铁矿加权聚类法在岩石可爆性分级中的应用.doc

铁矿加权聚类法在岩石可爆性分级中的应用第32卷第4期2006年2月山西建筑SHANXIARCHITEcTUREVoI.32No.4Feb.2006?103?文章编号:10096825(2006)04010303铁矿加权聚类法在岩石可爆性分级中的应用谢君琦刘双全宋克英摘要:从工程应用角度出发,确定了一系列岩体可爆性分级评价指标,并使用这些指标通过加权聚类方法对弓长岭铁矿进行了可爆性分级,实践验证了该分级的合理性.关键词:岩石可爆性分级,加权聚类分析,评价指标中图分类号:TU452文献标识码:A引言破优化设计与施工的基础_1J,所以岩石可爆性分级不论在理论上随着采掘工业的发展,为了满足当前生产上高效,增产,安全或生产实际中都具有十分重要的意义.的需要,根据不同的作业条件与要求,岩石分级可分为岩石爆破1确定影响因素性分级,岩石可凿性分级和岩石稳定性分级等.岩石是采掘工程影响岩石可爆性分级的因素多而复杂,从爆破机理上分析可的直接对象,爆破是破碎岩石的有效手段.岩石爆破性分级是爆知,岩石的可爆性主要与岩石的内摩擦角妒和粘聚力C有关.在传递系数法.根据室内实验及模拟滑坡滑动时工况反算的滑带土体强度数据,对七里沟滑坡的稳定性计算物理力学指标取值见表1.七里沟滑坡将来可能遇到的不利因素主要是降雨和地震,下面选择3种条件作为稳定性计算的工况:1)天然工况:通常条件,以勘察期间的条件作为计算的工况;2)设计暴雨工况:久雨,特大暴雨的条件,地下水位上升至设计暴雨地下水位高度;3)勘察期水位+地震工况:根据GB18306.2001中国地震动参数区划图(1:400万),工程干线所在区域地震动峰值加速度区划为0.05g,相当于地震基本烈度度.对AA剖面进行剖分计算.通过计算,以上3种工况的稳定系数见表2.结果表明,通常条件下,只=1.011,滑坡处于临界稳定状态,这与滑坡的实际情况基本相符;其他两种情况下,=0.830,86,滑坡滑动破坏概率大.裹2不同工况下稳定系数i项目工况工况工况l稳定系数lOll0.8330.8612滑坡治理设计2.1主要工程地质问题根据宏观稳定性分析和极限平衡法定量计算,在没有降水人渗及外界扰动的条件下,滑坡处于临界平衡状态.在遇久雨,大雨或扰动时,滑坡将很可能失稳.管道从滑体前缘经过,掩埋较浅,一般±1.5m,不管局部滑溜还是整体破坏,滑坡的滑动变形都将直接推挤管道,威胁管道的安全.同时滑坡滑走后将威胁滑坡后缘的简易公路和公路上方一栋民房的安全.2.2工程防治方案及布置根据滑坡的变形特点及其对管道影响的特点,采取抗滑桩十挡土板并结合地表排水的综合治理措施.在管道内侧设置一排桩径为1.0mX1.5m小口径人工挖孔抗滑桩,桩中对中间距4m,分10m长,7m长两种桩型,阻挡滑坡整体破坏.抗滑桩根据滑坡剩余推力和桩后主动土压力大小设计1,取两者中大值.剩余推力取滑坡久雨,暴雨(50年一遇)状态下(滑坡地下水位高度上升至设计暴雨地下水位高度),考虑安全系数Ks=1,20时设桩处滑块剩余推力值.由于滑坡体上层土体松散,桩间设置总高1.8m挡土板,搭接在桩身后侧,阻挡桩间浅层松散土体滑溜.在滑坡后缘及两侧设置截,排水沟,拦截坡面流水,并有效降低斜坡地下水位,减弱地面水力冲刷,防止水土流失,保护管道覆盖_2J2.由于滑坡稳定性差,滑坡治理施工时严格要求间隔开挖并密切监测滑坡变形情况.3结语七里沟滑坡治理工程已经竣工,桩开挖揭示的地层情况与勘查相同,治理效果良好.在渝东鄂西山区还存在多处地质结构与七里沟滑坡相似的滑坡.七里沟的治理为其他地段地灾的治理提供了实例.参考文献:1李海光.新型支挡结构设计与工程实例M.北京:人民交通出版社.2004,227272,2赵明阶,何光春,王多垠.边坡工程处治技术M,北京:人民交通出版社,2003,89120.FeaturesandtreatmentdesignofQiligoulandslideinZhongwugas-deliverypipelineJINGHong-yuanAbstract:Basedonthegeo-eonditionanalysisofQiligoulandslide,inordertomakethetreatmentprojectachievesafeandeconomicalaims,deformationfeaturesofthelandslideisdeterminedandthetreatmentofanti-slidepilesandproveutings0ilplankisprovided.Keywords:landslide,treatmentdesign,gasdeliverypipeline收稿日期:2005.09.04作者简介:谢君琦(1980),女,北京科技大学土木与环境工程学院硕士研究生,北京100083刘双全(1981),男,北京城建地铁地基市政工程公司,北京100081宋克英(1980.),男,北京科技大学土木与环境工程学院硕士研究生.