頡芳弟，顧偉紅

(蘭州交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

21世紀(jì)是隧道建設(shè)的世紀(jì)，引水隧洞、鐵路隧道、公路隧道、城市地鐵、海底隧洞等都需要建設(shè)，地上地下開挖隧道施工也成為了一個熱點(diǎn)和難點(diǎn)。經(jīng)過半世紀(jì)的發(fā)展，全斷面隧洞掘進(jìn)技術(shù)為世界解決了大量的開挖難題。TBM(Tunel Boring Machine)機(jī)械施工已逐漸成為隧道建設(shè)行業(yè)的新興發(fā)展趨勢。

與此同時，國內(nèi)外專家學(xué)者采用不同方法、構(gòu)建不同模型對TBM在隧道建設(shè)過程中的問題進(jìn)行探討與研究。呂瑞虎[1]用層次分析法及工程類比法確定了各評價指標(biāo)的得分與權(quán)重，從圍巖的可掘性、TBM施工參數(shù)、刀具磨損、TBM工時利用率、周邊環(huán)境等五個評價指標(biāo)中得出重慶軌道交通六號線TBM的施工適應(yīng)性；陳饋等[2]針對隧道的特殊地質(zhì)，通過改進(jìn)刀盤刀具、支護(hù)系統(tǒng)以及超前預(yù)報系統(tǒng)搭載設(shè)計(jì)等，提出了高適應(yīng)性TBM針對性設(shè)計(jì)方案；Xing等[3]引入粒子群優(yōu)化算法來識別力學(xué)參數(shù)，并提出了一種隧道施工的自適應(yīng)控制模型來確定圍巖的穩(wěn)定性；Liu等[4]將貝葉斯技術(shù)的地質(zhì)預(yù)測模型與專家評價方法相結(jié)合，對隧道沿線地質(zhì)風(fēng)險進(jìn)行了評價；Newman等[5]建立了數(shù)據(jù)監(jiān)測模型監(jiān)測TBM參數(shù)變化來反應(yīng)其地質(zhì)構(gòu)造引起的地質(zhì)體質(zhì)量變化的適應(yīng)性，得出TBM參數(shù)率的變化可以反應(yīng)巖體基質(zhì)變化；薛亞東等[6]結(jié)合BQ法對TBM 隧道進(jìn)行圍巖新分級；Bravo-Paez等[7,8]用蒙特卡羅模擬統(tǒng)計(jì)方法和三級模糊綜合評價模型對隧道施工中不確定風(fēng)險進(jìn)行了評估；許占良[9]通過對管涔山隧道TBM適應(yīng)性分析、TBM機(jī)械設(shè)計(jì)以及施工風(fēng)險預(yù)測這三個方面進(jìn)行了施工適應(yīng)性研究。這些研究成果豐富了隧道機(jī)械施工的地質(zhì)要求、各種因素風(fēng)險預(yù)防以及地質(zhì)圍巖適應(yīng)性標(biāo)準(zhǔn)，但忽視了地質(zhì)因素等級的劃分以及綜合性因素對施工的影響程度。

