基于模糊综合评价模型的围岩稳定性分析

摘要：在水利水电工程的地下工程施工中，根据围岩稳定性分类确定围岩开挖、支护施工措施和施工参数是行之有效的手段。在水利水电工程领域，取得了根据工程地质力学参数进行围岩分类的成果，但在应用中存在一定的问题。经过研究，建立了模糊综合评价模型，用以确定围岩稳定性状态，实践证明具有更强的合理性。

关键词：水利水电工程；围岩分类；模糊综合评价

中图分类号：

TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2013）20-0196-03

1 引言

围岩稳定性是决定水利水电工程地下工程施工中开挖和支护施工措施的关键。在工程实践中，人们习惯于根据稳定性情况将围岩分成若干类。在工程施工过程中，先将拟开挖的工程进行围岩分类，然后根据所属类别确定开挖和支护的措施和施工参数。

对围岩进行稳定性分类，依据的是描述围岩状况的各种地质力学参数。在水利水电工程领域，曾将地下工程围岩分类作为“六五”期间的攻关课题，最终的成果确定了围岩分类的相关因素和不同稳定性状态所对应的指标范围，详见表1。

在实际应用上述成果时，存在两方面的问题：一是该表没有反映不同因素及不同指标在决定围岩稳定性状态时的权重。显然，不同的因素间、不同的指标间对围岩稳定性的影响程度是不一样的。二是沿用了精确数学的思路，在表达逻辑上存在缺陷。举例说，对于单轴饱和抗压强度而言，如果其取值为101MPa，对应的是围岩的稳定状态；如果取99MPa，则属于基本稳定状态。虽然两个取值仅差2MPa，却分属两类围岩状态，显然是不合理的。

经过研究，对于前一个问题，可以结合具体工程的地质力学条件，集中有关设计者、施工人员和专家的意见，用层次分析法确定不同因素间和不同指标间的权重关系。对于后者可以利用模糊数学建立指标范围与稳定性状态的隶书度函数关系，从而更客观地表达出指标取值对应的稳定性状态。在这两方面工作的基础上，按系统工程的思路进行综合评价，即可得出更加符合实际的结论。

2 围岩稳定性状态评价因素及指标的权重分析

2.1 建立评价因素集

根据成果表，评价围岩稳定性状态的因素共有六个，用集合表示为：

U={u1，u2，u3，u4，u5，u6} （1）

其中，u1-岩石强度；u2-岩体完整性；u3-结构面状态；u4-地下水；u5-结构面方位；u6-地应力方位。

2.2 构造判断矩阵

结合工程实际地质力学条件，可征求设计者、施工人员和专家意见，对上述因素进行两两之间的相对重要程度比较，根据比较的结果可以构造一个判断矩阵。两因素间比较相对的重要性程度意义和对应数值具体由层次分析法规定，见表2。

4 算例

在确定了相应的评价指标权重并建立了指标评判隶属度函数后，下面结合工程实例说明模糊综合评价模型的应用。某水电工程开挖隧洞引水发电，经地质勘探获取轴线方向若干区段的地勘资料。现根据勘探数据，对相应区段围岩稳定性进行综合评判。本文取其中三组数据列于表3。

参考文献

[1]王琦.实用模糊数学[M].北京：科技文献出版社，1992.

[2]冯保成.模糊数学实用集粹[M].北京：中国建筑工业出版社，1991.

[3]崔政权.系统工程地质导论[M].北京：水利电力出版社，1992.

[4]盛继亮.地下工程围岩稳定性模糊综合评价模型研究[J].岩石力学与工程学报，2003（S1）：2418-2421.

[5]刘士雨.地下工程围岩稳定性模糊综合评价及其应用研究[D].南昌：华东交通大学，2009.

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