北京100083.32卷4智山西建筑104?2006年2月应力波反射区,最大拉应力理论是适用的,因此岩石的抗拉强度0"t是一个主要的可爆性指标.,C值与O"t和抗压强度中只有一组是独立的,取和作为强度方面的指标.取0"t和口作为评价指标有两方面的原因:1)考虑到莫尔一库仑强度理论对抗拉特性的描述还不理想,不宜用于抗拉情况下岩石的强度判据;2)考虑到岩石的单轴抗压和抗拉实验比较容易进行,即口和比和C值来得容易.从应力波能量传递上分析,岩石的纵波速度,密度等因素对岩石可爆性有比较大的影响,其中岩石的纵波速度c是一个综合性的指标,除能反映岩石的弹性性质和密度指标外,从实验角度讲,还能反映岩石的应力,含水,风化和强度等因素.此外,岩石纵波速度测试比较简单,因此取C作为描述岩石可爆性的另一指标.爆破过程中岩石的应变,位移以及岩块在爆破作用下产生的抛移运动表明,炸药爆炸产生的能量一部分转化为岩石的变形能和岩块的动能岩石密度越高,岩石产生弹性破坏以及使岩体抛移所需要的能量就越多.因此,岩石密度(或容重)也是反映岩石弹性破坏和岩体抛移难易程度的一个重要因素.综上所述可以认为,岩石抗拉强度,抗压强度,纵波速度以及岩石的容重,是影响岩石可爆性高低的基本因素,弓长岭铁矿可爆性分级的有关参数及其变化范围如表1所示.裹1岩石可爆性分级判据指标与可爆性指数可爆性岩石容重y抗拉强度抗压强度纵波速度可爆性指数可爆性等级t/而3口.,Na/MPahi/SCrm描述l2.54.0lll56090.73最易22.693321750.90易32.75135527890,95较易42.917783403lOO中等53.1621l0o4O17l15较难63325123463l1.3O难73.453014652451.42最难由表l不难发现当某一岩样各指标值属不同等级范围时,就很难判别其属哪一类.为此,有人提出了采用灰色系统评判和人工神经网络评判模型等等,探讨利用聚类分析理论方法.对弓长岭岩体可爆性进行分级.X=2聚类分析原理聚类分析是研究事物之间的相似性和亲疏关系的,根据相似程度或相关程度,把所要研究的事物分类组合引.聚类分析有两种,Q型聚类和R型聚类.Q型聚类用于研究样本之间的相似性,对样本进行分类.文中利用Q型聚类的基本思想来对岩石可爆性分级进行分类.Q型聚类分析的主要思路为:假没有几个样本,每一样本有个指标,则样本矩阵为:2"vlz21'z22'z2n1一LJ由于指标的量纲不同以及数值量级的悬殊性,需对原始数据进行正规化处理,处理后的数据为无量纲且属于01之间,具体处理如下式:;riro.axXimin,i=1,2,;=1,2,其中,IIlirI和32表示个实例中第个指标的最小值与最大值.样本的亲疏关系可由距离系数D来衡量:Dc7=(-z1一z1f)2+(-z2z2,)2十十(一m)1/2o1,l,D"越小,表示i样本与J样本越相似.3岩体可爆性分级的加权聚类分析方法由上述原理可以看出,聚类分析认为各影响因素是同等重要的,在爆破过程中,岩体的四个指标很明显对岩体分级的重要性是不同的,因此,样本间距系数需要做如下调整.土.假设用(i=l,2,3,4;=1)分别来表示岩石可爆分1级中四个指标岩石容重,抗拉强度,纵波速度,弹性模量中第个指标的权重,则样本距离系数D可写成:DO=lPl("一l)2+pz(x2)+P4(44f)2其中,i=l,2,7;表示需评判样本.根据大量爆破工程经验及爆炸作用机理分析认为:岩石的抗拉强度与纵波速度是影响岩体可爆性分级最重要的因素,岩石的容重与抗压强度重要性次之.因此,不妨取:lDl=0.2,lD2=0.3,lD3:0.2,lD0.3.表1指标经归一化处理后可得分级标准的7个典型实例矩阵如下:最易爆易爆较易爆中等较难爆难爆极难爆00.10530.26320.42110.69470.84211.0000100.19230.34620.50000.65380.80771.0000I.00.16300.32600.49630.65930.82961.0000100.16670.33340.50000.66670.83331.000oJ这样,对于任何一实例,当知道其指标值X=-z1,-z2,-z3,4时,即可通过其与标准样本距离系数D(1,2,7)来判断其类别.D最小即表示该样本属第个类别.4实例分析取某一样本,其四个指标值分别为:=2.9053g/cm3,Cp=4114.5m/s,=10.43MPa,=53.83MPa,经与标准样本归一化处理得指标矩阵:xj=0,4266,0.2473,0.3195,0.6931,通过与7个标准样本的加权距离系数计算,得距离系数矩阵:nI=0.2452,0.1740,0.1166,0.1022,0.1058,0.2185,0.3019由此距离系数矩阵可判断此样本属第4类,即中等类别,可暴性指数为1.00.5结语通过利用加权聚类分析原理,对弓长岭铁矿岩石进行了岩石可爆性分级研究,并通过实践验证该分级符合工程实际,该方法简单,易于理解,有应用价值.