切向应力σ与岩石抗压强度σc之比σ/σc、岩石抗压强度σc与岩石抗拉强度σt之比σc/σt以及弹性能量指数Wet为判别因子,引入在线极限学习机理论,建立了岩爆预测的OS-ELM判别模型。以搜集到的国内外15组工程岩爆数据进行训练建模,训练完成后将样本数据做输出预测,得到模型的预测精度达97.98%,并与SVM、BP模型进行对比分析,结果表明,OS-ELM模型精度优于SVM和BP模型。利用该模型对国内两处隧道岩爆情况进行预测,结果与实际情况基本相符。研究表明,OSELM判别模型在岩爆烈度分级上具有良好的适用性和有效性。     

基于未确知测度理论的充填管道堵塞风险性评价

为预测深井矿山充填管道堵塞的难易程度,运用未确知测度理论,建立充填管道堵塞风险性评价模型。选取10项评价指标作为未确知测度模型的判别指标,根据实测数据建立各项指标的未确知测度函数,并利用信息熵理论获得各判别指标的权重,依照置信度识别准则进行等级判定,最后得到充填管道堵塞风险性预测值。研究结果表明:金川龙首矿、大红山铜矿、河东金矿和新城金矿等4个评价对象的风险性等级分别为:Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅲ级。未确知测度理论能综合考虑各项评价指标对评价体系的影响,并进行相应的定量计算。     

基于未确知聚类法的巷道围岩稳定性预测

针对影响巷道围岩稳定性的因素多且具有不确定性和隐蔽性的特点,选取实测RQD值、单轴抗压强度、隙壁状态3个主要影响因素作为判别指标,利用未确知测度理论,建立巷道围岩稳定性预测模型。利用25组巷道围岩资料作为模型构建样本,以样本均值为聚类中心,采用信息熵理论确定各判别指标的权重,从而计算样本的多指标综合测度;根据最小未确知测度距离原理判断样本所属类别,进而对巷道围岩稳定性进行预测,且用逐一回代的方法检验预测模型的合理性。刊用所建立的巷道围岩稳定性预测模型对大冶铁矿5组待判别样本进行应用预测,预测结果符合工程勘察实际,表明基于未确知聚类法的巷道围岩稳定性预测方法具有较好的实用性和有效性。     

基于未确知测度理论的安全生产状况评价研究

为研究我国省市的安全生产级别,基于未确知测度理论,建立安全生产状况评价的等级模型。根据实际情况,选取5项评价指标,建立各评价指标的未确知测度函数。利用熵确定各项指标的权重,避免人为主观性对评价的影响,根据多指标综合测度评价向量和置信度识别准则进行评判。结合2009年9省市对应指标统计数据,采用未确知理论对安全生产状况进行评价,并结合实际进行分析。该理论为省、市安全生产提供了指导性的建议和依据。     

基于未确知测度理论的煤层底板突水危险性评价

运用未确知测度理论,建立煤矿奥灰岩岩溶水类底板突水评价模型。选取煤层底板的地质构造(断裂构造密度、褶皱、断层导水性、岩体的裂隙发育情况)、水文地质条件(水压、含水性、岩溶含水层发育情况、强水源补给情况)、底板隔水层条件(隔水层厚度、岩石力学强度以及隔水岩层的完整性)、开采条件(采厚和采深)4个一级指标、13项二级指标作为未确知测度模型的判别指标;根据指标值的类型采用定量或定性的方法对其进行分级和赋值,建立评判集,进而构建单指标测度函数。将13个突水评价指标值代入单指标测度函数计算得到单指标测度评价矩阵。利用信息熵理论获得各判别指标的权重,依照置信度识别准则进行等级判定,最后得出煤层底板突水危险性评价结果。利用该方法对肥城矿区14个地质块段的煤层底板突水危险性进行评价,结果表明,该评价结果与矿山实际情况相符。     

基于未确知测度理论的公路隧道水害危险性评价

基于未确知测度理论,建立公路隧道水害危险性评价模型。从内因和外因的视角分析,同时将内因分为水害来源、通道、水量三个部分,采取隧道区降水量、地表水文情况、隧道区渗透系数、构造断裂带类型、围岩分级、岩土分类、单位涌水量、隧道区平均气温、隧道区植被覆盖率、隧道区地下水腐蚀性(酸性)、防排水措施情况、隧道施工分级、安全管理情况等共13项指标作为为确知测度模型的判别指标;根据相应的实测数据构建未确知测度函数,同时利用信息熵理论获得各判别指标的权重,依据置信度识别准则进行等级判定,最后得出公路隧道水害危险性评价结果。运用该方法对国内6条典型公路隧道的水害危险性进行评价,评价结果与公路隧道实际情况相吻合。因此,这种新方法能够应用到公路隧道水害的危险性评价中,并能解决公路隧道危险性评价的诸多因素不确定性问题,对其进行合理有效的评价。     

