基于熵权-正态云模型的岩爆烈度分级预测研究
岩爆预测和烈度分级的属性数学模型及其应用
岩 爆 预 测 和 烈 度 分 级 的属 性 数 学 模 型 及 其 应 用
文 畅 平
（ 阳学 院 邵 城 市 建设 系 ， 湖南 邵 阳 ４ ２０ ） ２ ０ ０
摘 要 ： 于 属 性 数 学 理 论 ， 立 岩 爆 发 生预 测 和 烈 度 分 级 的 属 性 识 别模 型 。该 模 型 选 择 影 响 岩 爆 的 主 要 基 建
因 素 ， 最 大 切 向 应 力 ， 轴 抗 压 强 度 ｄ ， 轴 抗 拉 强 度 ｄ 如 单 单 以 及 弹 性 能 量 指 数 Ｗ 并 以 ｄ／ ｄ／ 以 。ａ ， ｏ
及 ｗ 为 岩 爆 评 价 指 标 和 烈 度 分 级 标 准 ， 过 构 造 属 性 测 度 函数 以 计 算 单 指 标 属 性 测 度 ， 相 似 数 定 作 通 以
ｒ ｃ Ｗ ，ｗｅ ｅ ｃ ｏ ｅ ｏ ｈ ｎ ｌｓｓ ｎ ｈ ｅ ａ ｔ ｒ ，ｉｃｕ ｉｇ ０ａ ， ／ ｔａ ｄ ｔ ｏｋ ｔ ｒ ｈ ｓ ｎ ｆ ｒ ｔ ｅ ａ ａｙ ｉ ；ａ ｄ ｔ ｒ ｅ ｆｃｏ ｓ ｎ ｌ ｄｎ ａ ／ ａ ｎ Ｗ ，ｗｅ ｅ ｃ ｏ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ｈ ｓ ｎ ａ ｈ
维普资讯
第 ３ ０卷 第 ４期
２０ ０ ８年 ８月
重 庆 建 筑 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＣｈ ｎ ｑ ｎ ｉｎ ｈ ｎｖ ｒ ｉ ｏ ｒ ａ ｏ ｇ ｉｇ Ｊａ ｚ ｕ Ｕ ｉｅ ｓｔ ｏ ｙ
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ４ １３ ．
等 的 评 判 结 果 有 较 好 的 一 致 性 。 此 外 ， 用 该 模 型 对 某 水 电 站 工 程 和 秦 岭 隧 道 工 程 的 岩 爆 情 况 进 行 预 利 测 ， 果 与 人 工 神 经 网 络 法 、 离 判 别 法 等 的 评 判 结 果 一 致 。 研 究 表 明 ， 性 识 别 模 型 在 研 究 岩 爆 发 生 结 距 属 和 烈 度 分 级 中 具 有 良好 的 实 用 性 和 有 效 性 ， 地 下 工 程 岩 爆 预 测 提 供 了 一 种 新 的 方 法 。 为
《黄金科学技术》2020年1~6期总目次
《黄金科学技术》2020年1~6期总目次第1期滇西保山地块黑牛凹金矿区辉绿玢岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄及地质意义…………………………………………罗应，卢映祥，刘学龙，薛顺荣，王帅帅，李振焕，张昌振，陈建航（1）广西大瑶山大裕金矿地质特征及找矿预测………………………郭辉，刘春明，黄德志，邹海洋，陈磊（12）山东栖霞—大柳行地区金矿资源潜力评价…………………黄鑫，宋倩，王勇军，沈立军，朱裕振，孙超（21）基于变权联系云的采空区稳定性二维评价模型………………………邓红卫，张维友，虞松涛，高宇旭（32）大断面六角形进路采矿法结构参数优化研究………………………………张钦礼，蒋超余，高翔，刘斌（42）倾斜矿体采动与断层活化作用引起竖井变形的物理模型试验……………………………………………………………………孙琪皓，马凤山，赵海军，郭捷，曹家源（51）配备辅助通风的高温矿井采掘区温度分布数值模拟……………………………田龙，周智勇，陈建宏（61）金属矿山地下采空区问题研究现状与展望………………………………程力，刘焕新，朱明德，吴钦正（70）基于粒子群算法优化BP神经网络的溶浸开采浸出率预测……………………………卜斤革，陈建宏（82）基于Buckingham方程的大倍线充填料浆输送优化与应用……………李宗楠，罗皖东，郭利杰，许文远（90）柠檬酸浸法预处理对磷石膏充填体性能的影响………………黄照东，张德明，刘一锴，张钦礼，王浩（97）基于RANSAC的地下矿山巷道边线检测算法……………………………………毕林，段长铭，任助理（105）我国大变形锚杆研究现状及发展趋势…………………………………………………王贺，陈何，曹辉（112）基于V-REP的井下铲运机自主作业仿真试验软件平台研究………………吴家希，王李管，李亚龙（124）基于PSO-RBF神经网络模型的岩爆倾向性预测……李任豪，顾合龙，李夕兵，侯奎奎，朱明德，王玺（134）青海某金矿选冶中试厂工艺设计优化及应用……………………………………………李飞，陈自强（142）基于商空间的黄金价格SVM模型预测………………………………………………韩旭，杨珊，王喜梅（148）基于等维动态马尔科夫SCGM（1，1）C模型的黄金价格预测………………………王梅，陈建宏，杨珊（158）第2期金属矿绿色开采评价方法探讨………………………………赵国彦，邱菊，赵源，裴佃飞，李洋，吴攀（169）基于高质量发展视角的绿色矿山建设评价指标体系研究……………刘亦晴，梁雁茹，刘娜娜，胡欢（176）表面曝气反应器中气泡尺寸分布测量………………………郝易潇，郑学锋，肖依婷，王浩亮，李向阳（188）中巴经济走廊建设：有色金属产业合作模式与保障措施……………………许礼刚，关景文，徐美娟（195）基于CiteSpace的我国绿色矿山研究可视化分析………………………郭晓剑，胡欢，刘亦晴，梁雁茹（203）基于GIS与层次分析法的综合成矿预测——以新疆库米什地区为例………陈超民，冷成彪，司国辉（213）地应力作用下偏心装药的炮孔裂隙分布…………………………费鸿禄，刘雨，钱起飞，苏强，孙晓宇（228）高地应力破碎围岩巷道变形破坏特征及支护方式研究………………………………………………………李光，马凤山，郭捷，赵海军，寇永渊，兰剑，赵金田（238）黄土坡铜锌矿微震监测技术应用与灾害预警方法研究…………………………党明智，张君，贾明涛（246）含预制缺陷类岩体模型破断试验与分析………………………张栩栩，杨仕教，曾佳君，罗可，蒲成志（255）基于CRITIC-CW法的地下矿岩体质量评价………………………………戚伟，李威，李振阳，赵国彦（264）戈塘金矿房柱法开采围岩稳定性分析……………………………………………………陈洲，左宇军（271）缅甸实皆省某金矿工艺矿物学研究………………傅开彬，王维清，赵涛涛，龙美樵，侯普尧，杜明霞（278）选冶联合提高甘肃某难浸金矿浮选尾矿金回收率的试验研究………………杨波，童雄，谢贤，王晓（285）海拔高度对矿井巷道火灾烟气蔓延规律的影响研究…………………………………黄锐，吴娥，吴林（293）基于ANP的高海拔矿山掘进工作面通风方式优选…………………李蓉蓉，李孜军，黄义龙，赵淑琪（301）地下金属矿智能矿山总体规划…………………刘晓明，邓磊，王李管，邓顺华，杨新锋，万由，贺艳军（309）第3期广西乐业县岩旦—岩堂金矿床找矿模型及成矿预测…………………………………秦运忠，宋海军（317）胶东玲珑九曲金矿床载金黄铁矿矿物学特征及其深部找矿意义………………