爆破荷载下巷道关键块体区间的非概率可靠性-中国有色金属学报.pdfVIP

第 27 卷第 2 期 中国有色金属学报 2017 年 2 月 Volume 27 Number 2 The Chinese Journal of Nonferrous Metals February 2017 文章编号：1004-0609(2017)-02-0325-10 爆破荷载下巷道关键块体区间的 非概率可靠性 1, 2 1 2 1 高赛红 ，曹 平 ，汪胜莲 ，陈 瑜 (1. 中南大学 资源与安全工程学院，长沙 410083 ； 2. 江西理工大学 应用科学学院，赣州 341000) 摘 要：在关键块体稳定性的研究过程中，传统方法需要通过力学试验获得岩体力学参数，然而由于岩体结构复 杂，力学试验样本数量有限，很难确定某一个力学参数的概率密度分布，严重影响传统随机概率可靠性分析方法 的准确性。当采用区间非概率可靠性分析方法计算可靠度时，通常采用区间数来表示参数的取值，能够较好地反 映样本数据较少时参数取值的不确定性，确定某一参数的取值范围比确定参数的概率分布容易。根据区间数学理 论，采用区间数表示参数取值，在分析参数取值特性基础上，采用岩体区间强度值，以此反映围岩可靠性分析的 不确定性特征。通过探讨区间非概率可靠性指标求解方法，建立爆破荷载下区间可靠性综合分析模型。将提出的 方法应用到具体工程中。结果表明：区间非概率可靠性分析与安全系数区间范围和随机可靠度相比，具有无需求 解概率密度函数，通过较少样本的区间表示即可实现可靠性分析，能够表征关键块体整体稳定可靠特征的优点。 关键词：爆破荷载；损伤；巷道；关键块体；区间非概率可靠性 中图分类号：TU457 文献标志码：A 在采矿开挖工程中，由于岩体被节理等结构面切 问题，不同形式所对应的可靠性指标存在较大差异 割成大小不同、形状不一的各种岩块，其中暴露在临 性[4−5] 。其二，概率可靠性分析模型对参数取值的敏感 空面上的某些块体在失去原有的静力平衡状态后，会 性很强，分布函数截尾数据的小误差能导致不可接受 沿着结构面滑移并导致局部掉块，进而产生连锁反应， 的可靠性指标分析结果，这在数据量有限时往往难以 造成一定范围内岩体的局部失稳，因此块体稳定性是 避免[5] 。其三，围岩是否稳定，是相对性，没有严格 研究地下工程围岩整体稳定性的一项极为重要的内 的区分指标，存在模糊性。因此，有必要针对上述存 容。由 GOODMAN[1] [2] 在的问题展开进一步研究，建立在数据量较少的情况 和石根华 提出的块体理论是近 年来发展和完善起来的一种适合于工程岩体稳定性分 下，也能有效地分析围岩体可靠性的分析方法。 析的有效方法。 基于区间理论的非概率可靠性分析方法[5−6] 为本 目前，考虑围岩稳定可靠性分析方法研究取得了 文作者研究提供了一个良好的思路，区间数能够较好 卓有成效的成果，如基于概率理论的可靠性分析方法 地反映样本数据较少时参数取值的不确定性，减少了 逐渐被应用于岩土工程稳定可靠性分析[3−4] ，为考虑不 对数据信息量的过多依赖。在工程研究中，某个力学 确定性因素影响的岩土工程计算提供了一种行之有效 参数范围的确定往往比确定单一的具体定值或参数的 的方法。 概率分布要容易得多，因此，采用区间非概率可靠性 尽管基于概率理论的可靠性分析方法在围岩稳定