未确知测度模型在爆破工程安全评价中的应用

结合当前工程爆破的实际情况,从安全管理、安全技术、安全防范三方面出发,建立了一套完备的爆破工程安全评价的二级指标体系.针对指标体系中诸多因素的不确定性问题,在未确知测度理论的基础上,构建了爆破工程安全评价的未确知测度模型.通过对单指标未确知测度、多指标综合测度的计算以及指标定权等过程,实现了对爆破工程的安全综合评价.在各评价指标权重和识别准则的确定上,分别采用了信息熵和置信度识别准则,避免了模糊层次分析法中在这两方面的缺陷,使评价结果更具客观性.实例分析表明,运用未确知测度模型进行爆破工程安全评价问题的研究,理论上是可行的,评价结果是可信的,从而为爆破工程的安全综合评价提供了一种新方法.     

隧道下穿桥梁的桥墩稳定性未确知测度评价研究

为指导隧道安全施工,保证路桥的安全运营,对桥梁桥墩稳定性进行评价,运用未确知理论,建立未确知测度评价模型。结合葵坝隧道下穿盐坝高速路桥的工程实际,选取影响桥墩稳定性的10个指标构造评价指标体系,依据每个桥墩的指标分级标准构建单指标未确知测度函数,确定每个对象的单指标测度矩阵;用熵权法计算各对象指标的权重,进而得到了对象的多指标综合测度向量;并依据置信度识别准则得出12个桥墩的隶属等级和稳定性排序。结果表明:12个桥墩中,除有1个桥墩处于不稳定等级外,其余都处于稳定等级。     

基于反赋权与MBCT-SR多维云模型算法岩爆预测研究

基于岩爆事故的模糊性与随机性特征,为解决在当前岩爆烈度等级预测研究中,通过正向云发生器经验式计算多维云模型特征值进而导致预测结果主观性较强的问题.本文选取应力比Ts=σθ/σt、岩石脆性指数B=σc/σt以及弹性应变储能指数Wet作为评价指标,结合机器学习理论,采用多维逆向MBCT-SR云发生器算法对岩爆等级进行预测,...     

Long-term prediction model of rockburst in underground openings using heuristic algorithms and support vector machines

Rockburst possibility prediction is an important activity in many underground openings design and construction as well as mining production. Due to the complex features of rockburst hazard assessment systems, such as multivariables, strong coupling and strong interference, this study employs support vector machines (SVMs) for the determination of classification of long-term rockburst for underground openings. SVMs is firmly based on the theory of statistical learning algorithms, uses classification technique by introducing radial basis function (RBF) kernel function. The inputs of models are buried depth H, rocks’ maximum tangential stress σ_θ, rocks’ uniaxial compressive strength σ_c, rocks’ uniaxial tensile strength σ_t, stress coefficient σ_θ/σ_c, rock brittleness coefficient σ_c/σ_t and elastic energy index W_et. In order to improve predictive accuracy and generalization ability, the heuristic algorithms of genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization algorithm (PSO) are adopted to automatically determine the optimal hyper-parameters for SVMs. The performance of hybrid models (GA + SVMs = GA-SVMs) and (PSO + SVMs = PSO-SVMs) have been compared with the grid search method of support vector machines (GSM-SVMs) model and the experimental values. It also gives variance of predicted data. A rockburst dataset, which consists of 132 samples, was employed to evaluate the current method for predicting rockburst grade, and the good results of overall success rate were obtained. The results indicated that the heuristic algorithms of GA and PSO can speed up SVMs parameter optimization search, the proposed method is robust model and might hold a high potential to become a useful tool in rockburst prediction research.     

基于组合赋权的混合粒子群优化支持向量机的岩爆倾向性预测

为有效预测岩爆灾害发生烈度,提出一种基于组合赋权的混合粒子群优化支持向量机(H-PSO-SVM)岩爆倾向性预测模型。根据岩爆发生机制,在分析岩爆发生的主要影响因素的基础上确定出评判指标;综合考虑模糊层次分析法(FAHP)所得主观权重和熵权法所得客观权重,应用调和平均数概念,构建组合赋权准则;引入遗传算法交叉、变异操作改进传统粒子群(PSO)极值跟踪和粒子更新方法,建立H-PSO-SVM岩爆倾向性预测模型。利用国内外已有工程实例数据进行50次随机抽样试验,对比分析H-PSO-SVM模型和PSO-SVM模型等预测结果。结果表明:H-PSO-SVM模型应用于岩爆工程实例预测具有可行性和适应性,模型预测的准确率高于其他模型,且预测结果更稳定。     