张振，宁生元，徐增田（328）协同理念下岩金矿脉群连续回采顶板安全跨度研究……………………聂兴信，甘泉，高建，冯珊珊（337）深部区域采矿时序的地压调控卸荷效应研究…………………………于世波，杨小聪，原野，王志修（345）金川二矿区+1000m中段水平矿柱回采方法研究…………………寇永渊，李光，邹龙，马凤山，郭捷（353）基于物探技术的露天矿边坡失稳因素勘测研究………………………康恩胜，孟海东，赵自豪，何滔（363）基于综合决策云模型的围岩稳定性分级方法研究………………………………周科平，侯霄峰，林允（372）股权集中度与中国私营矿业公司治理效率……………………………………………郑明贵，曾健林（380）我国稀土出口的管制经济学分析…………………………………………………吴泽斌，朱迪，刘立刚（391）套孔应力解除法与声发射法在新城矿区深部地应力测量中的对比研究…………………………………………………………马春德，刘泽霖，谢伟斌，魏新傲，赵新浩，龙珊（401）SHPB压缩试验中红砂岩的力学与能量耗散特性研究…………………………胡健，宫凤强，贾航宇（411）含预制裂隙类岩石裂隙演化与破裂特征的试验研究…………王程程，罗鑫尧，陈科旭，戴兵，贺桂成（421）基于核磁共振T2谱图的裂隙砂岩疲劳损伤分析………………………毛思羽，曹平，李建雄，欧传景（430）不同含水率下红黏土软化模型及强度试验研究…………………………李怀鑫，林斌，陈士威，王鹏（442）基于熵值法—突变理论的尾矿库安全评价研究………………………………………高振兴，郭进平（450）基于熵权模糊法的高海拔矿井风机性能影响因素分析………宋品芳，李孜军，李蓉蓉，赵淑琪，徐宇（457）《黄金科学技术》2020年第28卷1~6期总目次第4期非洲大陆金矿分布特征与勘查建议…………………………江思宏，张莉莉，刘翼飞，李高峰，季根源（465）广西贵港六梅金矿的成因类型及找矿意义……陈港，陈懋弘，马克忠，葛锐，郭申祥，吴启强，原其生（479）河南省灵宝市董家埝银矿原生晕特征及地质意义…………段启超，庞绪成，纵瑞，韩迪，张岩，张鑫（497）十字交叉裂隙扩展机理试验与数值模拟研究…………………………贺桂成，陈科旭，戴兵，王程程（509）微波辐射辅助机械冲击破碎岩石动力学试验研究……………………………胡毕伟，尹土兵，李夕兵（521）含孔洞岩石在静应力下的循环冲击试验研究…………………………戴兵，单启伟，罗鑫尧，薛永明（531）砂土介质振弦式土压力盒标定试验…………………………………简筝，赵国彦，王玺，马举，肖屈日（541）穰家垅银矿大规模充填采矿采场结构参数优化研究………苏怀斌，张钦礼，张德明，曾长根，朱晓江（550）矿柱爆破回采对胶结充填体损伤影响试验研究………………………宋春辉，李祥龙，王建国，宋飞（558）基于组合赋权的T-FME岩爆倾向性预测模型研究及应用……李彤彤，王玺，刘焕新，侯奎奎，李夕兵（565）基于核主成分分析与SVM的岩爆烈度组合预测模型……………许瑞，侯奎奎，王玺，刘兴全，李夕兵（575）基于EEMD和关联维数的矿山微震信号特征提取和分类……………………廖智勤，王李管，何正祥（585）脉冲微波助磨工艺参数对钛铁矿升温性能的影响研究……侯明，李军，杨黎，范培强，郭胜惠，严妍（595）江西某铜矿大型球磨机介质制度优化试验研究………………李付博，肖庆飞，黄胤淇，张谦，王旭东（603）基于HFACS的高原矿山作业疲劳与人因失误率浅析……黄知恩，李明，廖国礼，吴超，黄锐，李孜军（610）第5期有色冶金渣制备胶凝材料研究现状与展望………………………………………郭利杰，张雷，李文臣（621）铜镍冶炼渣的资源化利用研究进展…………………………张婷婷，智士伟，郭利杰，武震林，韩俊南（637）矿区典型环境污染及其充填胶凝固定化研究进展…………………………………那华，吕国诚，张丹，王丽娟，廖立兵，郭利杰，孔令常，武丽娟，卞健华（646）铝硅酸盐固废胶凝材料制备及其性能…………………………………………………叶智远，王倩倩（658）基于铜镍冶炼渣制备充填胶凝材料试验研究……………………………………张雷，郭利杰，李文臣（669）矿物掺合料改性铜镍渣胶凝材料的性能研究………………张婷婷，周子钰，郭利杰，武震林，韩俊南（678）江西银山铜多金属矿深部找矿与成矿特征…………胡金山，胡福林，刘金刚，李宁，胡国柳，王国光（688）山东胶莱盆地东北缘前垂柳矿区金矿资源潜力分析………段留安，魏有峰，陈雄军，韩小梦，郭云成（701）湖南通道地区金矿床中黄铁矿成分标型特征及对矿床成因的启示………………………高华，谢玉华，杨亮，张哲，柯新星，刘晓敏，罗建镖，刘琦，刘继顺，王智琳，孔华（712）焦家金矿深部复杂构造下高应力岩体树脂锚索联合支护技术……………………………………………………………………陈玉民，王成龙，李晓飞，蒋翔，赵兴东（727）三山岛金矿“三下”开采工艺优化与灾害防治……………………………王善飞，王康，马凤山，卢蓉（734）高海拔矿山独头巷道通风降尘方法优选……………………………李泽佑，黄锐，赵淑琪，沈学，吴娥（743）面向产能优化的地下金属矿山安全保障条件评价研究……………………………王猛，史秀志，张舒（753）高管任职年限对中国民营矿业企业经营效率的影响研究………………………………郑明贵，吴萍（761）球磨机细磨阶段钢段与钢球磨矿效果对比…………………………王旭东，肖庆飞，张谦，杨森，马帅（771）第6期湘东北长沙—平江断裂带关键金属钴的赋存状态与成矿规律…………………………………………王智琳，伍杨，许德如，邹少浩，董国军，彭尔柯，宁钧陶，康博（779）微生物法治理含砷酸性矿山废水的研究进展……………………………………沈蔡龙，张广积，杨超（786）含锑金矿预处理脱锑技术的研究进展………………………………高世雄，陈国宝，杨洪英，马鹏程（792）贵州册亨县板年金矿多层次滑脱构造控矿及找矿预测……………………………………陈发恩，刘建中，王大福，王泽鹏，杨成富，李俊海，徐良易，宋威方（800）辽宁二道沟金矿床黄铁矿热电性特征及深部找矿预测…………………………………………温佳伟，史鹏亮，刘彦兵，张静，屈海浪，李元申，胡博心，缪广（812）西秦岭寨上金矿床构造控矿特征与成矿规律……………………………………………张斌，刘家军（825）青海省都兰县丘吉东沟金矿水系沉积物地球化学特征及找矿远景……………………刘铭，王仔章（837）基于立方定律的断层流—热耦合数值计算方法……………………………………陈刚，马玲，龚红胜（846）基于正交试验的过断层软破段巷道支护参数优化……………………胡建华，庞乐，王学梁，郑明华（859）不同损伤程度砂岩相似材料动态力学性能试验研究……王倩倩，徐颖，汪海波，郑强强，倪贤，胡浩（868）静态—准静态加载下含裂隙类岩材料破断试验及声发射特性分析………………………………………………………郭婧宇，蒲成志，贺桂成，李益龙，杨少峰，曾佳君（877）千米深井高应力破碎围岩控制技术…………………………………王成龙，侯成录，杨尚欢，赵兴东（885）基于Stacking模型的采空区稳定性预测…………………………………………王牧帆，罗周全，于琦（894）基于小波支持向量机模型的矿区生态安全评价方法研究……………………………谭吉玉，刘高常（902）基于组合权重和物元分析的矿山安全生产状况研究…………………柯愈贤，王成，方立发，廖宝泉（910）基于机器学习的3种岩爆烈度分级预测模型对比研究…田睿，孟海东，陈世江，王创业，孙德宁，石磊（920）高海拔地区矿井风机状态动态评估………………………………………王利鹏，闫放，李孜军，王方（930）含金硫化矿碱性氧化提金研究现状与展望……………………………宋翔宇，张振，王君玉，李荣改（940）。
