基于非线性分析的隧道围岩变形研究

应用GM(1,1)与RBF两者去预测信息,并结合非线性预测模型中的变形数据,用其与某围岩变形的结果同简单平均定权组合、最优线性组合相对比,通过神经网络将单项模型在组合模型中所占有比重运算出来。结果显示:此模型预测隧道围岩发生变形,结果相对于传统定权方式预测结果更加可靠,精度上有比较显著的提升,在实际应用中凸显了不错的工程和实践价值。     

组合优化模型在巷道围岩变形监测中的应用

将灰色GM(1,1)模型、回归分析法和神经网络模型的预测结果结合起来,以各种模型误差平方和最小为基准,进行加权优化组合,建立了组合优化预测模型并将该组合模型应用到巷道围岩变形监测中。经过实验分析与对比,验证了组合预测模型在巷道围岩变形预测中优于单一的预测模型,也是提高巷道围岩变形预测的一种有效方法。     

高地应力软岩隧道的大变形组合预测及稳定性评价

为进行隧道大变形组合预测及稳定性评价的综合研究,该文先采用粒子群算法和遗传算法优化各模型的结构参数,得到参数优化后的单项预测模型,再利用非线性方法实现各单项预测结果的组合,构建出隧道大变形组合预测模型;其次,利用尖点突变理论分别对隧道大变形的现有监测数据和预测数据进行评价,以实现隧道大变形稳定性的现状评价和预测.实例分析结果表明:通过粒子群算法和遗传算法的参数优化,不仅能提高预测精度,还能提高预测结果的稳定性,且各断面组合预测结果的相对误差均小于2％,得出该组合预测模型具有较高的预测精度,在隧道大变形预测中具普遍适用性;同时,各断面的稳定性现状均处于稳定状态,可进行后期大变形的处理及施工.该文为隧道大变形处理提供了理论支撑和指导,具较好的实用性和有效性.     

组合模型在江苏能源消费预测中的应用

鉴于能源消费系统的复杂性及非线性的特征,先利用江苏省能源消费量的历史数据,分别采用灰色预测模型和非线性模型预测了江苏省2004-2015年的能源消耗量,并对单项模型的优缺点进行了比较分析。然后,采用最小化方差的办法进行权重分配,建立了江苏省未来能源消费量的组合预测模型,并应用该模型对江苏省2004-2015年的能源消费量又进行了预测。结果表明,与单项预测模型相比,组合模型的预测精度高,预测结果更加可靠。     

灰色神经网络组合模型在变形监测数据分析中的应用

针对基坑变形预测中数据的灰色性和非线性的特点,提出用灰色神经网络组合模型预测基坑变形的新方法.该文将灰色模型与神经网络模型并联构成组合预测模型,融合二者的优点,并结合实例,将灰色模型、神经网络模型和灰色神经网络组合模型的预测结果进行对比分析.结果表明:灰色神经网络组合模型的预测结果更精确,对变形监测的生产实践具有一定的参考意义.     

基于动力系统自忆性原理的地下工程围岩变形预测方法

将“动力系统自记忆原理”引入到地下工程围岩位移时间序列预测研究,以量测得到的围岩位移时序数据作为围岩非线性动力学演化模型的一个特解,采用双向差分原理反导出围岩位移非线性常微分方程。以此作为微分动力核,运用自记忆原理建立了地下工程围岩变形预测的自记忆模型、方法和预测程序。将该方法应用于广西铜坑锡矿505 m中段巷道和湖北水布垭电站尾水隧洞围岩位移预测,研究结果表明：围岩位移自记忆预测模型具有较高的预测精度,对不同地下工程围岩时序曲线形态具有较强的适用性。     

基于改进GM(1,1)模型与趋势预测法的能源消费组合预测

将改进GM(1,1)模型和趋势预测法相结合,设计一种组合预测模型,并将其应用于能源消费预测中,通过实际预测检验了组合预测模型的有效性与实用性。研究发现,组合预测模型在预测精度上优于单项预测模型,因此这种组合预测模型具有良好的预测效果。     

动态灰色时序神经网络组合模型在地铁运营期沉降预测效果分析

为了提高在变形监测中数据预测的精度以及它的可靠性,该文提出了基于动态灰色时序模型与神经网络组合的预测方法。根据已有的地铁沉降数据,对地铁隧道结构变形进行数据分析与预测,并与动态灰色模型、动态灰色时序模型进行精度对比。实例证明,该组合模型在地铁隧道结构变形预测中的精度较高。     

