基于可拓理论的高陡边坡稳定性评价

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1、20O8年12月矿业安全与环保第35卷第6期基于可拓理论的高陡边坡稳定性评价王润生，李存国，郭立稳(1．唐山学院土木工程系，河北唐山06300O；2．河北理工大学资源与环境学院，河北唐山0630o9)摘要：基于物元模型的可拓学理论分析，提出高陡边坡岩体稳定性的可拓学预测方法。利用岩体边坡稳定性等级和影响因子，构造经典域物元和节域物元，应用物元和可拓集合中的关联函数，建立岩体边坡稳定性等级综合评判的可拓预测模型；通过可拓学评价分析，得到岩体边坡稳定性的预测结果。实例分析表明该预测方法能够更加准确、科学地预测岩体边坡的稳定问题，从而为露天转地下开采矿山采取相应的经济合理的支

2、护加固措施提供了可靠的依据。关键词：可拓学；物元模型；高陡边坡；稳定评价；关联度中图分类号：丌)79；x913．4文献标识码：B文章编号：1008—4495(2008)06—0025—04随着露天开采的延伸，高陡边坡给矿山带来严式中尺为凡维物元，简记为月=(，c，)。重威胁，开采成本不断增加，许多矿山相继转入地下当，v。为标准事物，关于特征c量值范围=开采阶段。我国露天转地下开采矿山有江苏凤凰山(，6。)时，经典域和节域的物元矩阵可分别表铁矿、大冶铁矿、安徽铜官山铜矿等。但是在边坡稳示为定性研究方面，还有许多问题没有解决，这是制约露R=(Ⅳ，c，。．)天转地下顺利生产的

3、瓶颈。依据开采的对应岩系，一／v，t。l(n61)两种开采方法的影响域中一部分相互重叠，表现为C，(0。也，6)(2)两种采动体系之间的相互扰动或诱发，组成一个复合动态变化系统。一Cn(⋯6)因此，研究出一套适合露天转地下特点的边坡=(Np，c，∞p)稳定分析方法，并在实践巾不断完善，可为露天转地ⅣIcl(．，6。)下开采提供指导，具有较大的理论价值。C，(。6『J2)(3)1可拓学基本理论Cn(。，6，肌)可拓学是我国学者蔡文于1983年提出的一种式中：为经典域物元，为节域物元。而=新理论_IJ，以物元理沦和可拓数学为其理论框架。(。6)为节域物元关于特征c的相应标准

4、扩大了物元是可拓学的逻辑细胞，给定事物的名称_~，其关的量值范围。显然有(n。6)c(口，6)(=l，于特征c的量值为，以有序三元组尺：(，c，)作2，⋯，n)。为描述事物的基本元，简称物元。事物的名称，v，特请专家根据实际对某物质单元／、，(=1，2，⋯，征c和量值称为物元的三要素。如果事物Ⅳ有多个m)的各种特征值作出评价，并根据给定的标准进行特征，则：评分，获得待评物元：Ⅳc，．clc2尺2=(1)c2●●：：：(Ⅳ，)：(4)：●C，、C，某物质单元关于等级的关联函数为收稿日期：2(x】8—02—25；20O8—05—2I修回基金项目：河北省教育厅资助项目(200

5、7454))=(5)作者简介：王润生(1978～)，男，工学硕士，讲师，从事岩土工程方面研究工作。=】，2，⋯，n；=1，2，⋯，m；￡：1，2，⋯，f。其中·25·20O8年l2月矿业安全与环保第35卷第6期表1边坡稳定性分类标准fn一。≤评价指标稳定较稳定基本稳定稳定极不稳定l0(o，)={l(6)RoDl∞一9o90～7575505o2525，0。一6，。≥体结构特征1∞90帅757550如3030O式中：。为数值，(n，6)为区问，，()为第个物．地应力／02288】4l4202o25质单元的第个特征关于标准物元等级f的关联度黏聚力／ⅫJa032O2202201

6、20．120嘴0。8O05O．05O对于每个特征c-取权系数，则某物质单元／、r，关于内摩擦角／(。)>373729292l2ll3l3O坡高／m0)3o4545606080踯一1∞等级￡的关联度，，(，v)为日最大降雨量／fTlITlO∞20∞4060印1∞l0o15o()=∑。()(7)根据首钢某铁矿《地质勘探报告》对围岩的物理()=max{Jl’()I(8)，：．，，力学性质进行的测试与监测结果，得到3类待评边则此物质单元等级为￡坡P。，P1，P1，见表2。表2某铁矿待评边坡2运用可拓学理论对边坡稳定评价的步骤1)确定影响边坡稳定的评价指标和标准，并进行无量纲处理

7、2)物元构造。根据评价标准数据，构造出经典域物元、节域物元，并确定待评物元。3)运用层次分析法确定各评价指标的权系数。4)根据式(5)和式(6)汁算评价指标关于各等级的关联度，再根据式(7)和求出的权系数计算各边坡关于各等级的关联度为便于计算，进行无量纲处理，方法如下：5)根据式(8)对各边坡稳定等级进行判定。(越大越好的因素)g一9(9)3应用实例qn=(越小越好的因素)q一q首钢某矿区位于华北地台北缘、燕山沉降带中部、迁安隆起西缘的馏皱带、南部杏山复向斜构造i(越大越好的因素)中。矿区范围内出露的地层以太古界迁西群三屯营，，=Ig一q