基于熵权的模糊物元模型在岩爆倾向性评价中的应用
论 、失稳理论等，并 由此提出了各种各样 的假设及判 据 ， 由于岩体本身的复杂性和各种环境因素的影响， 但 使得单一使用某种判据来进行岩爆 的预测难免产生片 面性和局限性 ， 而考虑所有因素又会使问题复杂化． 因 此选取适当的 ， 是进行正确评价岩爆的前提【 物元分析理论常用于研究不相容 的问题 ２适用 】 ，
贴近度的概念 ， 将熵值法引入到权重的计算 中， 建立多 指标的岩爆综合评价模型，全面客观地对岩爆倾 向性 进行评价 ， 从而为岩爆预测提供了一条可行的新途径．
及其严重程度还取 决于岩体 的完 整程度 ， 只有新 鲜 完整而又坚硬致密 的脆性硬岩才有可能在一定 的应 力水平作用下 ， 使局部破 裂 的岩块获 得足够产生 岩 爆而突然 释放 的能量． 侯发亮【 － 】 等人提出的岩体完整 性 系数法也是决定岩爆 发生的另一个重要指标 ， 即如
级， 具体分级情况如表 １ 所示 ：
表 １ 岩 爆倾 向性 分 级
Ｔ ｂ． Ｔ ｅｃａ ｓｆ ａ ｉｎｏ ｒｃ ｕ ｓ ｐ ｏ ｅ ｅ ｓ ａ １ ｈ ｌｓ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｆ ｏｋｂ ｒｔ ｒｎ ｎ ｓ
“ 熵权” 理论是一种客观赋权方法 ， 熵是系统元序 程度 的度量 ， 它可 以度量数据所提供的有效信息量． 因 此， 熵值反映了信息 的无序化程度 ， 其值越小 ， 系统无 序度越小 ， 故可用信息熵评价所获系统信息的有序度 及其效用 ， 即由评价指标值构成的判断矩阵来确定指 标权重，它可尽量消除各指标权重计算 的人为干扰， 使评价结果更符合实际ｌ其计算步骤如下 ： ，
生岩爆的可能性． 同时， 岩石本身的力学性质还包括其
基于熵权聚类分析方法的岩石可钻性分级
其中， ＝ ／ ∑ ， ｉ ＝ ｌ ， ２ ， … ， ｍ； Ｊ ＝ １ ， ２ ， …，
（ ２ ） 计 算 第 项 指标 的熵 值 ｅ ， 和 信息 效用 值 ｜ Ｉ ｌ ， ：
一
ｌ 峨 ， ｆ ＝ １ ＇ ２…， ２ Ｉ ｍ； Ｊ＝ ｌ ＇ ２ ２…， ＇ （ ８ ）
某 项指标 的信 息 效用值 ｈ ｊ 与信 息熵 ｅ ｚ ＬＩ Ｎ的 关系为 ： １ 一 （ ９ ） （ ３ ） 确 定第 ＿ ， 项 指标 的权 重 ：
Ｐ：０ ． ０ ０ ０ ７ ４ ２ ３ ６ １ ＜ｏ ． ０ ５， 残 差均 方 Ｒ ＭＳ Ｅ：３ ． ０ ５ ６ ２ ７， 上述 指 标值表 明逐步 回归 效 果理 想 。 基于 上述 分析 ， 容重、 孔深 对穿 孔速度 的影 响程度 相 当 ， 岩 石 容重 越 大， 穿 孔速 度 越小 ； 钻孔 越深 ， 穿 孔速 度越 小 。 ３岩石 可钻 性 分级 评价 指标 确 定 假设 五与 ｘ ， 之 间 的关 系可 ｈ ｉ ｎ ａ ｓ ｅｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
●Ｉ
基 于 熵 权 聚 类 分 析 方 法 的岩 石 可钻 性 分 级
王学 超
（ 哈尔 滨 煤炭 设计 研 究 院 １ ５ ０ ０ ０ １ ） ［ 摘 要］ 通过 对矿 岩 物理 力学 特性 、 裂 隙线 密度 、 穿孔 速度 的统 计 分析 ， 应用 多元 逐 步 回归模 型建 立 关于 穿 孔速度 表达 式 ， 得 到容 重 、 密 度对 穿 孔速 度具 有 重要 影响 的结论 。 由各 评价指 标 线性相 关性 分析 结果 ， 表 明抗拉 强 度 、 裂 隙线密度 、 穿 孔速 度是 评价 岩石 可钻性 分级 的有 效指标 ， 建立 了基于 加权 聚类 分析方 法 的 岩 石可 钻 性分 级 。 采用 熵值 法确 定权 重避 免 了 以往 权 重确 定时 带有 人为 主观 因素 及专 家经 验的 影 响 ， 为 岩石 可钻 性分 级提 供 了一种 更加 科学 的方法 。 ［ 关键 词］ 穿孔 速度 ； 相关性； 岩石 可钻 性 ； 加 权 聚类分 析 ； 熵 中图分 类号 ： ＴＤ 文献标 识码 ： Ａ 文 章编号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） Ｏ ８ 一 Ｏ ０ ０ ５ 一Ｏ １
基于pca-pnn原理的岩爆烈度分级预测方法
基于pca-pnn原理的岩爆烈度分级预测方法
岩爆烈度分级预测是岩土工程中的一项重要内容，它可以帮助我们预先判断岩层在爆
破作业时会产生的破坏情况，从而提前制定出合理的爆破方案，使安全系数得到有效的保障，而准确的爆破结果也能够给施工节省较多的费用，如何快捷准确的实现岩爆烈度分级
预测成为在工程实践中解决的难点。
基于pca-pnn原理的岩爆烈度分级预测方法是一种新型的预测手段，针对不同岩爆烈
度的分级预测情况做讨论，主要分为三个步骤：首先收集各种水平振动噪音以及形变波谱
特征数据；其次，采用PCA（主成分分析）进行标准化和数字化处理，以进行特征维度压缩；最终，采用PNN（神经元网络）训练模型，进行模型整合和分级预测结果分析。
PCA是一种快速有效的特征降维和维度压缩方法，它能够有效地减少样本空间维度、
削减特征量，然后从而获得各新特征变量的转换，这样就可以很好的实现特征向量的降维，从而避免其阵层特征数据的计算量过大而导致计算时间过长的问题。
PNN则是一种较为普及的统计学习方法，它能够将输入特征抽取出最优的特征维度，
并以其进行类似BP神经网络模型的拟合，来获取推断值，最终实现岩爆烈度分类预测，
其精度可靠性较高。
总之，采用基于pca-pnn原理的岩爆烈度分级预测方法，利用PCA可以有效的进行特
征维度压缩，节省计算时间；利用PNN可以准确检测出特征量，进行岩爆烈度分级预测。
同时这种方法能够有效的节省施工投入，降低生产安全风险，起到重要的作用。
基于机器学习的3种岩爆烈度分级预测模型对比研究
第28卷第6期2020年12月Vol.28No.6Dec.，2020 Gold Science andTechnology基于机器学习的3种岩爆烈度分级预测模型对比研究田睿1，孟海东1*，陈世江1，王创业1，孙德宁2，石磊31.内蒙古科技大学矿业研究院，内蒙古包头014010；2.东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室，辽宁沈阳110819；3.内蒙古自治区地质环境监测院，内蒙古呼和浩特010020摘要：岩爆是大型地下岩土和深部资源开采工程中必须要解决的关键科学问题之一。
