基于改进突变级数法的岩爆等级评判
发布时间：2021-01-20 10:58
岩爆是岩体在高地应力下工程开挖过程中经常遇到的地质灾害,往往会给施工人员和设备带来不可估量的损失,因此对其发生及等级的预测已显得十分必要。本文采用以突变理论为基础的突变级数综合评价法对岩爆发生的烈度等级进行预测。（1）首先,从岩爆发生机制出发,围绕岩性、应力、围岩三个方面分析岩爆发生的影响因素,并选取岩石单轴抗压强度、强度应力比、应力系数、岩石完整性系数和弹性变形能指数作为评判指标来建立岩爆烈度等级预测的综合评价系统。（2）鉴于突变级数法通常采用专家打分的方法对指标重要程度进行排序,具有主观性较大的缺陷,故本文从两种角度（离差平方和的组合赋权法、TOPSIS理论逼近理想解排序法）对所选评判指标的重要程度排序进行改进。（3）根据五个评判指标的层次结构建立两种突变级数评价模型,即多维的印第安人茅舍突变模型、常规的尖点燕尾突变模型,再根据指标重要性排序进行归一化计算,得到突变级数值,并划分相应的岩爆烈度等级区间,即无岩爆（Ⅰ）、弱岩爆（Ⅱ）、中等岩爆（Ⅲ）及强烈岩爆（Ⅳ）。采用样本数据回代的方式得出岩爆预测最优突变级数模型。文中引用江边水电站为实例,选取20个有代表性且岩爆数据较完整的洞段构...
【文章来源】：河北工程大学河北省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究方法
体系中的梯度系统进行探究，并将该系统进行了总结与归纳[70]。然而托姆所研究的突变理论在应用过程中是有一定局限性的，他所研究的理论多用于解决光滑动力系统中稳定平衡态的分叉问题（包括缓慢变化、突跳变化），但在实际应用过程中并不能保证各个系统是数学意义上的动力系统，且动力系统也不一定是微分动力系统，微分动力系统也不一定光滑。之后，数学家阿诺尔德和齐曼两人在总结前人成果的基础上做了一个简单的实验来研究突变理论，该实验成功引起了学者们的兴趣，促使他们对突变理论进行更为深入的研究[71]。如图3-1是齐曼在1972年研制的一种简单的示教模型简图。这种模型不仅制作简易,而且可以很好地描述复杂的突变过程。图3-1齐曼突变机构Fig3-1Zymanmutationmechanism最简单的制作步骤是找两根完全一样的橡皮筋，以它们未拉伸的长度作为单
河北工程大学硕士学位论文203V(x)xx(3-1)其中，x为状态变量，μ为控制变量，相空间是二维空间：（x，μ）。折迭突变模型的平衡曲面M是对其势函数求导为零的结果，如式(3-2)所示：2()30dVxxdx(3-2)该平衡曲面是一条光滑的抛物线，如图3-2所示。不难发现，模型的控制区域被分歧点集划分为两个区域，分别由两个平衡状态控制，且一个稳定一个不稳定。奇点集S是平衡曲面M的一个子集，可表示为：23060xx(3-3)由式(3-3)可知（0,0）点即为奇点集S。接下来将其在控制空间上投影，并联立消去系统的状态变量x可得到只包含控制变量的关系式，即折迭突变模型的分歧点集B：0(3-4)由式(3-4)可看出折迭突变模型的分歧点集为一个点。图3-2折迭突变模型平衡曲面Fig.3-2Foldedcatastrophemodelequilibriumsurface（2）尖点突变模型尖点突变模型包含2个控制变量和1个状态变量，其实际应用较为广泛。尖点突变的势函数为：42V(x)xxx(3-5)其中，x指的是状态变量，μ、ν指的是控制变量，其相空间是由（x，μ，ν）构成的三维空间。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国煤矿冲击地压发展70年:理论与技术体系的建立与思考[J]. 齐庆新,李一哲,赵善坤,张宁博,郑伟钰,李海涛,李宏艳. 煤炭科学技术. 2019(09)