基于向量夹角余弦及IOWGA算子的组合预测方法及应用

针对传统组合模型建模准则单一、权值固定不变的缺陷,引用最优加权组合建模理论,将向量夹角余弦与诱导有序几何加权平均(IOWGA)算子相结合,构建一种新的最优组合预测模型,并对优性组合模型的判定方法及预测效果评价准则进行了研究。利用该模型对路基沉降进行预测,并与双曲线模型、S型曲线模型的预测结果进行对比分析。结果表明,相对于单项模型,该组合模型的预测精度更高,是一种有效的路基沉降预测模型。     

煤巷围岩变形预测系统的构建及应用

根据煤巷围岩收敛变形的监测数据,运用非线性拟合技术,选择4种非线性函数建立了煤巷围岩变形预测模型,实现对巷道围岩变形监测数据的回归分析与预测,并基于VB编程方法构建了煤巷围岩变形预测系统,实时动态反映煤巷围岩的稳定状态。     

基于灰色模型群的软岩巷道围岩变形预测

随着煤炭资源逐步转向深部开采,软岩巷道的支护问题显得尤为突出,巷道围岩变形监测及预测对巷道支护设计、维护等具有重要的指导意义。传统的预测方法多基于岩体力学理论,计算过程较为复杂。以巷道围岩变形原始数据作为参考数列,结合灰色系统理论,构建基于全数据GM（1,1）、新信息GM（1,1）、新陈代谢GM（1,1）等3类预测模型的软岩巷道围岩变形预测灰色模型群,并将其应用于预测某矿软岩巷道顶底板及两帮围岩变形位移。结果表明,利用该灰色模型群进行巷道围岩变形预测的精度较高,能较好地顾及围岩变形新信息对预测精度的影响,使得预测结果更加符合实际。     

深部煤巷围岩变形与控制机理的数值模拟分析

 摘要：为解决深部煤巷支护难题,应用FLAC数值模拟程序研究了深部煤巷围岩变形全过程、地应力对巷道变形的影响和巷道变形控制机制。得出了围岩开挖变形应力场、位移场和塑性区变化规律,地应力对巷道变形的影响规律以及深部煤巷围岩变形控制的内在机制。结果表明：随着开采深度的加大,巷道变形对地应力的敏感度增强;底板是巷道整体稳定的关键,底板变形加剧两帮及其它部位的变形;巷道底板控制应当从围岩整体相互作用的角度实现变形控制。     

深部软岩巷道开挖变形影响因素的数值分析

根据深部软岩巷道变形力学机理,采用不连续变形分析(DDA)软件对影响巷道开挖变形的岩体力学因素,包括地应力、围岩破裂面倾角、围岩块体弹性模量、围岩块体泊松比、围岩破裂面黏结力、围岩破裂面内摩擦角、围岩破裂面抗拉强度变化引起围岩变形位移的规律进行数值模拟研究分析。结果表明地应力是影响围岩变形的最重要因素,影响围岩变形的诸多因素指标存在临界值,得出了影响围岩变形位移的围岩特性因素重要性顺序,提出深部软岩巷道围岩控制的关键在于及时加固围岩以提高其残余强度,优化支护形式,在围岩中形成关键承载结构以阻止变形区的扩展。     

煤矿TBM掘进巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究

针对煤矿TBM掘进巷道围岩长期稳定性问题,以淮南矿区张集矿TBM掘进某瓦斯抽采巷为工程背景,开展了巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究。通过在TBM掘进巷道施工现场钻取砂质泥岩岩样,开展蠕变试验,获得CVISC蠕变参数|在数值模拟软件中引入CVISC蠕变模型,对不同支护工况下TBM掘进巷道围岩进行为期100d的蠕变变形模拟,获得各支护工况下巷道围岩时效变形特征和应力场及塑性分布区的演化规律|基于数值模拟结果,将优化后的锚杆+钢筋网联合支护体系应用于TBM施工巷道,并对TBM施工巷道进行围岩变形监测和锚杆轴力监测,现场实测结果表明采用的优化支护方案可有效控制围岩变形,且巷道稳定性较好。     