综合考虑岩爆的影响因素、特点以及内外因条件，选取洞壁围岩最大切向应力、岩石单轴抗压强度、岩石单轴抗拉强度和岩石弹性能量指数组成岩爆预测指标体系。
运用文献调研法，建立了一个包含301组岩爆工程实例的数据库，并以此作为岩爆预测的样本数据。
为准确可靠地预测岩爆灾害，基于机器学习技术，建立了RF-AHP-云模型、IGSO-SVM和DA-DNN3种岩爆预测模型。
通过对60组预测样本进行岩爆预测的工程实例分析，验证了3种模型的有效性和正确性。
研究结果表明：DA-DNN、IGSO-SVM和RF-AHP-云模型的预测准确率分别为98.3%、90.0%和85.0%；DA-DNN模型理论通俗易懂，编码相对简单，容易实现；随着岩爆数据量的增加，DA-DNN模型应用前景更加广阔。
关键词：岩爆预测；机器学习；随机森林；云模型；支持向量机；深度神经网络中图分类号：TU45文献标志码：A文章编号：1005-2518（2020）06-0920-10DOI：10.11872/j.issn.1005-2518.2020.06.069引用格式：TⅠAN Rui，MENG Haidong，CHEN Shijiang，et parative Study on Three Rockburst Prediction Models ofⅠntensi‐ty Classi-fication Based on Machine Learning［J］.Gold Science and Technology，2020，28（6）：920-929.田睿，孟海东，陈世江，等.基于机器学习的3种岩爆烈度分级预测模型对比研究［J］.黄金科学技术，2020，28（6）：920-929.岩爆是因在高地应力条件下进行地下岩土工程开挖或者深部资源开采，导致围岩中聚积的弹性应变能瞬间释放，产生的一种突发的动力失稳地质灾害［1］。
岩爆预测和烈度分级的属性数学模型及其应用
岩爆预测和烈度分级的属性数学模型及其应用文畅平【期刊名称】《土木建筑与环境工程》【年(卷),期】2008(030)004【摘要】基于属性数学理论,建立岩爆发生预测和烈度分级的属性识别模型.该模型选择影响岩爆的主要因素,如最大切向应力σθ,单轴抗压强度σc,单轴抗拉强度σt以及弹性能量指数Wet并以σθ/σc,σc/σt以及Wet作为岩爆评价指标和烈度分级标准,通过构造属性测度函数以计算单指标属性测度,以相似数定义相似权的方法确定评价指标的权重,应用置9+信度准则对岩爆进行属性识别.针对一些岩石地下工程实例对模型进行验证,评判结果与实际情况符合得较好,并且与模糊综合评判法、物元可拓评判法等的评判结果有较好的一致性.此外,利用该模型对某水电站工程和秦岭隧道工程的岩爆情况进行预测,结果与人工神经网络法、距离判别法等的评判结果一致.研究表明,属性识别模型在研究岩爆发生和烈度分级中具有良好的实用性和有效性,为地下工程岩爆预测提供了一种新的方法.【总页数】7页(P114-120)【作者】文畅平【作者单位】邵阳学院,城市建设系,湖南,邵阳,422000【正文语种】中文【中图分类】TU45【相关文献】1.岩爆烈度分级预测的云模型法及其应用 [J], 陈杰;孟锦根2.PPA-NCM模型在岩爆烈度分级预测中的应用 [J], 廖建3.DHNN模型在岩爆烈度分级预测中的应用研究 [J], 徐佳;陈俊智;刘晨毓;王佳信;龙刚;李春义4.基于组合赋权和属性区间识别理论的岩爆烈度分级预测模型 [J], 殷欣;刘泉声;王心语;黄兴5.属性综合评价系统在岩爆发生和烈度分级中的应用 [J], 文畅平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于决策树模型的岩爆烈度预测
基于决策树模型的岩爆烈度预测陈顺满;吴爱祥;王贻明;许梦国【摘要】综合分析了岩爆的主要影响因素，选取岩石应力系数σθ/σc 、岩石脆性系数σc/σt 和弹性能量指数Wet作为评价指标，采用决策树方法进行岩爆烈度预测。
以国内外比较典型的32个岩石地下工程实例作为基础样本数据，结合 ID3算法建立了判定岩爆烈度的决策树模型。
再选取15个工程实例，运用建立好的决策树模型对其岩爆烈度进行分级，并与实际岩爆等级以及采用模糊灰关联法、距离判别法、ν-SVR算法的评判结果进行对比。
结果表明，本文提出的决策树方法具有计算简单、准确可靠、预测效率高的特点。
%On the basis of analyzing the major influencing factors in rockburst,decision tree method is applied to predict the rockbur st intensity with rock stress coefficientσθ/σc,rock brittleness coefficientσc/σt and elastic energy index Wet as evaluation indicators.Thirty-two typical domestic and overseas underground rock proj ects are chosen as the basic sample data ,and the decision tree model is built using ID3 algorithm.Rockburst intensities of another fifteen proj ects are graded by this model.The results are compared with the actual rockburst grades as well as the evaluation results by fuzzy grey incidence theory,distance discrim inant analysis andν-SVR algorithm,which indicates that the pro-posed decision tree method is simple and reliable,and has higher accuracy and efficiency.【期刊名称】《武汉科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(039)003【总页数】5页(P195-199)【关键词】岩爆;烈度;决策树;预测;地下工程【作者】陈顺满;吴爱祥;王贻明;许梦国【作者单位】北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京，100083; 北京科技大学土木与环境工程学院，北京，100083;北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京，100083; 北京科技大学土木与环境工程学院，北京，100083;北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京，100083; 北京科技大学土木与环境工程学院，北京，100083;武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北武汉，430081【正文语种】中文【中图分类】TD32;TU452岩爆是深埋地下工程施工过程中常见的动力破坏现象。