参考文献:'1叶晓明,刘东燕.岩体可爆性Fuzzy自适应分级方法J.重庆建筑大学,2000,19(3):2731.2姜翠萍,陈瑜.岩体可爆性分级的加权聚类分析方法J.爆破,2002,17(1):7476.第32卷第4期2006年2月山西建筑SHANXIARCHITE(JREV01.32No.4Feb.2006?105?文章编号:10096825(2006)040105.02土钉支护险情的处理钟桂标李春霞摘要:介绍了工程的地质概况以及支护方案,分析了土钉支护出现险情的原因,阐述了其加固处理措施,并对其处理效果做了评价,以期对今后的土钉支护设计和施工有所帮助.关键词:土钉支护,险情分析,降水井,加固处理中圈分类号:TU463文献标识码:A引言土钉支护是法国,德国和美国从20世纪70年代开始各自独立开发的,用于土体开挖和边坡稳定的一种新的支护技术i.我国于20世纪80年代引入该技术,90年代才有用于深基坑开挖的工程实践.由于该技术经济,可靠且施工快速简便,已在我国得到迅速推广和应用2.现对昆明市"中央丽城"一期项目的实例险情进行分析和处理,以期对今后的土钉支护设计和施工有所帮助.1工程及方案概况1.1工程概况"中央丽城"一期项目为十栋住宅小区(A栋J栋),楼层为十几到二十几层不等,采用静压桩基础,周边与其他建筑物相近.基坑开挖深度为3.0m5:81TI,基坑开挖面积达45000m2,号称云南第一坑.1.2地质概况工程地质概况如表1及表2所示.由于各地层的天然含水量比较大,在基坑开挖时要注意地下水的影响.裹1土层物理力学参数地层高度重力密度y粘聚力c内摩擦角天然含水量地层名称kN/m3kPa(.)杂填土0318810.0l8.6粘土3518.658313.236.3粉质粘土5618.227.112.537.7粉砂6ll19.339.320.925.6衰2土的级配地层名称>10%>2%>O.5%>0.25%>0.075%225O.8l0.211422.3圆砾(1lITI以下)>0.05%>001%>0.005%>0o02%颗粒含量7.38.O3.014.014.01.3支护方案根据地质勘察报告,该工程基坑边坡主要为粘土及粉质粘土,天然含水量比较高.综合考虑基坑稳定性及经济因素后,基坑工程采用深搅桩帷幕止水截砂,降水井(坑)降排水,土钉墙锚喷支护方案.如图1所示.5m图1土钉支护剖面图1.3.1深搅桩止水截砂帷幕该基坑深3.0m5.81TI,地层天然含水量较高,垂直开挖,相邻还有住宅楼群,不宜进行大范围降水.因此在基坑开挖过程中,为防止涌水流砂危及坑壁土体及保证其邻近建筑物的安全,在基坑壁外侧部位,布置一排深搅桩帷幕(局部两排),深搅桩直径0o,单桩长10m121TI,相邻桩搭接厚度150ram(局部2oon'IITI),桩心距350mm(局部300n'IITI),形成悬挂式止水防流砂帷幕.1.3.2降(集)水井在基坑内设32口降(集)水井,自坑底起计井深为41TI,直径怊00t啪,钻机成井,内置井管(D=800mm)及滤网,反滤层;在坑外设置20口回灌井,井深5m71TI,人工挖孔成井,并在坑外设置沉淀池.1.3.3土钉墙锚喷支护土钉墙锚喷支护采用似8压浆钢管土钉,钢筋网喷射混凝土Theapplicationofweight'SclusteringanalysisintheblastingclassificationofironrockXIEJun-qiLIUShuang-quanSONGKe-yingAbstract:Fromtheviewpointofengineeringapplicationaseriesassessmentindexesisdeterminedforblastingclassificationofrock.Accordingtothoseindexesinthispaperutilizingweight'Sclusteringanalysismethodblastingclassificationismadeforironrock.Practiceshowsthiselassificationisreasonable.Keywords:bhstingclassificationofrock,weight'Sclusteringanalysis,assessmentindex收稿日期:2005-09.08作者简介:钟桂标(1980一),男,昆明理工大学建筑工程学院硕士研究生,云南昆明650032李春霞(1981.),女,昆明理工大学建筑工程学院硕士研究生,云南昆明650032