基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦壩失穩(wěn)風險評價方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦壩失穩(wěn)風險評價方法，屬于專門適用于特定應(yīng)用的數(shù)字計算或數(shù)據(jù)處理的方法技術(shù)領(lǐng)域。其解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的無法判斷壩坡失穩(wěn)風險的大小以及風險源等缺陷。本發(fā)明在獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)的前提下并確定代表性失穩(wěn)模式的基礎(chǔ)上，利用各失穩(wěn)模式的失效概率與滑動面積來確定其失穩(wěn)風險，進而量化尾礦壩失穩(wěn)風險，實現(xiàn)多基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦壩失穩(wěn)風險評價；根據(jù)淺層與深層失穩(wěn)模式在抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)上的相關(guān)性進行分組并進行代表性失穩(wěn)模式的篩選，利用代表性失穩(wěn)模式作為最危險失穩(wěn)模式的次數(shù)以及滑動面來定量評價其風險，本發(fā)明更加科學、直觀、合理可行，為尾礦庫運營安全管理以及風險控制提供了科學依據(jù)。
【專利說明】
基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦壩失穩(wěn)風險評價方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦壩失穩(wěn)風險評價方法，屬于專門適用于特定 應(yīng)用的數(shù)字計算或數(shù)據(jù)處理的方法技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是世界上的礦業(yè)大國，每年尾礦排放量巨大，有時甚至達10億噸之多，其中大 部分尾礦采用構(gòu)筑尾礦庫的方式來儲存?！段驳V庫安全技術(shù)規(guī)程》中指出，所謂尾礦庫就是 指筑壩攔截谷口或圍地構(gòu)成的用以貯存金屬或非金屬礦山、礦石選別后所排出尾礦的場 所。作為尾礦庫外圍壩體構(gòu)筑物，尾礦壩的穩(wěn)定性直接關(guān)系到尾礦庫的安全運營。尾礦壩壩 坡失穩(wěn)繼而導致尾礦庫流動具有很高的危險性，例如1994年7月13日，湖北大冶有色金屬有 限公司龍角山尾礦庫潰壩，造成30人死亡；2000年10月18日，廣西南丹宏圖選廠尾礦庫垮 塌，造成28人死亡、56人受傷；2010年9月21日上午9時，廣東信宜市紫金礦業(yè)有限公司信宜 銀巖錫礦尾礦庫突然崩塌。事故共造成6人失蹤，5人死亡，7人受傷，這些尾礦庫潰決事故給 我國人民的生命與財產(chǎn)安全造成了巨大損失。有鑒于此，2011年7月1日起施行的《尾礦庫安 全監(jiān)督管理規(guī)定》第一章第八條規(guī)定，"鼓勵生產(chǎn)經(jīng)營單位應(yīng)用尾礦庫在線監(jiān)測等先進適用 技術(shù)"來及時評估尾礦庫的安全運營狀況。
[0003] 然而，盡管許多尾礦庫均已安裝了在線監(jiān)測系統(tǒng)，如何有效地分析并利用其監(jiān)測 數(shù)據(jù)評估尾礦壩失穩(wěn)風險，卻仍然困擾著業(yè)界學者與工程人員。傳統(tǒng)上，尾礦庫運營管理部 門利用監(jiān)測數(shù)據(jù)的趨勢分析或者速率突變等手段或現(xiàn)象來判斷尾礦庫的安全程度，無法判 斷壩坡失穩(wěn)風險的大小以及風險源，因此在尾礦庫潰壩風險評價中，缺少一種系統(tǒng)合理的 評價方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，尋求一種尾礦壩失穩(wěn)風險評價方 法，在獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)的前提下并合理地確定代表性失穩(wěn)模式的基礎(chǔ)上，綜合利用各失穩(wěn)模 式的失效概率與滑動面積來確定其失穩(wěn)風險，進而科學合理地量化尾礦壩失穩(wěn)風險，最終 實現(xiàn)多基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦壩失穩(wěn)風險評價。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明評價尾礦壩失穩(wěn)風險的具體過程為:步驟一、監(jiān)測剖面 幾何數(shù)據(jù)確定：由巖土勘察報告確定尾礦壩的筑壩材料的巖土物理力學參數(shù)，并結(jié)合設(shè)計 文件確定尾礦壩的主要幾何剖面；