隧洞地質(zhì)條件無法準(zhǔn)確知道，巖土工程勘察僅僅是對地質(zhì)特征的預(yù)測，也存在不確定性。鄧銘江等[10]分析了北疆供水二期工程隧洞穿越的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件以及施工適應(yīng)情況，對集群 TBM 試掘進(jìn)階段的地質(zhì)進(jìn)行了研究，做了大量的試掘進(jìn)施工方案及安排、施工地質(zhì)情況以及集群TBM適應(yīng)性等工作。在文獻(xiàn)[11]中鄧銘江還提出了應(yīng)用超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)、智能掘進(jìn)技術(shù)、監(jiān)測預(yù)警及現(xiàn)代信息技術(shù)共同來指導(dǎo)TBM施工風(fēng)險管控，提高安全掘進(jìn)效率，并圍繞突涌水、高地溫、巖爆、高地應(yīng)力、軟巖變形、活動性斷層等主要工程地質(zhì)問題，開展了專題研究。鄧銘江還在文獻(xiàn)[12,13]中深入分析了喀雙段引水隧洞施工中存在的主要工程地質(zhì)問題，針對工程環(huán)境條件、巖體特性、施工效率等綜合影響因素進(jìn)行了探討并將施工難題以及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了對比分析。因此本文在文獻(xiàn)[10～13]的基礎(chǔ)上運(yùn)用組合賦權(quán)的思想以及未確知測度理論來研究TBM施工的地質(zhì)適應(yīng)性。這種理論已在泥石流、滑坡、圍巖質(zhì)量以及穩(wěn)定性[14～18]等領(lǐng)域取得良好的效果，但應(yīng)用于TBM施工地質(zhì)適應(yīng)性研究的并不多見。而未確知測度理論一般適用于不確定性、不精確性和不一致性的復(fù)雜系統(tǒng)，對于TBM地質(zhì)適應(yīng)性考慮多種復(fù)雜不確定性因素的影響，運(yùn)用指標(biāo)的真實(shí)數(shù)據(jù)或設(shè)定的參照值結(jié)合指標(biāo)值的規(guī)范變換式，對應(yīng)分級標(biāo)準(zhǔn)來對復(fù)雜系統(tǒng)做出評價，使其操作性強(qiáng)，效果好，使評價更加規(guī)范化。因此本文應(yīng)用未確知測度理論以北疆供水二期工程喀雙段引水隧洞項(xiàng)目為例來綜合考慮TBM地質(zhì)適應(yīng)性評價過程中定量及定性指標(biāo)的影響，建立多評價指標(biāo)模型，證明該方法的適用性。

1 未確知測度理論

假設(shè)有n個研究對象，將研究對象空間向量記作R={R1,R2,…,Rn}，每個研究對象Ri有m個單項(xiàng)評價指標(biāo)，即X={x1,x2,…,xm}。如果xij表示評價對象Ri關(guān)于評價指標(biāo)j的測量值，則Ri={xi1,xi2,…,xim}。將評價指標(biāo)的測量值劃分為p個等級，則等級指標(biāo)空間向量表示為U={G1,G2,…,Gp}，其中Gk(k=1,2,…,p)代表xij的第k級評價等級，設(shè)第k級比第k+1級等級高(或安全程度高)，表示為Gk>Gk+1，若G1>G2>…>Gp，或G1

若μijk=μ(xij∈Gk)表示測量值xij屬于第k個評價等級Gk的程度，且μ(·)滿足：

0≤μ(xij∈Gk)≤1，i=1,2,…,n;j=1,2,…,m;k=1,2,…,p

(1)

μ(xij∈U)=1,i=1,2,…,n;j=1,2,…,m

(2)

(3)

則稱式(1)為非負(fù)有界性；式(2)表示μ對評價空間U的歸一性；式(3)表示μ對評價空間U的可加性；以上滿足條件的μ稱為未確知測度[19]，簡稱測度。

1.1 單指標(biāo)未確知測度矩陣的確定

構(gòu)造各指標(biāo)測度函數(shù)μ(xij∈Gk)(i=1,2,…,n；j=1,2,…,m;k=1,2,…,p)，求出評價對象Ri的各個指標(biāo)測度值μijk，則稱(μijk)m×p為單指標(biāo)測度評價矩陣，即

(4)

1.2 多指標(biāo)未確知測度矩陣的確定

假定μik=μ(Ri∈Gk)表示待評價對象Ri對第k級評價等級Gk的隸屬程度。則有：

j=1,2,…,m;k=1,2,…,p

(5)

式中：ωj為評價對象Ri的第j個評價指標(biāo)在體系中所占的權(quán)重。得到μi={μi1,μi2,…,μip}為Ri的多指標(biāo)綜合測度評價向量。

1.3 置信度識別準(zhǔn)則

研究對象的最終評價結(jié)果引入置信度評價準(zhǔn)則[20]。若G1>G2>…>GP，則稱評價空間有序。設(shè)λ為置信度(λ≥0.5，通常取λ=0.6或0.7)。若有

(6)

則認(rèn)為評價指標(biāo)xi屬于第k0個評價等級Gk0。

2 組合賦權(quán)法

2.1 灰色關(guān)聯(lián)理論賦權(quán)

灰色關(guān)聯(lián)分析是一種系統(tǒng)分析方法，該方法提出了關(guān)聯(lián)度的概念，即通過一定的幾何運(yùn)算來理清系統(tǒng)中各因素間的主要關(guān)系。其目的是通過確定的參考序列與反映各因素特征的序列進(jìn)行幾何比較來確定各因素間的影響程度以及各因素對整個系統(tǒng)的貢獻(xiàn)測度。為了統(tǒng)一計(jì)算，對各個指標(biāo)設(shè)定相同的計(jì)算基礎(chǔ)，往往采取絕對關(guān)聯(lián)度分析。計(jì)算方法如下：