载荷谱细观特征量与截割性能评价的熵模型
载荷谱细观特征量与截割性能评价的熵模型刘春生;袁昊;李德根;任春平【摘要】为研究煤岩截割破碎载荷谱特征及性能的评价方法,通过对实验瞬态载荷谱及其细观特征量的提取,提出载荷谱能量积聚段梯度、幅值增量和能量的3种特征量的算法,给出载荷谱细观特征推演宏观截割性能评价的数学描述,采用熵理论对载荷谱进行关联性分析,建立了载荷谱特征量熵和综合加权熵的数学模型,以截齿截割煤岩的力学过程为例,在时域范畴内探讨不同滚筒转速的煤岩破碎载荷谱特征及效果.结果表明:在最大切削厚度相同的条件下,载荷谱熵随转速增大呈增大的变化规律,随转速的增大,载荷谱序列的无序度随之增大,表征煤岩破碎程度和粉尘量的相对变化趋势,载荷谱特征量熵和综合加权熵与比能耗和破碎程度等性能指标间呈正相关性.提出的载荷谱熵模型与算法可作为截割性能评价的一种有效方法.%Aiming to research the feature and performance evaluation method of random load spectrum,this paper presents three methods to describe the characteristics of the energy spectrum,including the gradient of the energy accumulation,the amplitude increment and the energy based on experimental transient load and meso-feature,and the mesofeature of random load spectrum are used to deduce the macro-cutting performance evaluation.In this paper,taking the mechanical process of cutting coal and rock as example,entropy theory is applied to analyze the correlation of random load spectrum,and the mathematical model of the feature entropy and the weighted entropy of the random load spectrum are proposed to discuss the feature and effect of crushing load spectrum of coal and rock in the time domain.The results show that the load spectrum entropy isincreased with the rotational speed increase at the same maximum cutting thickness,it reveals that the disorder degree of the load spectrum is also increased with the rotational speed increase,and illustrates the relative trend of coal-rock fragmentation and dust content,moreover,there is a positive correlation between the characteristic entropy and the weighted entropy of the load spectrum and the specific energy consumption and the degree of fragmentation.Hence,the proposed load spectrum entropy model and algorithm can be used as an effective method for the cutting performance evaluation.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2017(042)009【总页数】7页(P2468-2474)【关键词】煤岩截割;细观特征;载荷谱熵;破碎效果;评价算法【作者】刘春生;袁昊;李德根;任春平【作者单位】黑龙江科技大学机械工程学院,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学机械工程学院,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学学术理论研究部,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学机械工程学院,黑龙江哈尔滨150022【正文语种】中文【中图分类】TD421由于煤岩具有各向异性和非均质性等特性,导致很难准确地评价截割破碎煤岩的性能,截割破碎的性能集中反映在载荷谱上,其可以综合反映煤岩特性、破碎机构参数与工作参数耦合的关系。
熵权物元可拓模型在岩爆危险性等级评价中的应用
熵权物元可拓模型在岩爆危险性等级评价中的应用郭生茂;刘涛;赵丽军;刘武团;张晨洁;高忠【摘要】为准确合理地对地下矿山岩爆危险等级进行评价,考虑岩爆发生的岩石力学条件和岩土工程环境对其造成的影响,选取3个主要影响岩爆发生的因素:岩石的应力集中系数σI/σc、脆性系数σc/σr和能量指数Wα,在传统物元可拓分析模型的基础上,建立岩爆危险性等级评价熵权物元可拓模型.根据20座矿山的实测数据和实际岩爆发生情况,确定岩爆评价影响指标体系,计算评价指标的关联度,应用熵权法确定各评价指标的权重,根据关联度最大识别原则,判定岩爆危险等级.该方法用于厂坝铅锌矿岩爆危险等级评价中,其研究结果表明,该方法的预测评价结果与实际岩爆发生较为符合,进一步说明了该方法的实用性和合理性,对实际工程有一定的指导意义.【期刊名称】《有色金属（矿山部分）》【年(卷),期】2015(067)004【总页数】5页(P89-93)【关键词】岩爆;熵权物元;关联度;可拓学【作者】郭生茂;刘涛;赵丽军;刘武团;张晨洁;高忠【作者单位】西北矿冶研究院,甘肃白银730900;西北矿冶研究院,甘肃白银730900;甘肃厂坝有色金属有限公司,甘肃成县742500;西北矿冶研究院,甘肃白银730900;西北矿冶研究院,甘肃白银730900;西北矿冶研究院,甘肃白银730900【正文语种】中文【中图分类】TD235岩爆的发生机理、预测和防治一直以来是岩石力学［1－3］、采矿［4］、隧道［5－6］、地下工程［7－8］等领域研究的热门课题，多年来一直受到众多学者和专家的广泛研究，但就岩爆的发生机理至今仍未得到统一的共识［1－2，9］。