[2]硬岩岩爆预测预警研究进展[J]. 李鹏翔,陈炳瑞,周扬一,肖亚勋,丰光亮,祝国强. 煤炭学报. 2019(S2)
[3]深部硬岩矿山岩爆的动静组合加载力学机制与动力判据[J]. 李夕兵,宫凤强,王少锋,李地元,陶明,周健,黄麟淇,马春德,杜坤,冯帆. 岩石力学与工程学报. 2019(04)
[4]深部岩爆演化机制的耗散结构理论分析[J]. 胡传宇,梅甫定,张文龙,张倓. 矿业研究与开发. 2019(02)
[5]爆破动荷载作用下深埋隧道失稳破坏模拟研究[J]. 张兰,孙中光. 煤矿安全. 2019(02)
[6]巷道岩爆过程能量演化特征实验研究[J]. 梁鹏,张艳博,田宝柱,姚旭龙,孙林,刘祥鑫. 岩石力学与工程学报. 2019(04)
[7]基于改进的RS-TOPSIS模型的岩爆倾向性预测[J]. 王旷,李夕兵,马春德,顾合龙. 黄金科学技术. 2019(01)
[8]突变级数法在隧道岩爆等级预测中应用[J]. 张天余,李建朋,廖万辉. 公路. 2018(09)
[9]基于组合赋权灰色关联TOPSIS的节水灌溉效益评价[J]. 陕振沛,宁宝权,郭亚丹. 节水灌溉. 2018(09)
[10]基于组合赋权-TOPSIS理论的岩爆预测研究[J]. 董源,张引,习朝辉. 人民珠江. 2018(09)
博士论文
[1]岩爆预测方法与理论模型研究[D]. 贾义鹏.浙江大学 2014
[2]煤层巷道底板冲击机理及其控制研究[D]. 徐学锋.中国矿业大学 2011
硕士论文
[1]基于突变理论的边坡地震稳定性评价方法研究[D]. 李青峰.西北农林科技大学 2019
[2]冲击地压下千秋煤矿回采巷道破坏特征研究[D]. 吴怡凡.河南理工大学 2018
[3]基于突变理论的深埋隧道岩爆危险性预测研究[D]. 乔趁.河北工程大学 2018
[4]基于三种突变模型的隧道围岩稳定性研究[D]. 胥杰洋.兰州大学 2018
[5]基于模糊综合评价的岩爆危险性预测[D]. 张晓燕.河北工程大学 2017
[6]地下矿井深埋巷道岩爆预测及危险性研究[D]. 靳雅蕙.中北大学 2017
[7]基于加权模糊TOPSIS方法的系统失效风险分析研究[D]. 张文军.南京航空航天大学 2016
[8]深埋隧道岩爆预测及施工技术研究[D]. 舒文军.石家庄铁道大学 2016
[9]基于突变理论的地下工程围岩稳定极限位移确定方法[D]. 谭云龙.北京交通大学 2015
[10]高地应力地区隧道岩爆预测研究[D]. 刘磊磊.中南大学 2014
本文编号：2988919
【文章来源】：河北工程大学河北省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究方法
体系中的梯度系统进行探究，并将该系统进行了总结与归纳[70]。然而托姆所研究的突变理论在应用过程中是有一定局限性的，他所研究的理论多用于解决光滑动力系统中稳定平衡态的分叉问题（包括缓慢变化、突跳变化），但在实际应用过程中并不能保证各个系统是数学意义上的动力系统，且动力系统也不一定是微分动力系统，微分动力系统也不一定光滑。之后，数学家阿诺尔德和齐曼两人在总结前人成果的基础上做了一个简单的实验来研究突变理论，该实验成功引起了学者们的兴趣，促使他们对突变理论进行更为深入的研究[71]。如图3-1是齐曼在1972年研制的一种简单的示教模型简图。这种模型不仅制作简易,而且可以很好地描述复杂的突变过程。图3-1齐曼突变机构Fig3-1Zymanmutationmechanism最简单的制作步骤是找两根完全一样的橡皮筋，以它们未拉伸的长度作为单