(1)確定參考序列S0。

參考序列是用來與各指標(biāo)序列做比較的理想序列，可以由各指標(biāo)的最優(yōu)值(或最劣值)構(gòu)成，也可以根據(jù)評價目的選擇其他值作為參考序列。第一個指標(biāo)的參考值為S0(1)，第二個指標(biāo)的參考值為S0(2)，第k個指標(biāo)的參考值為S0(k)。因此，參考序列S0可表示為S0=(S0(1),S0(2),…,S0(n))。

(2)求關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi(k)[21]

(7)

(3)求關(guān)聯(lián)度Hi

(8)

(4)權(quán)重的確定ω1j

(9)

2.2 熵權(quán)理論賦權(quán)

德國物理學(xué)家克勞修斯于1856年創(chuàng)立了熵理論。熵原本是熱力學(xué)概念[22]，后由Shannon引入信息論，逐漸在非熱力學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。熵權(quán)法是一種可以用于多對象、多指標(biāo)的綜合評價方法。在使用過程中，根據(jù)各指標(biāo)的變異程度，利用信息熵計(jì)算各指標(biāo)的熵權(quán)，再通過熵權(quán)對各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行修正，最終得到的結(jié)果精度較高，是一種可靠的客觀賦權(quán)法。計(jì)算原理：設(shè)有n個評價項(xiàng)目，m個評價指標(biāo)，形成原始數(shù)據(jù)矩陣R=(rij)n×m，其中rij表示第i個項(xiàng)目的第j個指標(biāo)評價值。

(1)計(jì)算第i個項(xiàng)目的第j個指標(biāo)評價值的權(quán)重pij

(10)

(2)計(jì)算第j個指標(biāo)的熵值Ej

(11)

(3)計(jì)算第j個指標(biāo)的熵權(quán)

(12)

2.3 組合賦權(quán)

灰色關(guān)聯(lián)分析強(qiáng)調(diào)的是若干個數(shù)據(jù)序列對一個既定的數(shù)據(jù)序列接近的相對程度。結(jié)合專家打分法，將指標(biāo)統(tǒng)一化進(jìn)行賦權(quán)。為了避免專家人為主觀性過多偏離實(shí)際，引入熵權(quán)法，采用實(shí)測數(shù)據(jù)對指標(biāo)進(jìn)行二次賦權(quán)。最后，將灰色關(guān)聯(lián)理論賦權(quán)與熵權(quán)法賦權(quán)相結(jié)合進(jìn)行線性加權(quán)來對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合賦權(quán)，使評價結(jié)果更具有科學(xué)性。

令組合權(quán)重為ω，灰色關(guān)聯(lián)分析賦權(quán)為ω1，熵權(quán)法賦權(quán)為ω2，則其線性加權(quán)組合表達(dá)式為：

ω=αω1+βω2

(13)

式中：α，β為權(quán)重偏好系數(shù)，約束條件滿足

α+β=1

(14)

根據(jù)文獻(xiàn)[16]中引用權(quán)重偏好系數(shù)分析法，使權(quán)重偏好系數(shù)均為0.5。由于TBM施工的復(fù)雜性以及不確定性，選取的5位隧洞施工管理專家進(jìn)行的經(jīng)驗(yàn)性打分和工程實(shí)際數(shù)據(jù)相比，存在一定的模糊性。最終根據(jù)專家意見，為了避免影響偏差較大取偏好系數(shù)α=0.4。