Obert和Duvall认为，岩爆是岩石在其周围任意的暴露面突然发生爆炸，其爆炸时岩石所受的应力远远超过了岩石的强度，这是岩爆发生机理的强度理论。
岩爆的发生是由于岩石（岩体）内部聚集了大量的弹性应变能，这些聚集在岩石（岩体）内部的能量在外界的扰动作用下突然发生释放，造成大范围的剧烈破坏，岩爆的发生究其根本，可将其看作一种能量的转换和释放，即将岩石内部储存的弹性应变能转化成爆炸之后的岩块冲击动能和热能。
基于改进熵权-突变级数法的岩爆等级评判
基于改进熵权-突变级数法的岩爆等级评判郭延华; 李乐昱【期刊名称】《《河北工程大学学报（自然科学版）》》【年(卷),期】2019(036)003【总页数】5页(P67-71)【关键词】改进熵权法; 突变级数法; 印第安人茅舍模型; 岩爆等级; 预测【作者】郭延华; 李乐昱【作者单位】河北工程大学土木工程学院河北邯郸 056038【正文语种】中文【中图分类】TD324岩爆是岩体在高地应力下工程开挖中经常遇到的地质灾害，它是由于岩体开挖卸荷导致的围岩应力重分布，使储存在岩体内的弹性能瞬间释放的现象。
岩爆往往会给施工人员和设备带来不可估量的损失，故对其发生和等级的预测就显得十分必要。
近年来，研究者们先后提出了模糊综合判别法[1]、灰色关联分析理论[2]、可拓评判法[3]、投影寻踪法[4]、云模型[5]、距离判别分析法[6]、支持向量机法[7]等岩爆等级预测方法，并取得了一定成果。
然而，由于岩爆发生的复杂性以及各类理论自身存在的缺陷等问题，它们在实际工程应用中均存在一定局限性。
随着模糊数学和突变理论的不断发展，利用突变级数法来预测岩爆等级的方法应运而生。
然而突变级数法对于指标权重的处理存在主观性，且多采用低维数的模型。
鉴于以上问题，本文选用影响岩爆的五个主要因素作为评判指标，采用改进熵权法对指标权重进行客观排序，避免了常用的专家打分法来评价指标权重的主观性，并结合突变级数法中维数较多的印第安人茅舍突变模型来计算突变级数值。
最后将结果与实际岩爆情况进行研究分析。
研究成果可为多因素岩爆的预测提供借鉴与参考。
1 研究的理论与方法1.1 突变理论与突变级数法突变理论是一门描述自然界中突变现象的新兴学科。
它的主要特征是依据所研究系统的势函数对临界点进行分类，进而研究各类临界点附近的非连续性态特征，它可针对内部作用还不明确的系统进行分析。
突变级数法是以突变理论为基础发展起来的一种综合评价方法，它以势函数f(x)为研究对象，并通过系统状态变量和外部控制变量来描述系统的突变。
基于未确知测度理论的岩体可爆性分级
基于未确知测度理论的岩体可爆性分级赵国彦;余佩佩;周礼【摘要】为了提高岩体可爆性分级的精确度,运用未确知测度理论,建立了岩体可爆性分级的评价模型;选用工程爆破中较易获得的岩石密度、抗拉强度、冲击动载强度和岩体完整性系数等4个因素作为评判指标; 根据岩体可爆性分级标准建立各指标的单指标测度函数,并利用熵权理论确定各评判指标的权重;引入置信度识别准则,对14组岩体试样进行等级判定,得到各式样的岩体可爆性分级结果,并依据未确知重要度向量Q对这14组试样的可爆性难易程度进行排序.研究结果表明,未确知测度评价法科学合理,简单实用,能有效解决岩体可爆性分级评判问题,可在工程爆破实际中推广使用.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2013(030)004【总页数】6页(P20-24,31)【关键词】岩体;可爆性;分级;未确知测度;置信度识别准则【作者】赵国彦;余佩佩;周礼【作者单位】中南大学资源与安全工程学院,长沙410083;中南大学资源与安全工程学院,长沙410083;中南大学资源与安全工程学院,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TD235.1岩体可爆性是表征岩体在爆破作用下破坏难易程度的指标，是岩体物理力学性质在动载荷作用下的综合体现。
在爆破工程实践中，岩体可爆性分级不但可用于预估爆破所需炸药消耗量，还可为选择合理爆破设计基本参数提供重要依据[1-3]。
由于影响岩体可爆性的因素较多且复杂，迄今为止国内外爆破界对于岩体可爆性的评估方法尚未达成共识，目前岩体可爆性分级的方法众多：璩世杰等将加权聚类分析运用到岩体可爆性分级中[4]；张德明等采用模糊综合评判对岩体可爆性进行分级[5]；刑占利等将灰色关联分析引入岩体可爆性分级中[6]；潘勇采用神经网络模型运用到岩体可爆性分级中[7]，此外诸如遗传程序设计[8]、物元分析模型[9]、属性识别模型等均在岩体可爆性分级中有应用[10,11]。
上述方法均取得了一定的工程效果，但也存在着各种不足，例如加权聚类分析中权重确定难以排除人为主观因素的影响，模糊评判、灰色关联分析判别精度较差，神经网络判别过程复杂等。
熵权—云模型对岩爆等级的预测
熵权—云模型对岩爆等级的预测
周科平;林允;邓红卫;李杰林;刘传举
【期刊名称】《中国有色金属学报：英文版》
【年(卷),期】2016(026)007
【摘要】采用熵权法和云模型判定岩爆等级。
选用岩石的单轴抗压强度σ_c、单轴抗拉强度σ_t、切向应力σ_θ、岩石的压拉比σ_c/σ_t、岩石的应力系数
σ_θ/σ_c和岩石的弹性变形指数W_（et）作为岩爆等级判定的因素建立岩爆评价指标体系。
以收集到209组工程中的实际岩爆情况及数据作为样本进行分析计算,建立岩爆等级判定的熵权-云模型。
运用该分析模型分析岩爆评价指标体系中评价指标的敏感性,并对收集到的工程实例岩爆情况进行判定,将结果与Bayes、KNN和随机森林方法的判定结果进行比较。
研究表明：评价指标体系中指标敏感性由大到小的顺序为：σ_θ /σ_c, σ_θ, W_（ct）, σ_c/σ_t, σ_t, σ_c,;熵权-云模型的判别准确率比Bayes、K最邻近结点算法（KNN）和随机森林（RF）方法高。
【总页数】8页(P1995-2002)
【作者】周科平;林允;邓红卫;李杰林;刘传举
【作者单位】中南大学资源与安全工程学院,长沙410083
【正文语种】中文
【中图分类】TG146
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基于K-Means聚类与熵权TOPSIS法的岩石可爆性评价研究
基于K-Means聚类与熵权TOPSIS法的岩石可爆性评价研究叶海旺;雷丙响;周汉红;余梦豪;雷涛;王其洲;李宁;Doumbouya Sekou【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2024(41)2【摘要】露天矿山的爆破块度分布,直接影响到后续的采装、运输和破碎工作。