深井强动压作用巷道强化控制技术研究及应用

煤系地层围岩软弱,在高地压作用下开采深部煤层时,由于埋深大使得巷道的围岩变形严重,巷道的顶板及底鼓量均大于浅埋深巷道,导致深部巷道围岩稳定性控制与支护的难度加大,影响顶帮的稳定从而使得整个巷道失去稳定。通过分析巷道变形破坏机理,根据锚杆索支护理论与注浆加固理论制定了“巷道扩刷+顶帮分区耦合强力支护+底角卸压与加固+底板注浆加固、底板锚索束+喷射钢纤维混凝土+顶板与两帮高压注浆加固”的高强度联合支护方案,确定了支护参数,有效解决了深井强动压大变形巷道的支护问题。通过对现场进行监测,巷道变形量明显减小,巷道变形得到了有效控制。为同类条件下的深井强动压巷道的全断面支护问题提供了新的思路和方法。     

深埋巷道围岩变形及支护技术研究

随着煤炭开采逐渐向深部转移,巷道围岩变形越来越严重。分析了深埋巷道围岩变形及支护技术,对研究巷道进行了三轴抗拉试验,得到煤和岩石力学参数,采用结构梁和弹性力学分析了巷道围岩变形,为模型分析提供了理论基础,然后采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了巷道变形位移,与现场实测相比,数值模拟能够较好地模拟煤矿巷道实际变形情况。研究能够为巷道参数设计提供借鉴。     

基于组合赋权与有限区间云模型的巷道冒顶预测研究

针对巷道冒顶风险等级预测过程中风险分级的不确定性和模糊性的特点,提出了一种基于组合赋权与有限区间云模型的风险分级方法。在对巷道冒顶发生机制进行系统分析的前提下,选取包括稳定岩层距巷道顶板表面的距离、地下水渗水量、围岩应力强度比、松动圈厚度、顶板稳定岩层岩石单轴抗压强度等5个主要影响因素作为评价指标。通过组合赋权的方式将主观赋权(AHP)和客观赋权(投影寻踪法)得到的权重相结合获取各指标综合权值。对传统正态云模型进行修正,提出有限区间云模型各特征参数计算方法,并生成云滴图,使含有不确定性特点的指标值与分级变量之间产生映射。结果表明,该评价模型适用于冒顶灾害的预测,具有较高的实用性。     

深部岩体大变形规律:金川二矿巷道变形与破坏现场综合观测研究

针对深部高应力下硐室和巷道时效大变形问题,重点开展了金川二矿深部巷道大变形破坏调查、多手段原位综合观察、大变形灾害安全管理标准等方面研究工作。首先针对不同围岩支护类型下大变形巷道破坏问题,从破坏表现形式的角度总结提炼了金川二矿巷道10种典型变形破坏模式并阐明其形成机制;进而依托1 150 m水平大巷的大变形试验研究段,采用巷道表面的三维激光扫描测量、岩体内部开裂的钻孔摄像观测、围岩不同深度变形的位移计自动量测相结合的方式,揭示了深部巷道表面变形的空间非对称性、围岩内部浅层与深层变形的非均匀性、时效变形增长的跳跃递进性等不同于浅部岩体变形特点和破坏方式的新特征,表明了金川二矿碎裂围岩时效大变形本质是高应力下巷道开挖诱发表层围岩开裂,并在重分布应力驱动下围岩开裂深度逐步向深部转移进而导致巷道围岩自身承载性能逐步劣化的机制,从而表现出持续的时效大变形;最后提出基于功能失效和结构失稳原则的深部巷道大变形安全管理标准,并在现场反馈分析与应用实践基础上总结出了控制二矿深部巷道变形灾害的"双层喷锚网+锚注"和"喷锚网注+单筋砼"复合支护技术,充分利用喷网混凝土的表面柔性支撑与围压效应、锚杆对围岩内部的抑制开裂效应、水泥浆的充填并粘合开裂缝效应、钢筋混凝土的强刚性抗压和恢复围压效应等组合功能,从而形成一种"由表及里、表里结合"改善围岩受力状态、重构围岩承载圈的支护理念。     

含软弱夹层巷道围岩失稳机理及控制技术研究

为解决滇西某铅锌矿在转向深部开采过程中面临的巷道变形失稳加剧与支护结构破坏严重等问题。通过岩石矿物成分分析、地应力测试和松动圈测试分析围岩失稳机理,建立数值模型分析开挖后和现有支护下围岩变形情况。发现研究段属于高应力作用下的急倾斜薄层状破碎岩体,巷道薄弱部位为软弱夹层区域,根据围岩松动圈理论,提出了锚喷+薄弱部位补强+全断面钢拱架主被动联合支护的优化方案,有效控制了围岩变形破坏。研究结果为类似大埋深、高应力、含软弱夹层巷道围岩的稳定性控制提供了借鉴。