[0006] 步驟二、浸潤線的確定:從在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控中心服務(wù)器獲取實時監(jiān)測數(shù)據(jù)；
[0007] 步驟三、尾礦壩失穩(wěn)模式的生成:假定尾礦壩的失穩(wěn)模式，由程序自動生成包括淺 層失穩(wěn)以及深層失穩(wěn)在內(nèi)的多種失穩(wěn)模式，并利用規(guī)范上規(guī)定的極限平衡方法計算每一個 失穩(wěn)模式的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；
[0008] 步驟四、壩層參數(shù)變異性以及概率分布類型確定:在巖土工程勘察報告的基礎(chǔ)上， 結(jié)合室內(nèi)土工試驗確定筑壩材料的變異性，并在文獻查閱的基礎(chǔ)上假定材料參數(shù)的概率分 布類型以及波動范圍；
[0009] 步驟五、各失穩(wěn)模式之間的相關(guān)系數(shù)計算:將尾礦壩壩層按照波動范圍五分之一 的垂直間距進行離散，得到尾礦壩虛擬壩層，根據(jù)每個失穩(wěn)模式在不同虛擬壩層之間的距 離長短，計算各失穩(wěn)模式之間在抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)上的相關(guān)性；
[0010] 步驟六、失穩(wěn)模式分組以及代表性失穩(wěn)模式篩選:將所有的失穩(wěn)模式進行分組，分 組后，每組內(nèi)的失穩(wěn)模式之間的相關(guān)系數(shù)高于設(shè)定的閾值，在每個分組內(nèi)選擇安全系數(shù)最 小的作為代表性失穩(wěn)模式；
[0011]步驟七、各代表性失穩(wěn)模式作為最危險失穩(wěn)模式的次數(shù)確定:利用蒙特卡羅法生 成足夠數(shù)量的隨機樣本，計算每個隨機樣本下，代表性失穩(wěn)模式中安全系數(shù)最小且小于1的 那個失穩(wěn)模式作為最危險失穩(wěn)模式，統(tǒng)計各個失穩(wěn)模式作為最危險失穩(wěn)模式的次數(shù)；
[0012] 步驟八、風險評價以及風險源控制：計算代表性失穩(wěn)模式的滑動面積以及作為最 危險失穩(wěn)模式的次數(shù)，利用其乘積與蒙特卡羅樣本數(shù)量的比值來代表該失穩(wěn)模式的失穩(wěn)風 險;按照失穩(wěn)模式風險值進行降序排列，即可直觀地評估尾礦壩失穩(wěn)風險。
[0013] 步驟一中的巖土物理力學參數(shù)包括容重y、密度p、內(nèi)摩擦角以及粘聚力C。
[0014] 步驟一中的主要幾何剖面取自尾礦壩的3~5個主要二維幾何剖面，幾何剖面的數(shù) 據(jù)包括坡比、馬道數(shù)目。
[0015] 步驟二中的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括浸潤線位置、庫水位以及滲壓計數(shù)據(jù)。
[0016] 步驟三中的失穩(wěn)模式由程序利用Xl，X。以及0角度自動生成，失穩(wěn)模式包括淺層失 穩(wěn)以及深層失穩(wěn)。
[0017] 步驟四中的變異性可由巖土工程勘察報告查找確定內(nèi)摩擦角9的最大、最小值 ^PmaTO^Pmin，.并根據(jù)3〇法則確定，中的標準差為查找粘聚力C的最大、最小值Cmax、 Cmin，同樣地可確定粘聚力C的標準差為(Cmax-Cmin) /6。
[0018] 步驟四中的概率分布類型假定為正態(tài)分布，垂直波動范圍A可由現(xiàn)場靜力觸探試 驗確定，該參數(shù)表示壩層在垂直方向上A厚度內(nèi)壩層材料是顯著相關(guān)的。
[0019] 步驟五中的計算公式如公式(1):
⑴
[0021 ]上式中，Pij代表失穩(wěn)模式Si與失穩(wěn)模式Sj在抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)上的相關(guān)系數(shù)，Lik 和L#分別代表失穩(wěn)模式Si和失穩(wěn)模式&位于第k個虛擬壩層內(nèi)的長度，n為虛擬壩層的層 數(shù)，其數(shù)值取決于波動范圍的大小。