3 工程實(shí)例

北疆供水二期工程目前是世界上已建和在建的最長引水隧洞，總長540 km。是一個TBM施工群，分別由喀雙隧洞、西二隧洞、雙三隧洞三段組成，隧洞占總長度的95.6%，均為深埋超特長隧洞，以TBM施工為主，鉆爆法施工為輔。其中喀雙隧洞長283.27 km，占整個工程的52.46%?？﹄p隧洞主要穿越泥盆系和石炭系的凝灰質(zhì)砂巖、鈣質(zhì)砂巖、凝灰?guī)r地層，總長約209 km；華力西晚期侵入的黑云母花崗巖，長59.54 km；二疊、三疊系的泥巖、砂巖夾砂礫巖，長12.06 km(見圖1)。沿線地形為剝蝕丘陵地貌，地形略起伏，多發(fā)育丘陵，部分地段發(fā)育沖溝，無大斷裂發(fā)育；埋深103～790 m；洞身為石炭系凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖，少量石英閃長巖，為堅(jiān)硬巖，整體穩(wěn)定性好；其中Ⅱ、Ⅲ類圍巖占總長的86.2%，極少為Ⅳ、Ⅴ圍巖，飽和抗壓強(qiáng)度介于 30～120 MPa 的巖石占比為 79.6%，隧洞圍巖條件總體較好，適合敞開式TBM掘進(jìn)施工。

圖1 喀雙隧洞地質(zhì)縱斷面

4 TBM施工地質(zhì)適應(yīng)性分析

4.1 TBM施工地質(zhì)適應(yīng)性分析指標(biāo)體系

影響TBM施工地質(zhì)適應(yīng)性的因素眾多，根據(jù)文獻(xiàn)[23]中TBM適應(yīng)性評價準(zhǔn)則以及文獻(xiàn)[24]中TBM掘進(jìn)參數(shù)匹配技術(shù)，建立適應(yīng)性評價體系。初選了19個指標(biāo)，結(jié)合文獻(xiàn)[10]試掘進(jìn)的施工方案對TBM適應(yīng)性進(jìn)行分析和探討，將影響因素進(jìn)一步做主要篩選，最終選取11個主要指標(biāo)作為評價因素。包括斷層破碎帶寬X1(m)、涌水量X2(L/s)、透水率X3(Lu)、地溫X4(℃)、有害氣體涌入量X5(m3/min)、巖石單軸抗壓強(qiáng)度X6(MPa)，石英含量X7(%)、地應(yīng)力水平X8、掘進(jìn)速度系數(shù)X9、平均總推力系數(shù)X10、隧道埋深X11(m)。各指標(biāo)的實(shí)測值見表1。

表1 各影響因子指標(biāo)

各指標(biāo)的選取依據(jù)描述如下：

(1)斷層破碎帶寬X1

規(guī)模較大的斷層破碎帶會給隧道開挖造成一系列難題，是極受影響的不良工程地質(zhì)條件。斷層破碎帶巖體裂隙發(fā)育，巖土層堅(jiān)硬程度不一，易引起刀具磨損、突涌水事故以及人員設(shè)備安全性問題。破碎帶寬越大，施工地質(zhì)適應(yīng)性越差。

(2)涌水量X2

單位最大涌水量越大表明隧道遇到的突涌水災(zāi)害的風(fēng)險越高，TBM施工對地質(zhì)的適應(yīng)性也就越差[25]。

(3)透水率X3

巖體透水率越小，施工地質(zhì)適應(yīng)性越強(qiáng)；透水率越大，適應(yīng)性越差。其計(jì)算公式為q=Q/(LP)，其中：Q為試段壓入流量(L/min)；P為試驗(yàn)壓力(MPa)；L為試驗(yàn)長度(m)。

(4)地溫X4

在高地溫條件下施工與正常溫度下施工有很大差異，當(dāng)隧洞出現(xiàn)高溫高熱等惡劣條件時，洞內(nèi)高溫會產(chǎn)生大量蒸汽，影響機(jī)械正常施工，甚至危害人體健康，給施工帶來不便。

(5)有害氣體涌入量X5

在隧道施工過程中，會涌出一些有害氣體，包括甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)、二氧化氮(NO2)、氨氣(NH3)、氫氣(H2)等。在本工程中隧洞未穿越煤系地層，在已收集的地質(zhì)資料中，未發(fā)現(xiàn)有害氣體和有害水體。

(6)巖石單軸抗壓強(qiáng)度X6

巖石單軸抗壓強(qiáng)度Rc越低，TBM的掘進(jìn)速度就越高，掘進(jìn)越快；Rc越高，TBM掘進(jìn)速度越低，掘進(jìn)越慢。Rc超過180 MPa或低于15 MPa時都不利于施工。

(7)石英含量X7

巖石中石英含量越高，硬度越大，則施工適應(yīng)性越差。

(8)地應(yīng)力水平X8

地應(yīng)力的量值不易直接測出，地應(yīng)力水平一般以圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比直接劃分：Ts=σmax/Rc，σmax為隧洞斷面最大主應(yīng)力，Rc為巖石單軸抗壓強(qiáng)度。