河北工程大学硕士学位论文203V(x)xx(3-1)其中，x为状态变量，μ为控制变量，相空间是二维空间：（x，μ）。折迭突变模型的平衡曲面M是对其势函数求导为零的结果，如式(3-2)所示：2()30dVxxdx(3-2)该平衡曲面是一条光滑的抛物线，如图3-2所示。不难发现，模型的控制区域被分歧点集划分为两个区域，分别由两个平衡状态控制，且一个稳定一个不稳定。奇点集S是平衡曲面M的一个子集，可表示为：23060xx(3-3)由式(3-3)可知（0,0）点即为奇点集S。接下来将其在控制空间上投影，并联立消去系统的状态变量x可得到只包含控制变量的关系式，即折迭突变模型的分歧点集B：0(3-4)由式(3-4)可看出折迭突变模型的分歧点集为一个点。图3-2折迭突变模型平衡曲面Fig.3-2Foldedcatastrophemodelequilibriumsurface（2）尖点突变模型尖点突变模型包含2个控制变量和1个状态变量，其实际应用较为广泛。尖点突变的势函数为：42V(x)xxx(3-5)其中，x指的是状态变量，μ、ν指的是控制变量，其相空间是由（x，μ，ν）构成的三维空间。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国煤矿冲击地压发展70年:理论与技术体系的建立与思考[J]. 齐庆新,李一哲,赵善坤,张宁博,郑伟钰,李海涛,李宏艳. 煤炭科学技术. 2019(09)
[2]硬岩岩爆预测预警研究进展[J]. 李鹏翔,陈炳瑞,周扬一,肖亚勋,丰光亮,祝国强. 煤炭学报. 2019(S2)
[3]深部硬岩矿山岩爆的动静组合加载力学机制与动力判据[J]. 李夕兵,宫凤强,王少锋,李地元,陶明,周健,黄麟淇,马春德,杜坤,冯帆. 岩石力学与工程学报. 2019(04)
[4]深部岩爆演化机制的耗散结构理论分析[J]. 胡传宇,梅甫定,张文龙,张倓. 矿业研究与开发. 2019(02)
[5]爆破动荷载作用下深埋隧道失稳破坏模拟研究[J]. 张兰,孙中光. 煤矿安全. 2019(02)
[6]巷道岩爆过程能量演化特征实验研究[J]. 梁鹏,张艳博,田宝柱,姚旭龙,孙林,刘祥鑫. 岩石力学与工程学报. 2019(04)
[7]基于改进的RS-TOPSIS模型的岩爆倾向性预测[J]. 王旷,李夕兵,马春德,顾合龙. 黄金科学技术. 2019(01)
[8]突变级数法在隧道岩爆等级预测中应用[J]. 张天余,李建朋,廖万辉. 公路. 2018(09)
[9]基于组合赋权灰色关联TOPSIS的节水灌溉效益评价[J]. 陕振沛,宁宝权,郭亚丹. 节水灌溉. 2018(09)
[10]基于组合赋权-TOPSIS理论的岩爆预测研究[J]. 董源,张引,习朝辉. 人民珠江. 2018(09)
博士论文
[1]岩爆预测方法与理论模型研究[D]. 贾义鹏.浙江大学 2014
[2]煤层巷道底板冲击机理及其控制研究[D]. 徐学锋.中国矿业大学 2011
硕士论文
[1]基于突变理论的边坡地震稳定性评价方法研究[D]. 李青峰.西北农林科技大学 2019
[2]冲击地压下千秋煤矿回采巷道破坏特征研究[D]. 吴怡凡.河南理工大学 2018
[3]基于突变理论的深埋隧道岩爆危险性预测研究[D]. 乔趁.河北工程大学 2018
[4]基于三种突变模型的隧道围岩稳定性研究[D]. 胥杰洋.兰州大学 2018
[5]基于模糊综合评价的岩爆危险性预测[D]. 张晓燕.河北工程大学 2017
[6]地下矿井深埋巷道岩爆预测及危险性研究[D]. 靳雅蕙.中北大学 2017
[7]基于加权模糊TOPSIS方法的系统失效风险分析研究[D]. 张文军.南京航空航天大学 2016
[8]深埋隧道岩爆预测及施工技术研究[D]. 舒文军.石家庄铁道大学 2016
[9]基于突变理论的地下工程围岩稳定极限位移确定方法[D]. 谭云龙.北京交通大学 2015
[10]高地应力地区隧道岩爆预测研究[D]. 刘磊磊.中南大学 2014
本文编号：2988919
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