为了控制石墨矿山不同区域爆破块度分布,基于K-means无监督聚类学习法与熵权TOPSIS评价法建立了一种新的岩石可爆性评价模型,选取岩石密度、动力能量耗散率、动态抗压强度、平均应变率、脆性指数作为评价指标,通过熵权计算,发现岩石破碎程度受脆性指数影响最大,受平均应变率影响最小。
将此模型应用于实际石墨矿山,可爆性分为10个等级,统计不同分级下的岩石平均破碎粒径,发现可爆性分级等级越高平均粒径越大,有明显的分级特征,验证了模型的有效性。
从爆破石墨矿石岩体类型看,岩石可爆性从易到难排序为:片岩、片麻岩、变粒岩、混合岩。
结合石墨矿石微观观测结果分析可知:岩性从片岩向混合岩转变,岩石内部石墨晶质呈下降趋势,石墨矿石可爆性等级也随之越来越高。
岩石密度、能量耗散率、动态抗压强度之间呈线性正相关,岩石可爆性与平均应变率、脆性指数存在负相关性。
研究成果为矿山矿岩可爆性评价提供了一条新思路,对露天矿山爆破块度优化具有一定的理论和实践指导意义。
【总页数】8页(P112-119)【作者】叶海旺;雷丙响;周汉红;余梦豪;雷涛;王其洲;李宁;Doumbouya Sekou【作者单位】武汉理工大学资源与环境工程学院;武汉理工大学矿物资源加工与环境湖北省重点实验室;武汉市公安局治安管理局【正文语种】中文【中图分类】TD235.3【相关文献】1.基于熵权TOPSIS法的多方案保障性评价研究2.基于熵权TOPSIS和K均值聚类的企业财务风险评价预警研究3.基于TOPSIS熵值法和聚类法的安徽省物流业高质量发展评价研究4.基于熵权Critic-Topsis法和K-means聚类的河南省共同富裕指数测度研究5.基于熵权TOPSIS法的医用超声诊断仪可靠性评价的研究与应用因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《煤田地质与勘探》摘要写作模板
《煤田地质与勘探》摘要写作模板本刊采用报道性摘要：全面简要的概括论文的目的、材料和方法、结果和结论。
通常，通过摘要可以部分取代阅读全文。
以下示例，供作者参考。
作者根据学科和研究,可以选择以下模板。
示例1：摘要：[目的]充分有效地利用各种陆地生态系统碳观测数据改善陆地生态系统模型，是当前我国陆地生态系统碳循环研究领域亟待解决的重要问题之一。
[材料和方法]该研究以2003—2005年长白山阔叶林的6组生物计量观测数据和涡度相关技术测定的碳通量数据为基础，利用马尔科夫链-蒙特卡罗方法对陆地生态系统模型的关键参数进行了反演，进而预测了长白山阔叶红松林生态系统碳库、碳通量及其不确定行。
[结果]反演结果表明，长白山阔叶红松林叶凋落物和微生物碳的平均滞留时间最短，……。
[结论]马尔科夫链-蒙特卡罗方法是反演模型参数、优化模拟结果和评估模拟结果不确定性的有效方法，[建议或需要进一步解决的问题或方向]但今后仍需在惰性土壤碳滞留时间的估计、驱动数据和模型结构的确定性分析、模型数据融合方法方面进行深入研究，以进一步提高碳循环模拟的准确定。
示例2：摘要：[目的]双爪式攀爬机器人已成为一类重要的和主流的攀爬机器人，这类机器人中两端手爪对攀爬对象抓夹的安全性和可靠性是攀爬的前提条件和基本要求，也是一个关键问题。
[材料和方法]基于此，在介绍自行开发的双爪式爬杆机器人Climbot之后提出这类机器人抓夹圆杆时的夹持力封闭性问题，对封闭性进行论证。
分别分析机器人进行平面攀爬和空间攀爬时对支撑端夹持器产生的负载形式，建立其力平衡模型。
基于该模型，计算夹持器的各种尺寸参数对夹持性能的影响，并对计算结果进行系统的分析。
[结果]通过几组攀爬夹持试验对提出的夹持模型进行验证，验证结果可靠。
[结论]结果对夹持器的设计和攀爬安全性的保证具有重要的参考和指导意义。
示例3：摘要：[目的]深海底极稀软底质是一种完全不同于陆地表面的特殊底质，对海底作业机器的结构设计及其行走性能提出高要求。
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摘 要：岩爆是深埋地下工程主要的工程地质灾害之一，其烈度分级预测是必须解决的岩石工程重大问题。针对岩爆烈度分 级的不确定性，选取岩石单轴抗压强度与抗拉强度比c /t、切向应力与岩石单轴抗压强度比 /c、弹性变形能指数 Wet 和岩 石完整性系数 Kv 等定量化指标建立评价指标体系，应用熵权法确定各评价指标权重，结合云理论建立了岩爆烈度分级预测 的熵权-正态云模型。以国内外 12 组典型岩爆工程实例对所建模型进行检验，并与逼近理想解法、高斯径向基函数法的判别 结果及实际情况进行对比。为进一步考察该模型的有效性和实用性，利用该模型对终南山公路隧道工程竖井的岩爆实例进行 分析况较吻合，表明熵权-正态云模型在研究岩爆 烈度分级预测中具有良好的实用性和可靠性，可为深部地下工程岩爆烈度分级预测提供一种新思路。 关 键 词：岩爆预测；岩爆分级；熵权；云模型 中图分类号：TU 457 文献识别码：A 文章编号：1000－7598 (2016) 增 1－0596－07
Grading Prediction of rockburst intensity based on entropy and normal cloud model
ZHOU Ke-ping1, 2, LIN Yun1, 2, HU Jian-hua1, 2, ZHOU Yan-long1, 2
(1. Hunan Key Laboratory of Mineral Resources Exploitation and Hazard Control for Deep Metal Mines, Central South University, Changsha, Hunan 410083, China; 2. School of Resources and Safety Engineering, Central South University, Changsha, Hunan 410083, China)
[9-10] [8] [1]
2
熵权-正态云岩爆预测模型
云模型是李德毅等 [16] 在随机数学和模糊数学
2.1 云模型理论 的基础上提出的处理不确定性知识定性定量转换的 数学模型，已成功运用到数据挖掘、决策分析、图 像处理、围岩等级评价等领域。 （1）云的定义 设 X 是一个用精确数值表示的定量集合，X = {x}，称为论域，A 是 X 上的定性概念（模糊集合） 。 对于任意元素 x 都存在一个有稳定倾向的随机数 μ(x)[0, 1]，叫做 x 对 A 的确定度，确定度在 X 上 的分布叫做云[17]。从云的基本定义可知，x 与它对 概念 A 的确定度之间的映射是一对多的转换，而不 是传统的模糊隶属函数中的一对一的映射关系[18]。 ～ 2 )，其中，En 如果云分布满足：x～N(Ex，En N(En， H e2 )，且对 A 的确定度满足：
