【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地下工程，具体涉及一种基于组合赋权-蛛网灰靶模型的岩爆等级评价方法。
技术介绍
0、技术背景
1、岩爆是指岩体在较高地应力位置积聚的能量超过了其自身破坏所需要的能量时，由于地下工程开挖活动破坏了岩体中地应力的平衡状态，且地应力超过了岩石自身的强度，脆性和硬性岩体内聚集的弹性形变势能突然大量释放，进而引起岩石爆裂、碎片松脱和弹射的地质现象。随着我国地下岩土工程的数量和开采深度不断增加，岩爆问题日益严重。岩爆具有强烈的突发性和破坏性，直接威胁到工作人员和机械设备的生命财产安全。岩爆作为地下深部岩体工程面临的主要安全隐患之一，其形成因素众多，有着极强的随机性和模糊性，快速有效地预测岩爆强度已成为目前研究的主要方向。
2、为了了解岩爆的发生机理，国内外学者从各种方向进行了研究和探索。起初，通过分析岩石强度、能量和形变三者与岩爆发生的关联，提出了不同的岩爆指标判据。随着研究的不断深入，发现岩爆的形成过程与其影响因素之间是一个非线性的关系，因此开始采用应用数学、大数据、深度学习等人工智能方法来研究岩爆。当样本数量较少时，灰靶决策能很好解决样本数量过少的问题，而这种方法易受到指标值中极端值的影响，造成最终结果的不准确。因此，一个能在小样本数据下准确、有效预测岩爆发生烈度等级且能避免指标值中极端值影响的评价方法尤为重要。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于组合赋权-蛛网灰靶模型的岩爆等级评价方法，能够准确、客观地评价地下岩
2、一种基于组合赋权-蛛网灰靶模型的岩爆等级评价方法，包括以下步骤：
3、s1：选取岩爆等级评价指标，构建岩爆等级评价指标体系；
4、s2：确定岩爆等级和各指标对应岩爆等级划分标准；
5、s3：建立岩爆学习样本，计算归一化决策矩阵；
6、s4：运用critic法和g1法分别计算出评价指标的客观、主管权重；
7、s5：运用博弈组合赋权法，计算评价指标的最优组合权重；
8、s6：计算指标效果值矩阵；
9、s7：计算蛛网面积，确定不同岩爆等级的靶心距范围集；
10、s8：通过待评价指标的靶心距大小对岩爆等级进行评价。
11、进一步地，所述s1中所选取的评价指标共有四个：脆性系数σc/σt、应力系数σθ/σc、弹性变形能指数wet和完整性系数kv。
12、进一步地，所述s2中岩爆等级分为ⅰ级(无岩爆)、ⅱ级(轻微岩爆)、ⅲ级(中等岩爆)及ⅳ级(强烈岩爆)。
13、进一步地，所述s3中计算归一化决策矩阵，具体过程为：
14、(1)构建指标样本矩阵：
15、式中，aij是第i(i＝1，2，…，m)个评估对象的第j(j＝1，2，…，n)个指标相对应的值；
16、(2)构建归一化矩阵：
17、若评价指标为效益型，计算公式为：
18、
19、若评价指标为成本型，计算公式为：
20、
21、式中：x为归一化处理值；max(aij)和min(aij)分别为某一类评价指标中的最大值和最小值。
22、进一步地，所述s4中critic法获得客观权重过程如下：
23、1、构建归一化矩阵；
24、2、计算变异系数；
25、3、计算评价指标相关性系数r，获得相关性系数矩阵r；
26、4、计算评价指标冲突性系数ηj；
27、5、计算每个评价指标的信息总量权重系数cj；
28、6、计算每个评价指标的信息总量权重系数wj。
29、所述s4中g1法获得主观权重，具体过程为：
30、1、对n个评价指标(x1，x2，...，xn)按照重要性进行降序排列，确定序关系；
31、2、判断相邻指标的重要程度，将专家组关于底层指标hk-1和hk的重要性程度之比dk-1/dk赋值；
32、3、确定权重wn。
33、所述s5中运用博弈组合赋权法，计算评价指标的最优组合权重，过程为：
34、1、确定基本权重矩阵；
35、2、对各权重向量进行线性组合；
36、3、为了使wi和wk的离差极小化，对l个线性组合系数αk进行优化，进而得到最优的wi；
37、4、计算得到优化线性组合系数αk，再由对其进行归一化处理，最后得到组合权重w*。
38、所述s6中计算构建指标效果值矩阵z：
39、
40、所述s7中确定不同岩爆等级的靶心距范围集，以计算各评价指标围成封闭曲线的面积来表征靶心距，记作di，靶心距计算公式如下：
41、