[0022] 步驟六中的失穩(wěn)模式分組是按照如下步驟：
[0023] (1)隨機選擇一個失穩(wěn)模式作為組長，然后從剩下的失穩(wěn)模式中選擇一個相關(guān)系 數(shù)高于P〇的失穩(wěn)模式進入該組，在繼續(xù)選擇失穩(wěn)模式進入該組時，要注意判斷擬進入該組 的失穩(wěn)模式與已經(jīng)進入該組失穩(wěn)模式之間的相關(guān)系數(shù)均要高于P 〇;
[0024] (2)反復按照（1)進行失穩(wěn)模式分組篩選，直至所有的失穩(wěn)模式均已經(jīng)進入相應(yīng)的 分組為止，如此共得到失穩(wěn)模式組數(shù)為P個；
[0025] (3)從每組失穩(wěn)模式中，選擇抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)最小的作為代表性失穩(wěn)模式，分別 記為 Sid、S2d、......、SPd〇
[0026] 步驟七中，蒙特卡羅抽樣的樣本數(shù)量N=10 000 000。
[0027]本發(fā)明的有益效果是：
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)淺層與深層失穩(wěn)模式在抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)上的相關(guān)性進行 合理分組并進行代表性失穩(wěn)模式的篩選，綜合利用了代表性失穩(wěn)模式作為最危險失穩(wěn)模式 的次數(shù)以及滑動面來定量評價其風險，通過實例分析表明，本發(fā)明所提出的尾礦壩失穩(wěn)風 險評價方法更加科學、直觀、合理可行，為尾礦庫運營安全管理以及風險控制提供了科學依 據(jù)。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明的流程框圖。
[0030]圖2是監(jiān)測剖面示意圖。
[0031]圖3是尾礦壩失穩(wěn)模式示意圖。
[0032] 圖4是兩失穩(wěn)模式之間的相關(guān)性示意圖。
[0033] 圖5是招遠某金礦尾礦壩監(jiān)測剖面示意圖。
[0034] 圖6是招遠某金礦尾礦壩風險源控制示意圖。
【具體實施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0036] 如圖1所示，本發(fā)明所述的基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦壩失穩(wěn)風險評價方法，本發(fā)明 實施的具體過程為：
[0037]步驟一：由尾礦庫運營管理部門獲取巖土工程勘察報告和尾礦壩設(shè)計文件，由巖 土勘察報告查找尾礦壩的筑壩材料的巖土物理力學參數(shù)，譬如容重Y、內(nèi)摩擦角巾以及粘 聚力c;結(jié)合設(shè)計文件以及尾礦庫在線監(jiān)測設(shè)計方案確定尾礦壩的3~5個主要二維幾何剖 面，一般在線監(jiān)測系統(tǒng)中的監(jiān)測剖面即可作為主要的幾何剖面，每個幾何剖面數(shù)據(jù)包括坡 比，馬道數(shù)目等。
[0038]步驟二:針對每一個監(jiān)測剖面，由在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控中心服務(wù)器獲取相應(yīng)的傳感 器數(shù)據(jù)，譬如滲壓計數(shù)據(jù)，由滲壓計數(shù)據(jù)并結(jié)合庫水位數(shù)據(jù)即可確定該剖面的浸潤線位置， 相應(yīng)說明如圖2所示。
[0039]步驟三:假定尾礦壩的失穩(wěn)模式，一般假定為剪切滑動模式，而且對于尾礦壩而 言，圓弧失穩(wěn)模式發(fā)生的概率較大，因此假定為圓弧失穩(wěn)模式，失穩(wěn)模式示意圖如圖3所示。 由程序利用xi，x〇以及0角度自動生成包括淺層失穩(wěn)以及深層失穩(wěn)在內(nèi)的多種失穩(wěn)模式，并 利用《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》上規(guī)定的極限平衡方法(簡化Bishop法或者摩根斯坦普萊斯方 法)計算每一個失穩(wěn)模式的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。