基于未确知测度的岩体稳定性多元联系度评价模型*

为准确评定岩体稳定性等级,引入未确知测度理论、多元联系度理论和同异反确定不确定体系,建立基于未确知测度的岩体稳定性多元联系度评价模型。该模型通过指标组合权重值和单指标测度矩阵,得出多指标综合测度矩阵、同异反联系度矩阵和模糊评价矩阵。并借助多元联系度定量计算待评岩体的评价等级、定性分析及准确预判岩体稳定性的发展趋势,较好地优化置信度评价过程,克服传统模型不能定量表达不确定性因素的缺陷,而且拓展指标隶属等级交叉的特性。以1号岩体为例,研究结果表明:岩体的稳定性等级为Ⅲ级,处于基本稳定状态,但有着向不稳定状态（Ⅳ级）移动的趋势。模型的评价结果与实际结果相吻合,说明应用该模型评判岩体稳定性等级是有效可行的。     

旧工业建筑再生利用项目施工安全的评价及改进

针对旧工业建筑再生利用项目施工过程中存在诸多安全隐患的问题,首先,结合此类项目遗留工业垃圾冗杂、施工场地狭窄、部分构件拆换、大型机械使用受限的施工特点从4MTE角度构建施工安全评价指标体系。然后,在考虑指标赋权的主客观综合性与评价工作的未确知性后,建立了基于结构熵权法与未确知测度理论的旧工业建筑再生利用项目施工安全评价模型,并通过工程实例验证该模型,得出的评价结果与实际情况相符。最后,结合未确知测度单因素指标测度函数的特点,提出了施工安全管理改进策略的制定方法。     

基于未确知测度理论的巷道稳定性评价

评价指标的不确定性是影响巷道稳定性评价的关键。为提高巷道稳定性评价的针对性,建立科学合理的评价模型,从地质条件和工程实际出发,运用未确知测度理论,选取影响巷道稳定性的岩体结构、顶板岩性、岩层倾角、开采深度、施工质量、断面形状、断面面积、支护效果、顶板控制方法、顶板位移量、巷道使用时间等11项因素。根据实测数据建立各影响因素的未确知测度函数,构建矿山巷道的稳定性等级评价和排序模型。采用定性、定量方法分析巷道稳定性评价中的不确定性影响因素,利用熵计算各影响因素的指标权重。依照置信度识别准则进行等级判定,得出巷道稳定性评价结果,并进行稳定程度排序。将该方法应用于某矿8条回采巷道的稳定性评价中。岩层倾角、开采深度、顶板位移量等3个评价指标权重比值差异较大,属于敏感性评价指标。较巷道R_(03)而言,巷道R_(08)的岩层倾角和开采深度2个评价指标的敏感性尤为明显,比值分别达77.43%、-46.72%。置信度取值的增加对评价结果没有显著影响,评价结果的可靠度较高。研究表明,将未确知测度理论应用于巷道稳定性评价是可行的。     

支持向量机对多环芳烃毒性的定量构效预测

为了实现多环芳烃(PAHs)毒性的有效预测,提出应用定量构效技术对多环芳烃的空气-正辛醇分配系数(KOA)和致癌性进行预测。应用分子描述符和试验值确立构效关系,采用支持向量机算法(SVM)和人工神经网络算法(ANN)分别建立了PAHs的KOA回归预测模型和致癌性分类预测模型。利用网格划分(GS)、遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)对SVM进行参数寻优。应用均方误差(MSE)、拟合决定系数R2和分类准确率(Accuracy)分别对模型进行了验证与评价。结果表明,最佳回归预测模型GS-SVR的MSE为0.059 7,R2为0.913 0;最佳分类预测模型GA-SVC的Accuracy为95%。研究表明:应用SVM所建两种模型的稳定性和预测能力都优于应用ANN建立的模型;参数优化后模型的稳定性和预测能力得到了提高。     

基于不同指标无量纲化方法的岩爆预测模型优选

为研究不同指标无量纲化方法对岩爆等级预测模型精度的影响，提高岩爆预测准确率，选取应力系数、脆性系数和弹性能量指数作为预测指标。基于104组岩爆实例大样本数据，采用统一极差处理法、差异化极差处理法、平均化处理法和归一化处理法4种指标无量钢化方法，对预测指标的原始数据进行处理，建立不同的岩爆预测距离判别模型并进行工程实例应用。研究结果表明:基于平均化处理法的岩爆预测模型的回判准确率高达97.1%；对不同矿山、隧道和水电站的6个工程实例的预测结果符合实际情况，说明其是一种准确率高、方便实用的岩爆预测模型。