Abstract: Rockburst is one of the main engineering geological hazards occurring in the deep underground engineering construction. The classification of rockburst is an important issue which must be resolved in many underground engineering. Four quantitative indices including the ratio of rock′s compressive-tensile strength σc /σt， the stress coefficient of rock σθ /σc， the elastic energy index of rock Wet and integrality coefficient Kv are chosen as the predictor variables of rockburst，according to the unascertained factors of classification prediction of rockburst. The entropy method is adopted to determine the weighting coefficient for each evaluation index. Based on entropy method and the unascertained measurement theory，with 12 groups of typical engineering examples, rockbursts at home and abroad, an entropy and the normal cloud model to predict the possibility and classification of rockburst is established. Then the proposed model is validated with twelve typical rock projects and compared with the results of the technique for order preference by similarity to ideal solution method, the radial basis function-auto-regression method and the actual records. And then the model has applied to rockburst predicting calculation of Zhongnanshan tunnel ventilation shaft to study the effectiveness and feasibility of the model. The obtained results show a good agreement with practical rockburst classification. The results show the normal cloud model effective and available，and can be applied to the prediction for the possibility and classification of rockburst intensity in deep underground engineering. Keywords: rockburst forecast；rockburst classification；entropy；cloud model
cmax cmin 2 cmax cmin En 6 He K Ex
建立支持向量机岩爆分类预测模型，并
有效地进行了岩爆的预报。周科平等[11]运用粗糙集 理论和逼近理想解排序法，选取相关指标体系，建 立了岩爆预测的 RS-TOPSIS 模型并进行了工程实 例预测，取得了良好效果。胡建华等[12]基于物元可 拓理论，建立了岩爆预测的改进物元可拓模型，并 进行了工程实例应用。史秀志等[13]运用未确知测度 理论建立了岩爆烈度预测的未确知测度模型，取 得了良好的岩爆预测效果。以上预测岩爆的理论 方法均从不同的角度对岩爆进行预测，并取得了 一定的预测效果，由于岩爆是一种非常复杂的非 线性动力学现象，需要多种方法结合和途径的互补 才能达到准确地预测岩爆烈度的目的，引入新的智 能方法开展岩爆发生及烈度分级预测的研究仍十分 必要。 本文以不确定性人工智能 [14] 的理论和思想为 基础， 将云理论运用到岩爆发生和烈度分级预测中。 采用熵权法
增刊 1
周科平等：基于熵权-正态云模型的岩爆烈度分级预测研究
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剥离、弹射甚至抛掷等破坏现象的一种动力失稳地 质灾害 。岩爆的发生直接威胁作业人员和设备的 安全，影响工程进度，甚至摧毁整个工程。随着埋 深的增加或应力水平的提高，我国地下工程的岩爆 呈频发趋势[2]。 国内外专家、学者已经从不同角度对岩爆的发 生机制进行了理论研究，并提出了相应的岩爆烈度 预测方法。早期主要是从单一因素出发进行岩爆的 预测研究，在强度、刚度、能量、突变等方面进行 了理论研究，并提出的 Russenes 判据[3]、王元汉判 据[4]、陆家佑判据[5]。随研究的深入，逐渐认识到 岩爆是非常复杂的非线性动力学现象，受多种因素 的共同作用，因此开始采用智能方法综合预测研究 岩爆的多因素。周科平等[6]利用 GIS 的空间数据分 析技术和模糊自组织神经网络，建立了基于 GIS 技 术的岩爆倾向性模糊自组织神经网络模型。王元汉 等[4]采用模糊数学综合评判方法，选取影响岩爆的 一些主要因素预测研究岩爆的发生与否及烈度的大 小。董陇军等[7]将随机森林分类方法应用于岩爆等 级判定问题中建立了岩爆预测的随机森林模型，并 进行了工程实例预测。宫凤强等 基于距离判别分 析理论，建立了岩爆发生和烈度分级预测的距离判 别分析模型对岩爆发生和烈度分级进行了预测。赵 洪波等
( x Ex )2 2 2 En
( x) e
(1)
式中： ( x) 为确定度；x 为变量值；Ex 为期望； En
为熵。云称在论域 X 上的分布为正态云[19]，正态云 模型是最基本的云模型，具有普适性，相关研究表 明，大量的自然科学中定性知识的云模型的期望曲 线都近似服从正态或半正态分布。本文采用正态云 模型进行岩爆烈度分级研究。 （2）云的数字特征 云的数字特征主要用期望 Ex、熵 En 和超熵 He 表征，期望 Ex 表示概念在论域空间的中心值；熵 En 表示论域空间中可被定性概念接受的云滴的取 值范围；超熵 He 是熵 En 的熵，反映了云滴的离散 程度。按云模型概念可知，岩爆烈度评价指标对某 一等级标准的云数字特征可按式（2）计算[19]：