基于可靠度理論露天礦邊坡風(fēng)險分析

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1、萬方數(shù)據(jù)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明，所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了論文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得中南大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我共同工作的同志對本研究所作的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明。申請學(xué)位論文與資料若有不實之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。作者簽名：．盞型2疊日期：翌!壘年旦月上日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者和指導(dǎo)教師完全了解中南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定：即學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子

2、版；本人允許本學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)校可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用復(fù)印、縮印或其它手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密論文待解密后適應(yīng)本聲明。作者簽名：盞幽壘日期：鯊2墨年』三月二生日導(dǎo)師簽日期：萬方數(shù)據(jù)博士學(xué)位論文摘要基于可靠度理論的露天礦邊坡風(fēng)險分析摘要：本文針對目前露天礦邊坡開挖過程中力求達(dá)到安全性和經(jīng)濟性相統(tǒng)一的工程實踐問題，開展了基于可靠度理論的露天礦邊坡經(jīng)濟風(fēng)險分析問題的研究。面對露天礦邊坡工程存在不確定性和隨機性的客觀事實，在深入分析露天礦邊坡自身特點的基礎(chǔ)上，以可靠度理論為主線，構(gòu)建了露天礦邊坡經(jīng)濟風(fēng)險分析的步驟和程序。文中

3、對露天礦邊坡的經(jīng)濟風(fēng)險分析中的四個關(guān)鍵問題，即邊坡破壞模式識別、邊坡目標(biāo)可靠度的確定、邊坡隨機變量概率分布的推斷和可靠度計算方法的選擇，有針對性的展開研究。并以城門山二期露天礦擴建工程南幫邊坡作為工程實例，進(jìn)行了以可靠度理論為基礎(chǔ)的最佳邊坡設(shè)計方案的優(yōu)化。所取得主要結(jié)論和研究成果如下：(1)基于距離判別分析理論，并結(jié)合露天礦邊坡失穩(wěn)的特點，選取了巖石單軸抗壓強度、結(jié)構(gòu)面傾角、結(jié)構(gòu)面與邊坡面的位置關(guān)系、地下水條件、巖體結(jié)構(gòu)類型、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角、邊坡高度、邊坡角等9個因素作為判別露天礦邊坡潛在破壞模式的指標(biāo)，建立了露天礦邊坡潛在破壞模式識別的距離判別分析模型。以21個典型露

4、天礦邊坡的信息作為學(xué)習(xí)樣本進(jìn)行訓(xùn)練，建立相應(yīng)的判別函數(shù)進(jìn)行識別，并以回代估計法對該模型進(jìn)行檢驗。研究結(jié)果表明，經(jīng)過學(xué)習(xí)后的模型誤判率為O．05，具有較高的判別能力。將建立后的模型應(yīng)用于大冶鐵礦、南芬鐵礦和城門山銅礦的露天礦邊坡實例的失穩(wěn)模式判別，為露天礦邊坡潛在破壞模式識別提供了一種新方法。(2)按照工程可靠度統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的要求，充分考慮我國露天礦山開采技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并結(jié)合非煤露天礦邊坡工程技術(shù)規(guī)范情況，確定了露天礦邊坡服務(wù)年限和三個安全等級。在此基礎(chǔ)上，綜合整理了國內(nèi)外有關(guān)露天礦邊坡可接受的破壞概率，并參考現(xiàn)行的建筑、水利、公路、鐵路、港口等5個領(lǐng)域的可靠度統(tǒng)一設(shè)計

5、標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于目標(biāo)可靠度制定情況，綜合確定了露天礦總體邊坡在I級安全級別下第一類破壞(破壞前具有征兆性)的可接受風(fēng)險概率為1x10一，對應(yīng)的目標(biāo)可靠指標(biāo)為3．1，進(jìn)一步給出了露天礦總體邊坡可靠性分析的基本依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。將該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于城門山銅礦二期擴建工程露天礦邊坡的可靠性分析，確定該露天礦總體邊坡屬于I級安全級別下的第一類破壞，給出了可接受的風(fēng)險概率。萬方數(shù)據(jù)博士學(xué)位論文摘要(3)針對露天礦邊坡巖土參數(shù)容量是小樣本的情況，提出了推斷邊坡抗剪強度參數(shù)概率模型的正態(tài)信息擴散法?？紤]到一般情況下巖石抗剪強度參數(shù)樣本量較小，以巖石單軸和三軸壓縮試驗數(shù)據(jù)為基本信息，根據(jù)排列組合理論構(gòu)建小

6、樣本容量下的抗剪強度參數(shù)信息庫。并利用穩(wěn)健回歸估計方法得到粘結(jié)力c和內(nèi)摩擦角(p的樣本數(shù)據(jù)。最后基于正態(tài)信息擴散原理，推斷獲得這兩個強度參數(shù)的概率分布函數(shù)，并采用精度較高的K-S檢驗法進(jìn)行檢驗。研究結(jié)果表明，基于正態(tài)信息擴散原理得到的抗剪強度參數(shù)的概率分布更加接近參數(shù)的實際分布規(guī)律，所得結(jié)果均優(yōu)于傳統(tǒng)擬合檢驗法。(4)針對露天礦邊坡極限狀態(tài)方程存在抗滑力以及滑動力兩個連續(xù)隨機變量和多個隨機變量的不同情況，分別給出了基于信息擴散原理的邊坡破壞概率計算公式。同時，以安全系數(shù)構(gòu)造的極限狀態(tài)方程為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了隨機變量期望和標(biāo)準(zhǔn)差的信息擴散表達(dá)式，給出了露天礦邊坡破壞概率和可靠度指

7、標(biāo)的計算方法。(5)以江西城門山銅礦二期擴建工程為工程背景，構(gòu)造了其南幫露天礦邊坡的經(jīng)濟風(fēng)險分析模型。以具體礦巖的單軸和三軸壓縮試驗數(shù)據(jù)為基本信息，構(gòu)建小樣本容量下的抗剪強度參數(shù)信息庫。并以簡化Bishop分析法獲得露天礦邊坡的安全系數(shù)和最危險滑動面。在分析了露天礦邊坡剝巖減少費用、破壞概率和潛在滑坡體體積隨邊坡角遞增的變化規(guī)律基礎(chǔ)上，得到了經(jīng)濟風(fēng)險收益最大的最佳優(yōu)化方案。關(guān)鍵詞：露天礦邊坡；可靠度；破壞模式；目標(biāo)可靠度；概率分布；經(jīng)濟風(fēng)險III萬方數(shù)據(jù)博士學(xué)位論文ABSTRACTRISKANALySIS0N0PEN．PITS