[0040]步驟四：在巖土工程勘察報告的基礎(chǔ)上，結(jié)合室內(nèi)土工試驗確定筑壩材料的變異 性，譬如可由巖土工程勘察報告查找確定內(nèi)摩擦角9的最大、最小值并根據(jù)30法 則確定中的標準差為((Pmax-Cp mm)/6?，類似地可查找粘聚力C的最大、最小值Cmax、Cmin，同樣地可 確定粘聚力C的標準差為(c max-c_)/6;并在文獻查閱的基礎(chǔ)上假定材料參數(shù)的概率分布類 型以及波動范圍，概率分布類型一般假定為正態(tài)分布，垂直波動范圍A可由現(xiàn)場靜力觸探試 驗確定，該參數(shù)表示壩層在垂直方向上A厚度內(nèi)壩層材料是顯著相關(guān)的。
[0041] 步驟五:將尾礦壩壩層按照波動范圍五分之一的垂直間距進行離散，得到尾礦壩 虛擬壩層，根據(jù)每個失穩(wěn)模式在不同虛擬壩層之間的距離長短，計算各失穩(wěn)模式之間在抗 滑穩(wěn)定安全系數(shù)上的相關(guān)性，示意圖如圖4所示，其計算公式如公式(1);
⑴
[0043]上式中，Pij代表失穩(wěn)模式Si與失穩(wěn)模式Sj在抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)上的相關(guān)系數(shù)，Lik 和L#分別代表失穩(wěn)模式Si和失穩(wěn)模式&位于第k個虛擬壩層內(nèi)的長度，n為虛擬壩層的層 數(shù)，其數(shù)值取決于波動范圍的大小。
[0044] 步驟六:將生成的多種失穩(wěn)模式按照相關(guān)系數(shù)進行分組，首先設(shè)定相關(guān)系數(shù)閾 值PQ，根據(jù)參數(shù)敏感性分析進行優(yōu)選后取為〇. 5，按照如下步驟進行失穩(wěn)模式分組：
[0045] (1)隨機選擇一個失穩(wěn)模式作為組長，然后從剩下的失穩(wěn)模式中選擇一個相關(guān)系 數(shù)高于P〇的失穩(wěn)模式進入該組，在繼續(xù)選擇失穩(wěn)模式進入該組時，要注意判斷擬進入該組 的失穩(wěn)模式與已經(jīng)進入該組失穩(wěn)模式之間的相關(guān)系數(shù)均要高于P 〇;
[0046] (2)反復按照（1)進行失穩(wěn)模式分組篩選，直至所有的失穩(wěn)模式均已經(jīng)進入相應(yīng)的 分組為止，如此共得到失穩(wěn)模式組數(shù)為P個；
[0047] (3)從每組失穩(wěn)模式中，選擇抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)最小的作為代表性失穩(wěn)模式，分別 記為 Sid、S2d、......、SPd〇
[0048] 步驟七:根據(jù)尾礦壩層的概率分布類型以及其參數(shù)的變異性，產(chǎn)生蒙特卡羅抽樣 的樣本值，樣本數(shù)量N=10 000 000。將每一個樣本值視為尾礦壩壩層的計算參數(shù)，計算代 表性失穩(wěn)模式對應(yīng)的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)值Fid、F2d、......、FPd。從這p個安全系數(shù)中選擇最小 值并進行判斷，若該最小值小于1，則其相應(yīng)的代表性失穩(wěn)模式即為最危險失穩(wěn)模式，如此 反復計算、判斷，最終可得出P個代表性失穩(wěn)模式分別作為最危險失穩(wěn)模式的次數(shù)91(1、 Q2d、......、Qpd 〇
[0049] 步驟八:計算p個代表性失穩(wěn)模式的滑動面積^^知^……、Apd，計算p個代表性失 穩(wěn)模式的失穩(wěn)風險為Aid X Qid/N、A2d X Q2d/N、......、APd X Qpd/N。各代表性失穩(wěn)模式之和即為 尾礦壩失穩(wěn)風險，將各代表性失穩(wěn)模式的失穩(wěn)風險按降序排列，由此可直觀判斷尾礦壩的 失穩(wěn)風險的風險源，進而有針對性地進行風險控制。
[0050] 下面結(jié)合圖5、6進行實例說明。
[0051] 圖5所示的尾礦壩壩坡為招遠市夏甸鎮(zhèn)某金礦尾礦壩，該尾礦庫目前已經(jīng)安裝并 運營在線監(jiān)測系統(tǒng)。
[0052]本發(fā)明實現(xiàn)定量評價尾礦壩失穩(wěn)風險的過程如下：
[0053]步驟一、監(jiān)測剖面幾何數(shù)據(jù)確定：
