6.7 工程实例

6.7.1 岩爆预测模型的准确性验证

为了验证构建模型的正确性和有效性，采用相关文献中的数据进行应用及验证对比分析，岩爆级别依次为无岩爆（Ⅰ）、弱岩爆（Ⅱ）、中级岩爆（Ⅲ）和强岩爆（Ⅳ），分级标准见表6.13。选取岩石单轴抗压强度、洞室最大切向应力、岩石单轴抗拉强度和弹性能量指数作为岩爆评价指标，详见表6.16。

表6.16 工程岩爆段围岩力学参数

由上述理论可知，将表6.13中各指标对应岩爆级别的界限值代入式（6.12）～式（6.14），求得各岩爆级别的云模型的数字特征，具体计算公式见表6.14，并根据正向正态云发生器生成各评价因子隶属于各岩爆级别的云模型，如图6.20所示。通过式（6.11），由待评样本的评价因子的实测值计算样本对于各岩爆级别的确定度，然后结合基于FCM算法的粗糙度理论［式（6.5）～式（6.7）］求取的各指标权重，再由式（6.15）计算样本综合确定度，从而根据求得的最大综合确定度确定岩爆级别，同时根据综合确定度大小预测可能发生其他级别岩爆的可能性。基于FCM算法粗糙集的云模型在实际岩爆工程中的应用计算结果见表6.17。

表6.17 岩爆评价结果

为了对比分析本书计算结果的正确性，分别根据可拓理论和Russenes判据进行了岩爆等级预测，限于篇幅，仅将计算结果列于表6.18、表6.19。

表6.18 岩爆等级对各个评价等级的隶属度及评价结果

表6.19 Russenes判据岩爆预测结果

将本书方法、可拓理论以及Russenes判据法预测结果与实际岩爆发生情况汇总于表6.20。

表6.20 不同岩爆预测方法结果对比

分析表6.20可以看出，本书方法对1、2号样本岩爆预测主要为弱岩爆，可能发生中级岩爆，较实际岩爆发生情况、可拓理论预测结果和Russenes判别结果稍低，其他判别结果基本与可拓理论预测结果、Russenes判别结果和实际情况岩爆级别相符合且更偏于安全，在岩爆判定结果中基本包括了实际岩爆发生的级别，由此说明本书方法在岩爆预测方面具有一定的准确性。然而实际工程中，岩爆的发生级别并不是仅仅依据几个有限的力学参数而被唯一确定的，由于岩爆受地质构造、应力环境、施工方式等影响而表现出一定的动力复杂性，岩爆级别往往在主要判定级别附近出现波动。根据本书提出的基于FCM算法粗糙集理论的云模型岩爆判别理论，根据综合确定度的大小可以很好地判断岩爆主要发生级别和可能发生级别，体现了岩爆判别的模糊性和不确定性。例如，根据秦岭1、2号岩爆工程的综合确定度其排序为：Ω（Ⅱ）>Ω（Ⅲ）>Ω（Ⅳ）>Ω（Ⅰ），且后两者的综合确定度几乎为0，故而可以判定为该岩爆虽然属于Ⅱ类岩爆，但不排除发生Ⅲ类岩爆的可能。而对于冬瓜山铜矿6号岩爆实例而言，虽然综合确定度排序为：Ω（Ⅲ）>Ω（Ⅳ）>Ω（Ⅱ）>Ω（Ⅰ），但是后三者综合确定度几乎为0，因此，该岩爆属于Ⅲ类岩爆，几乎不存在其他岩爆形式，其他情况类似，不再赘述。

6.7.2 布仑口-公格尔水电站地下洞室岩爆预测

取布仑口-公格尔水电站工程发电引水隧洞4+384～5+441、7+567～8+332、10+692～11+724、13+570～14+168以及16+000～16+989共5个桩号段进行岩爆预测，岩体力学参数见表6.21。利用本书提出的基于FCM算法粗糙集理论的云模型岩爆倾向性评价模型进行岩爆预测，预测结果见表6.22。

表6.21 岩爆段岩体力学参数

表6.22 岩爆预测结果

续表

由表6.22计算结果可知，应用本书提出的岩爆预测模型得到的预测结果与长江科学院在《新疆布仑口-公格尔水电站工程地应力测试与分析研究报告》一文中提出可能发生轻微岩爆或中等岩爆的桩号段2+688～10+010段以及可能发生中等或强岩爆桩号段10+260～16+000几乎一致，说明本书提出的岩爆预测方法具有一定的准确性。