[发明专利]一种边坡稳定性分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及采矿安全，特别是涉及边坡稳定性分析。

背景技术

露天矿是矿业生产主要形式之一。当煤体或矿藏赋存接近地表时通常采用露天矿形式生产。露天矿生产过程中随着开采的深入，逐渐形成各种形式的边坡，而对于这些边坡的研究是露天矿开采研究的主要问题之一。露天矿边坡是联系坑底与地面的必经通道，根据不同的边坡地质条件，边坡的构成形式也不同；加之不同地区降水等条件影响，边坡变形破坏差别也较大。边坡稳定性直接影响露天矿生产安全，是露天矿生产关注的主要问题。

一般情况下，可对边坡使用预应力锚杆、抗滑桩、挡墙、削坡减种或坡底回填等措施进行防治。但如何确定哪些边坡应实施滑坡防护措施就成为关键问题，即通过何种方法根据已有的评判标准来对边坡稳定性进行分析。

判断边坡稳定性的因素较多，比如边坡内部岩体的黏聚力、内摩擦角，外部环境因素中的年降水量，边坡形态因素的坡高、坡角等都可直接影响边坡稳定性。对于边坡稳定性影响因素的划分一般是范围值，且多因素，难以直观得到综合性的边坡稳定分析结果。另一方面，各因素对边坡稳定性的影响也是不同的。尽管现有方法通过数值模拟、实验室模拟和解析分析等对边坡稳定与影响因素之间关系进行分析，但并未解决评价稳定性过程中的专家给定数据中存在的模糊与不确定性特征。

露天矿边坡稳定性评价过程中，一是考虑指标体系，二是考虑评价方法。评价指标体系是一种基于范围值的等级划分。评价方法要考虑评价体系的特点，还要考虑提供评分的专家的一些模糊性、主观性特点。针对这些特点，提出了一种使用云模型、ANP和属性识别的露天矿边坡稳定性评价方法。云模型是李德毅院士于20世纪90年代提出的一种能用定性语言与定量数值描述不确定性转换的模型，其应用实效得到认可和推广。目前关于云模型已得到了一些应用。云模型构造和参数设置特点正满足了专家给出评价数据中对模糊和离散性处理的要求。网络分析(Analytic Network Process，ANP)模型是在层次分析法(AHP)的基础上经过改进提出了一种全新的适于存在内部依存和反馈关系的复杂决策系统的方法。可分析影响稳定性因素之间存在的依赖关系。使用属性识别模型综合分析边坡稳定性分级。即使用云模型和ANP确定因素权重，用属性识别模型确定因素得分，最终获得边坡稳定性分类和排序。

发明内容

1方法的构建

1.1指标权重确定方法

基于云模型理论改造ANP评价方法以确定评价指标的权重。设A₁,A₂,…A₉表示九朵云模型，即i＝1～9。表示云的期望值，用1～9的整数表示与AHP定义相同。和分别表示云模型的熵和超熵。得到改造后的1-9标度含义，如表1所示。

表1云化ANP下1-9标度含义

设P_1～m为ANP模型控制层元素，C_1～n为网络层元素集，e_i1,e_i2,…e_in为元素集C_i中的元素，i＝1,2,…n。以C_i中元素对e_jn的作用程度进行比较，建立比较矩阵如式(1)所示。

用特征根法得出元素的权重向量如式(2)所示。

其中：j1→i1表示元素e_j1与e_i1的比较。

重复上述过程，准则P_i下的超矩阵如式(3)所示。式中元素熵和超商为0，如

利用方根法求特征参数并归一化。引入云计算中的乘法运算，中的特征参数计算分别如式(4)所示。归一化的一致性检验如式(5)所示。

设为的k次幂，则超矩阵W_nn的极限为如果结果收敛且唯一，取列作为评价指标的全局权重向量S，其中：S_ij(i,j＝1,2,…,n)表示对应指标的权重值。

1.2综合分析方法