[0054]查閱尾礦庫設(shè)計文件知，目前該尾礦壩壩高27米，監(jiān)測剖面的坡比自下而上依次 為：1:2、6:5、1:1、1:2，中間有一個水平的馬道，距離6米。由勘察報告可知，壩層的巖土物理 力學參數(shù)有容重T、內(nèi)摩擦角9以及粘聚力c。
[0055]步驟二、浸潤線的確定：
[0056]由安裝運營的在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控中心的服務(wù)器讀取某一監(jiān)測時段的滲壓計數(shù)據(jù) 以及庫水位數(shù)據(jù)，綜合確定該監(jiān)測剖面的浸潤線位置，自滲壓計1至滲壓計5,由監(jiān)控中心服 務(wù)器獲取的數(shù)據(jù)（即測量的水位至壩頂面的深度)依次為8.1米、8米、7.2米、6.3米、5米。綜 合生成的浸潤線位置如圖5中虛線所示。
[0057]步驟三、尾礦壩失穩(wěn)模式的生成：
[0058] 基于圓弧失穩(wěn)模式假定，失穩(wěn)模式滑入點、滑出點Xl，X。的可能變化范圍為[0,60]， 0角度的變化范圍為[0°，90°]，首先生成[0，1]之間的兩個隨機數(shù) ri、r2,選擇兩個隨機數(shù)中 較小的一個(譬如r2〈rl)映射成失穩(wěn)模式的滑出點坐標 Xci = r2X60,另一個映射成失穩(wěn)模 式的滑入點坐#Xl = rlX60,并根據(jù)角度M角定失穩(wěn)模式的具體位置。如此反復生成多種淺 層與深層失穩(wěn)模式，為尾礦壩失穩(wěn)風險評價奠定基礎(chǔ)。
[0059] 步驟四、壩層參數(shù)變異性以及概率分布類型確定：
[0060] 壩層的容重y=20kN/m3,不考慮其變異性，在尾礦壩失穩(wěn)的風險評價中，將其視 為定值。內(nèi)摩擦角 (P的平均值為30°，(pma、、（pmin的值分別為48°和12°，因此根據(jù)3〇法則，內(nèi) 摩擦角的標準差為6°;粘聚力c的平均值為5kPa，類似地，可以確定其標準差為1.5kPa。內(nèi)摩 擦角和粘聚力的概率分布類型假設(shè)為正態(tài)分布。內(nèi)摩擦角和粘聚力在垂直方向上的波動范 圍取為3m。
[0061 ]步驟五、各失穩(wěn)模式之間的相關(guān)系數(shù)計算：
[0062 ] 根據(jù)確定的垂直方向波動范圍值A(chǔ) = 3m，確定壩層垂直離散的間距為0.6m，按照此 間隔將該尾礦壩壩層在垂直方向上離散為45個虛擬壩層，因此公式（1)中n = 45。針對每一 個失穩(wěn)模式Si，分別統(tǒng)計該失穩(wěn)模式落在每一個虛擬壩層內(nèi)的長度Lu，Li2,......，Lin，在此 基礎(chǔ)上，即可利用公式(1)計算每兩個失穩(wěn)模式之間在安全系數(shù)上的相關(guān)系數(shù)。
[0063]步驟六、失穩(wěn)模式分組以及代表性失穩(wěn)模式篩選：
[0064]設(shè)定相關(guān)系數(shù)閾值Po = 0.5，以三個失穩(wěn)模式S1、S2、S3為例說明失穩(wěn)模式的分組 過程。設(shè)三個失穩(wěn)模式的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)依次為1.4、1.5、1.6,51、52之間的相關(guān)系數(shù)〇12 =0 ? 8，其余為P13 = 0 ? 7，P23 = 0 ? 4。首先隨機選擇S1進入第一組，接下來判斷S2，由于P12大于 設(shè)定的相關(guān)系數(shù)閾值P〇,因此S2也進入該組，因為p23〈p〇,所以S3不能進入該組，所以3個失 穩(wěn)模式共分成2組。在第一組中包括S1和S2,選擇安全系數(shù)較小的S1作為代表性失穩(wěn)模式， S3自成一組，所以S3也作為代表性失穩(wěn)模式。本發(fā)明實例中，共分成14個失穩(wěn)模式組，選擇 產(chǎn)生了 14個代表性失穩(wěn)模式。
[0065]步驟七、各代表性失穩(wěn)模式作為最危險失穩(wěn)模式的次數(shù)確定：
[0066]根據(jù)壩層參數(shù)內(nèi)摩擦角和粘聚力的概率分布類型，生成足夠多的蒙特卡羅抽樣樣 本，每一個樣本包含了一個9值和c值，本發(fā)明生成N=10 000 000個樣本。利用每一個樣本 中的W值和c值以及確定的y值，計算14個代表性失穩(wěn)模式的安全系數(shù)值，從中選擇最小的 安全系數(shù)進行判斷，若該最小值小于1，則該最小安全系數(shù)值對應(yīng)的失穩(wěn)模式即為最危險失 穩(wěn)模式，統(tǒng)計14個失穩(wěn)模式作為最危險失穩(wěn)模式的次數(shù)Qld~Q14d，如表1所不。
