摘要：在水利水電工程的地下工程施工中，根據(jù)圍巖穩(wěn)定性分類確定圍巖開挖、支護(hù)施工措施和施工參數(shù)是行之有效的手段。在水利水電工程領(lǐng)域，取得了根據(jù)工程地質(zhì)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行圍巖分類的成果，但在應(yīng)用中存在一定的問題。經(jīng)過研究，建立了模糊綜合評價模型，用以確定圍巖穩(wěn)定性狀態(tài)，實踐證明具有更強(qiáng)的合理性。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；圍巖分類；模糊綜合評價

中圖分類號：

TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-3198（2013）20-0196-03

1 引言

圍巖穩(wěn)定性是決定水利水電工程地下工程施工中開挖和支護(hù)施工措施的關(guān)鍵。在工程實踐中，人們習(xí)慣于根據(jù)穩(wěn)定性情況將圍巖分成若干類。在工程施工過程中，先將擬開挖的工程進(jìn)行圍巖分類，然后根據(jù)所屬類別確定開挖和支護(hù)的措施和施工參數(shù)。

對圍巖進(jìn)行穩(wěn)定性分類，依據(jù)的是描述圍巖狀況的各種地質(zhì)力學(xué)參數(shù)。在水利水電工程領(lǐng)域，曾將地下工程圍巖分類作為“六五”期間的攻關(guān)課題，最終的成果確定了圍巖分類的相關(guān)因素和不同穩(wěn)定性狀態(tài)所對應(yīng)的指標(biāo)范圍，詳見表1。

在實際應(yīng)用上述成果時，存在兩方面的問題：一是該表沒有反映不同因素及不同指標(biāo)在決定圍巖穩(wěn)定性狀態(tài)時的權(quán)重。顯然，不同的因素間、不同的指標(biāo)間對圍巖穩(wěn)定性的影響程度是不一樣的。二是沿用了精確數(shù)學(xué)的思路，在表達(dá)邏輯上存在缺陷。舉例說，對于單軸飽和抗壓強(qiáng)度而言，如果其取值為101MPa，對應(yīng)的是圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)；如果取99MPa，則屬于基本穩(wěn)定狀態(tài)。雖然兩個取值僅差2MPa，卻分屬兩類圍巖狀態(tài)，顯然是不合理的。

經(jīng)過研究，對于前一個問題，可以結(jié)合具體工程的地質(zhì)力學(xué)條件，集中有關(guān)設(shè)計者、施工人員和專家的意見，用層次分析法確定不同因素間和不同指標(biāo)間的權(quán)重關(guān)系。對于后者可以利用模糊數(shù)學(xué)建立指標(biāo)范圍與穩(wěn)定性狀態(tài)的隸書度函數(shù)關(guān)系，從而更客觀地表達(dá)出指標(biāo)取值對應(yīng)的穩(wěn)定性狀態(tài)。在這兩方面工作的基礎(chǔ)上，按系統(tǒng)工程的思路進(jìn)行綜合評價，即可得出更加符合實際的結(jié)論。

2 圍巖穩(wěn)定性狀態(tài)評價因素及指標(biāo)的權(quán)重分析

2.1 建立評價因素集

根據(jù)成果表，評價圍巖穩(wěn)定性狀態(tài)的因素共有六個，用集合表示為：

U={u1，u2，u3，u4，u5，u6} （1）

其中，u1-巖石強(qiáng)度；u2-巖體完整性；u3-結(jié)構(gòu)面狀態(tài)；u4-地下水；u5-結(jié)構(gòu)面方位；u6-地應(yīng)力方位。

2.2 構(gòu)造判斷矩陣

結(jié)合工程實際地質(zhì)力學(xué)條件，可征求設(shè)計者、施工人員和專家意見，對上述因素進(jìn)行兩兩之間的相對重要程度比較，根據(jù)比較的結(jié)果可以構(gòu)造一個判斷矩陣。兩因素間比較相對的重要性程度意義和對應(yīng)數(shù)值具體由層次分析法規(guī)定，見表2。

4 算例

在確定了相應(yīng)的評價指標(biāo)權(quán)重并建立了指標(biāo)評判隸屬度函數(shù)后，下面結(jié)合工程實例說明模糊綜合評價模型的應(yīng)用。某水電工程開挖隧洞引水發(fā)電，經(jīng)地質(zhì)勘探獲取軸線方向若干區(qū)段的地勘資料。現(xiàn)根據(jù)勘探數(shù)據(jù)，對相應(yīng)區(qū)段圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行綜合評判。本文取其中三組數(shù)據(jù)列于表3。

參考文獻(xiàn)

[1]王琦.實用模糊數(shù)學(xué)[M].北京：科技文獻(xiàn)出版社，1992.

[2]馮保成.模糊數(shù)學(xué)實用集粹[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1991.

[3]崔政權(quán).系統(tǒng)工程地質(zhì)導(dǎo)論[M].北京：水利電力出版社，1992.

[4]盛繼亮.地下工程圍巖穩(wěn)定性模糊綜合評價模型研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2003（S1）：2418-2421.

[5]劉士雨.地下工程圍巖穩(wěn)定性模糊綜合評價及其應(yīng)用研究[D].南昌：華東交通大學(xué)，2009.