基于组合赋权和属性区间识别理论的岩爆烈度分级预测模型

摘要

岩爆是一种极易发生在深埋地下工程岩体开挖过程中的一种动力失稳现象,具有突发性、不确定性和强破坏性等特征,开展岩爆烈度分级预测研究已成为一项需要迫切解决的世界性难题.岩爆烈度分级预测是一个典型的多属性有序分割问题,采用属性区间识别理论建立预测模型.根据岩爆的成因及特点,从岩石物理力学性质、岩体完整性和地应力3个方面选取围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度比、岩石单轴抗压强度与抗拉强度比、弹性变形能指数和岩体完整性系数作为岩爆烈度分级预测的评价指标.应用层次分析法和反熵权法分别确定评价指标的主观权重和客观权重,克服了传统熵权法在确定评价指标客观权重时对指标差异度敏感性较大的问题,并在此基础上,提出一种基于离差平方和的最优组合赋权规则,建立了岩爆烈度分级预测的最优组合赋权-属性区间识别模型.以国内外12组典型岩爆工程实例对所建模型进行检验,由于均化系数对模型的预测性能影响较大,为了选取最优的均化系数,使其在区间[0.05,0.95]内变化,步长为0.1,经分析,当均化系数取0.05和0.15时模型的预测准确率最高,达91.7％.将均化系数取0.15时模型的预测结果与模糊综合评判法、灰评估模型的预测结果以及实际情况进行对比,验证了该模型的可行性与适用性.