[0067] 步驟八、風險評價以及風險源控制：
[0068] 計算14個代表性失穩(wěn)模式的滑動面積Aid~A14d，結(jié)合Qld~Q14d計算每個代表性 失穩(wěn)模式的風險，結(jié)果如表1所示。由表1可見，14個代表性失穩(wěn)模式，按照風險進行降序排 列，依次為:38,54,55,53,52,51，59,510,57,56,512,514,511，513。511~514這四個代表性 失穩(wěn)模式的風險可以忽略不計，選擇前六名的風險源進行控制，其失穩(wěn)模式位置如圖6所 示，結(jié)合表1和圖6,尾礦庫運營管理部門可以直觀、科學地進行風險控制。
[0069] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)淺層與深層失穩(wěn)模式在抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)上的相關(guān) 性進行合理分組并進行代表性失穩(wěn)模式的篩選，綜合利用了代表性失穩(wěn)模式作為最危險失 穩(wěn)模式的次數(shù)以及滑動面來定量評價其風險，通過實例分析表明，本發(fā)明所提出的尾礦壩 失穩(wěn)風險評價方法更加科學、直觀、合理可行，為尾礦庫運營安全管理以及風險控制提供了 科學依據(jù)。
[0070] 表1尾礦壩失穩(wěn)風險評價量化表
[0072]當然，上述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定對本發(fā)明的實施 例范圍。本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍 內(nèi)所做出的均等變化與改進等，均應(yīng)歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦巧失穩(wěn)風險評價方法，其特征在于:包括如下步驟： 步驟一、監(jiān)測剖面的幾何數(shù)據(jù)確定：由巖±勘察報告確定尾礦巧筑巧材料的巖±物理 力學參數(shù)，并結(jié)合設(shè)計文件確定尾礦巧的主要幾何剖面； 步驟二、浸潤線的確定:從在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控中屯、服務(wù)器獲取實時監(jiān)測數(shù)據(jù)； 步驟=、尾礦巧失穩(wěn)模式的生成:假定尾礦巧的失穩(wěn)模式，由程序自動生成包括淺層失 穩(wěn)W及深層失穩(wěn)在內(nèi)的多種失穩(wěn)模式，并利用規(guī)范上規(guī)定的極限平衡方法計算每一個失穩(wěn) 模式的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； 步驟四、巧層參數(shù)變異性W及概率分布類型確定:在巖上工程勘察報告的基礎(chǔ)上，結(jié)合 室內(nèi)±工試驗確定筑巧材料的變異性，并在文獻查閱的基礎(chǔ)上假定材料參數(shù)的概率分布類 型W及波動范圍； 步驟五、各失穩(wěn)模式之間相關(guān)系數(shù)的計算:將尾礦巧巧層按照波動范圍五分之一的垂 直間距進行離散，得到尾礦巧虛擬巧層，根據(jù)每個失穩(wěn)模式在不同虛擬巧層之間的距離長 短，計算各失穩(wěn)模式之間在抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)上的相關(guān)性； 步驟六、失穩(wěn)模式分組W及代表性失穩(wěn)模式篩選:將所有的失穩(wěn)模式進行分組，分組 后，每組內(nèi)的失穩(wěn)模式之間的相關(guān)系數(shù)高于設(shè)定的闊值，在每個分組內(nèi)選擇安全系數(shù)最小 的作為代表性失穩(wěn)模式； 步驟屯、各代表性失穩(wěn)模式作為最危險失穩(wěn)模式的次數(shù)確定:利用蒙特卡羅法生成足 夠數(shù)量的隨機樣本，計算每個隨機樣本下，代表性失穩(wěn)模式中安全系數(shù)最小且小于1的那個 失穩(wěn)模式作為最危險失穩(wěn)模式，統(tǒng)計各個失穩(wěn)模式作為最危險失穩(wěn)模式的次數(shù)； 步驟八、風險評價W及風險源控制:計算代表性失穩(wěn)模式的滑動面積W及作為最危險 失穩(wěn)模式的次數(shù)，利用其乘積與蒙特卡羅樣本數(shù)量的比值來代表該失穩(wěn)模式的失穩(wěn)風險； 按照失穩(wěn)模式風險值進行降序排列。