42、蛛网灰靶模型以靶心o为原点，辐射出n条轴平分圆周，n条轴分别代表n个评价指标，计算各评价指标围成的封闭曲线的面积来表征靶心距，记作di，蛛网灰靶模型如图2所示。根据岩爆等级划分标准，对样本靶心距进行有序排列，得到不同岩爆等级靶心距划分范围。
43、基于上述技术方案，本专利技术的有益效果在于：
44、1、本专利技术提出一种基于组合赋权-蛛网灰靶模型的岩爆等级评价方法，综合考虑岩爆的特点和内外部影响因素，选取了脆性系数σc/σt、应力系数σθ/σc、弹性变形能指数wet和完整性系数kv作为岩爆等级评价指标，强化了评价指标体系的合理性。评价过程简单、清晰，评价结果直观、准确，具有较强的实际运用价值。
45、2、本专利技术运用的蛛网灰靶决策作为一种研究少样本、贫信息的不确定性系统，它能在已知小样本信息的基础上进行最大程度的数据挖掘和开发，能有效解决样本数量较少的局限性问题，并且避免了单一灰靶决策易受到指标值中极端值影响的问题。
46、3、本专利技术分别采用critic法和g1法得到评价指标的客观、主观权重系数，采用博弈组合赋权法对主、客观权重进行组合优化，找出其中的一致性，得到最优权重，提高权重的准确性，克服了单一赋权方法造成的信息损失问题。
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1.一种基于组合赋权-蛛网灰靶模型的岩爆等级评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述S1中所选取的评价指标共有四个：脆性系数σc/σt、应力系数σθ/σc、弹性变形能指数Wet和完整性系数Kv。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述S2中岩爆等级分为Ⅰ级无岩爆、Ⅱ级轻微岩爆、Ⅲ级中等岩爆及Ⅳ级强烈岩爆。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述S3中计算归一化决策矩阵时，因为各评价指标的性质和量纲的差异，所以需要对指标样本矩阵进行归一化处理；使评价指标值映射在[0,1]区间，消除不同变量间的影响。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述S3中计算归一化决策矩阵，具体过程为：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S4中：Critic法获得客观权重，过程为：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S5中运用博弈组合赋权法，计算评价指标的最优组合权重，过程为：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S6中计算构建指标效果值
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤7确定不同岩爆等级的靶心距范围集时，以计算各评价指标围成封闭曲线的面积来表征靶心距，记作di，靶心距计算公式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于组合赋权-蛛网灰靶模型的岩爆等级评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述s1中所选取的评价指标共有四个：脆性系数σc/σt、应力系数σθ/σc、弹性变形能指数wet和完整性系数kv。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述s2中岩爆等级分为ⅰ级无岩爆、ⅱ级轻微岩爆、ⅲ级中等岩爆及ⅳ级强烈岩爆。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述s3中计算归一化决策矩阵时，因为各评价指标的性质和量纲的差异，所以需要对指标样本矩阵进行归一化处理；使评价指标值映射在[0,1]区间，消除不同变量间...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖亮，张千俊，刘传举，
申请(专利权)人：四川铸创安全科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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