基于不確定性理論的隧道地質(zhì)災(zāi)害評價方法.pdf

1、在隧道工程建設(shè)過程中，隧道工程地質(zhì)災(zāi)害的影響因素和影響機理存在明顯的不確定性，傳統(tǒng)的確定性分析方法難以體現(xiàn)這一特點。因此，開展基于不確定性理論的隧道地質(zhì)災(zāi)害評價方法研究具有重要的理論與工程實際意義。為此，本文針對圍巖質(zhì)量分級和隧道工程塌方、巖爆、巖溶突水等隧道工程地質(zhì)災(zāi)害問題，引入組合評價方法、集對分析方法、D-S證據(jù)理論以及區(qū)間非概率可靠性方法等不確定性分析方法，根據(jù)圍巖質(zhì)量分級特征和不同的隧道工程地質(zhì)災(zāi)害特征分別建立出了與其相適應(yīng)的

2、不確定性分析與評價方法。
　　本文首先對隧道圍巖質(zhì)量分級方法進行研究。針對現(xiàn)有隧道圍巖質(zhì)量分級方法評價結(jié)果存在的非一致性問題，引入組合評價思想，選取多種已有圍巖質(zhì)量分級方法作為基礎(chǔ)分級方法，建立出融合各基礎(chǔ)分級方法優(yōu)點的隧道圍巖質(zhì)量分級組合評價計算模型。然后考慮到不同基礎(chǔ)分級方法評價指標(biāo)的物理意義和量綱不同，本文建立出評價指標(biāo)的標(biāo)準化方法，使不同基礎(chǔ)分級方法評價結(jié)果具有可比性，以解決組合評價計算模型的組合計算方法問題。并針對不同基

3、礎(chǔ)分級方法評價結(jié)果的合理性存在差異的特點，引入漂移度概念，建立出基礎(chǔ)分級方法合理程度的度量方法，并在此基礎(chǔ)上提出基礎(chǔ)分級方法權(quán)重分配的合理確定方法，進而建立出基于漂移度的隧道圍巖質(zhì)量分級組合評價方法。
　　對于隧道塌方研究問題，本文首先在深入研究山嶺隧道塌方風(fēng)險影響因素的基礎(chǔ)上確定出主要影響因素，并建立隧道塌方風(fēng)險的二級綜合評價模型。然后，針對各評價指標(biāo)確定與不確定性信息并存的特點，引入集對分析理論，建立出聯(lián)系度評價矩陣，從同一、

4、差異和對立三個方面全面刻畫被評價指標(biāo)與各風(fēng)險等級的同一對立程度；同時，考慮到各評價指標(biāo)重要程度的不確定性、專家認知的局限性以及專家可信度的差異性，建立基于群組決策不確定型層次分析的權(quán)重確定方法，進而建立出山嶺隧道塌方風(fēng)險的集對分析方法。
　　然后，本文對隧道的巖爆災(zāi)害預(yù)測方法進行研究。首先選取多個單一巖爆判據(jù)建立巖爆復(fù)合判據(jù)，以體現(xiàn)圍巖應(yīng)力狀態(tài)、巖石的巖性以及巖石儲存的彈性應(yīng)變能等因素對巖爆發(fā)生可能性和烈度的影響。然后針對多個巖爆

5、判據(jù)信息融合時的特點，引入D-S證據(jù)理論建立多個巖爆判據(jù)的合成規(guī)則，其既能體現(xiàn)各巖爆判據(jù)之間信息的一致性，也能夠考慮各巖爆判據(jù)之間信息的沖突性。此外針對現(xiàn)有基本概率分配函數(shù)確定方法存在的不足，并考慮到巖爆判據(jù)分級標(biāo)準具有明顯的區(qū)間特性，引入?yún)^(qū)間數(shù)距離定義并對其數(shù)學(xué)定義進行改進，建立出基于區(qū)間數(shù)距離的基本概率分配函數(shù)確定方法。從而最終建立出基于D-S證據(jù)理論的隧道巖爆預(yù)測方法。
　　此外，本文對剪切破壞模式下的隧道掌子面防巖溶突水安