基于不確定性理論的尾礦壩穩(wěn)定性分析及綜合評(píng)價(jià)研究.pdf

1、尾礦庫(kù)是我國(guó)重大危險(xiǎn)源的一種類型，尾礦庫(kù)潰壩是礦山開采引發(fā)災(zāi)害的最主要形式的之一，尾礦壩是否穩(wěn)定嚴(yán)重影響著礦山人民生命及財(cái)產(chǎn)安全，鑒于此，對(duì)尾礦壩穩(wěn)定性的研究意義重大。本文以作者近年負(fù)責(zé)和參與的多個(gè)尾礦庫(kù)安全評(píng)價(jià)項(xiàng)目及湖南省安全科技重點(diǎn)項(xiàng)目“尾礦庫(kù)安全評(píng)價(jià)理論與方法研究”（HN08-27）為依托，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)理論、灰色理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、可靠度理論、模糊數(shù)學(xué)、未確知數(shù)學(xué)理論等不確定性理論，在深入研究了各種尾礦壩邊坡穩(wěn)定性分析方法的基礎(chǔ)上，

2、分析了浸潤(rùn)線的影響因素，建立了尾礦壩浸潤(rùn)線計(jì)算的矩陣模型；針對(duì)浸潤(rùn)線本身的動(dòng)態(tài)可變性和不確定性提出了基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和灰色理論的浸潤(rùn)線耦合預(yù)測(cè)模型；基于可靠度理論和模糊數(shù)學(xué)理論建立了尾礦壩的模糊隨機(jī)可靠度模型；系統(tǒng)地首次提出了尾礦壩穩(wěn)定性的未確知測(cè)度綜合評(píng)價(jià)模型。其主要研究成果和結(jié)論有： 1）在深入剖析尾礦壩浸潤(rùn)線影響因素的基礎(chǔ)上，建立了浸潤(rùn)線疊加影響函數(shù)，歸納出與尾礦壩壩體特征相關(guān)的階段影響因子，提出反映階段影響因子的

3、浸潤(rùn)線矩陣模型。運(yùn)用多項(xiàng)式回歸分析浸潤(rùn)線觀測(cè)數(shù)據(jù)，擬合得出浸潤(rùn)線觀測(cè)孔水位與庫(kù)水位的函數(shù)曲線，求得尾礦壩浸潤(rùn)線矩陣。將該模型應(yīng)用于衡陽(yáng)某尾礦壩浸潤(rùn)線計(jì)算中，結(jié)果表明，本方法可用于實(shí)測(cè)浸潤(rùn)線數(shù)據(jù)與計(jì)算浸潤(rùn)線偏差較大的情況，可通過浸潤(rùn)線矩陣預(yù)測(cè)洪水位的浸潤(rùn)線，解決洪水工況下尾礦壩浸潤(rùn)線驗(yàn)算問題。 2）將浸潤(rùn)線時(shí)間序列通過趨勢(shì)項(xiàng)及趨勢(shì)項(xiàng)的隨機(jī)項(xiàng)進(jìn)行研究，應(yīng)用灰色理論研究浸潤(rùn)線時(shí)間序列的趨勢(shì)項(xiàng)，應(yīng)用廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型研究趨勢(shì)項(xiàng)的隨機(jī)項(xiàng)

4、，首次建立了尾礦壩浸潤(rùn)線的灰色-廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)耦合模型，將耦合模型應(yīng)用到四川省攀枝花市某尾礦壩的工程實(shí)例中。研究表明，此耦合模型兼有灰色預(yù)測(cè)和廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，既利用灰色系統(tǒng)理論具有所需要的樣本數(shù)據(jù)少，原理簡(jiǎn)單，運(yùn)算方便，預(yù)測(cè)精度高，可檢驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)，也發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算，容錯(cuò)能力強(qiáng)，自適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，模型既克服了原始數(shù)據(jù)少，數(shù)據(jù)波動(dòng)性大對(duì)預(yù)測(cè)精度的影響，也增強(qiáng)了預(yù)測(cè)的自適應(yīng)性。 3）傳統(tǒng)尾礦壩穩(wěn)定性計(jì)算的安全系

5、數(shù)法沒有考慮到尾礦分布以及尾礦的力學(xué)參數(shù)的隨機(jī)性和不確定性，本文首次建立了尾礦壩穩(wěn)定性分析的模糊隨機(jī)可靠度模型。從考慮浸潤(rùn)線和不考慮浸潤(rùn)線（適用于洪水、枯壩及閉庫(kù)的情形）兩種工況對(duì)尾礦壩的模糊隨機(jī)可靠度進(jìn)行了研究，推導(dǎo)出了尾礦壩安全儲(chǔ)備功能函數(shù)，構(gòu)建了尾礦壩可靠度模糊隨機(jī)極限狀態(tài)方程，確定了目標(biāo)模糊隨機(jī)可靠指標(biāo)。將建立的模型應(yīng)用到衡陽(yáng)市某尾礦庫(kù)的壩體可靠度分析中，實(shí)例研究表明，本文建立的模型既考慮尾礦壩參數(shù)的模糊性、又考慮尾礦壩參數(shù)的隨

6、機(jī)性，較安全系數(shù)法及傳統(tǒng)可靠度方法更科學(xué)合理，經(jīng)進(jìn)一步驗(yàn)證后，可以在工程實(shí)踐中推廣使用。 4）應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論和可靠度理論，研究尾礦壩的地震穩(wěn)定性，系統(tǒng)地在尾礦壩地震穩(wěn)定性研究領(lǐng)域提出了尾礦壩地震模糊隨機(jī)可靠度計(jì)算方法。將建立的模型應(yīng)用到四川省攀枝花市某尾礦庫(kù)的壩體可靠度分析中，研究結(jié)果表明，與實(shí)際情況吻合良好，地震模糊隨機(jī)可靠度分析模型更能真實(shí)反映地震荷載下，尾礦壩穩(wěn)定的真實(shí)狀況。 5）基于未確知數(shù)學(xué)理論，首次建立了尾