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦巧失穩(wěn)風險評價方法，其特征在于： 步驟一中的巖±物理力學參數(shù)包括容重丫、密度P、內(nèi)摩擦角W ^及粘聚力C。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦巧失穩(wěn)風險評價方法，其特征在于： 步驟一中的主要幾何剖面取自尾礦巧的3~5個主要二維幾何剖面，幾何剖面的數(shù)據(jù)包括坡 比、馬道數(shù)目。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦巧失穩(wěn)風險評價方法，其特征在于： 步驟二中的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括浸潤線位置、庫水位W及滲壓計數(shù)據(jù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦巧失穩(wěn)風險評價方法，其特征在于： 步驟=中的失穩(wěn)模式由程序利用Xi，XdW及0角度自動生成，失穩(wěn)模式包括淺層失穩(wěn)W及深 層失穩(wěn)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦巧失穩(wěn)風險評價方法，其特征在于： 步驟四中的變異性可由巖±工程勘察報告查找確定內(nèi)摩擦角qj的最大、最小值學max、學mm， 并根據(jù)3〇法則確定，取的標準差為如查找粘聚力C的最大、最小值Cmax、Cmin，同樣地 可確走粘聚力C的柄;準差為(Cmax-Cmin) /6。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦巧失穩(wěn)風險評價方法，其特征在于： 步驟四中的概率分布類型假定為正態(tài)分布，垂直波動范圍A可由現(xiàn)場靜力觸探試驗確定，該 參數(shù)表示巧層在垂直方向上A厚度內(nèi)巧層材料是顯著相關(guān)的。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦巧失穩(wěn)風險評價方法，其特征在于： 步驟五中的計算公式如公式(1):(1) 上式中，Pij代表失穩(wěn)模式Si與失穩(wěn)模式Sj在抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)上的相關(guān)系數(shù)， 分別代表失穩(wěn)模式Si和失穩(wěn)模式&位于第k個虛擬巧層內(nèi)的長度，n為虛擬巧層的層數(shù)，其數(shù) 值取決于波動范圍的大小。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦巧失穩(wěn)風險評價方法，其特征在于： 步驟六中的失穩(wěn)模式分組是按照如下步驟： (1) 隨機選擇一個失穩(wěn)模式作為組長，然后從剩下的失穩(wěn)模式中選擇一個相關(guān)系數(shù)高 于PO的失穩(wěn)模式進入該組，在繼續(xù)選擇失穩(wěn)模式進入該組時，要注意判斷擬進入該組的失 穩(wěn)模式與已經(jīng)進入該組失穩(wěn)模式之間的相關(guān)系數(shù)均要高于PO; (2) 反復按照（1)進行失穩(wěn)模式分組篩選，直至所有的失穩(wěn)模式均已經(jīng)進入相應(yīng)的分組 為止，如此共得到失穩(wěn)模式組數(shù)為P個； (3) 從每組失穩(wěn)模式中，選擇抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)最小的作為代表性失穩(wěn)模式，分別記為 Sld、S2d、......、Spd O10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的尾礦巧失穩(wěn)風險評價方法，其特征在 于:步驟屯中，蒙特卡羅抽樣的樣本數(shù)量N=IO 000 000。
【文檔編號】G06Q50/02GK105913184SQ201610222185
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】李亮, 褚雪松
【申請人】青島理工大學