(9)掘進(jìn)速度系數(shù)比X9

掘進(jìn)速度是TBM施工的一個綜合性指標(biāo)。根據(jù)TBM施工經(jīng)驗(yàn)，TBM設(shè)備在不同工程地質(zhì)條件下的掘進(jìn)速度存在差異。與圍巖巖性、巖石強(qiáng)度以及巖體完整性有關(guān)。為了方便標(biāo)準(zhǔn)劃分采用擬合速度與真實(shí)速度的比值β代表掘進(jìn)速度，具體公式如下：

當(dāng)15≤Rc<40 MPa時，Vc=0.7134e0.0336Rc；當(dāng)40≤Rc<180 MPa時，Vc=-1.036LnRc+6.8764，β=Vc/V實(shí)。其中：Vc為擬合速度；V實(shí)為實(shí)測速度。

(10)平均總推力系數(shù)比X10

總推力是TBM施工地質(zhì)適應(yīng)性能指標(biāo)之一。TBM在硬巖地層中施工時，隧洞直徑要大于洞體直徑，此時所需推力主要由刀盤推進(jìn)力和盾體底部摩擦力提供，所需力較??；在軟弱地層或破碎巖層施工時，盾體被巖石緊緊包裹，所需推力由刀盤摩擦力和整個盾體摩擦力提供，所需力較大。為了方便標(biāo)準(zhǔn)劃分采用真實(shí)推力與刀盤所需推力之比γ代表總推力，具體公式為：γ=F推/(nP)，其中n為刀具數(shù)量；P為滾刀額定承載力。

(11)隧道埋深X11

隧道埋深不能太小也不能太大，埋深過小圍巖的自穩(wěn)性差；埋深過大可能引發(fā)一系列的地質(zhì)問題，如巖爆和圍巖大變形導(dǎo)致的事故。

依據(jù)《國際巖土工程勘察規(guī)范》可以將這11個指標(biāo)劃分為四個等級，評價空間為U={G1,G2,G3,G4}，則四個等級分別表示為：好、中等、一般、差。即A，B，C，D。各指標(biāo)的分級標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。對TBM地質(zhì)適應(yīng)性評價分析具體建模過程如圖2所示。

表2 TBM地質(zhì)適應(yīng)性分級標(biāo)準(zhǔn)

圖2 TBM地質(zhì)適應(yīng)性評價流程

4.2 構(gòu)建TBM適應(yīng)性單指標(biāo)測度評價矩陣

根據(jù)TBM地質(zhì)適應(yīng)性分級標(biāo)準(zhǔn)以及繪圖原則，分別繪制出各單指標(biāo)測度函數(shù)圖，如圖3～13所示)。

圖3 巖體斷層破碎帶單指標(biāo)測度函數(shù)

圖4 涌水量單指標(biāo)測度函數(shù)

圖5 透水率單指標(biāo)測度函數(shù)

圖6 地溫單指標(biāo)測度函數(shù)

圖7 有害氣體涌入量單指標(biāo)測度函數(shù)

圖8 巖石單軸抗壓強(qiáng)度單指標(biāo)測度函數(shù)

圖9 石英含量單指標(biāo)測度函數(shù)

圖10 地應(yīng)力水平單指標(biāo)測度函數(shù)

圖11 TBM掘進(jìn)速度系數(shù)比單指標(biāo)測度函數(shù)

圖12 TBM總推力系數(shù)比單指標(biāo)測度函數(shù)

查閱表1中喀雙段各樁號TBM施工地質(zhì)適應(yīng)性各指標(biāo)值，以樁號K107+988—K111+112巖體破碎帶寬為例，將4.5 m代入圖一測度函數(shù)圖中得出屬于G1等級的測度值為0.2222，G2等級的測度值為0.7778，G3，G4等級為0。同理，可求出其余指標(biāo)測度值。最終可得樁號K107+988—K111+112的TBM地質(zhì)適應(yīng)性單指標(biāo)測度矩陣：

圖13 隧道埋深單指標(biāo)測度函數(shù)

4.3 指標(biāo)權(quán)重確定

(1)選取5位隧洞施工管理專家，對TBM地質(zhì)適應(yīng)性的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性打分。以10分為標(biāo)準(zhǔn)，0分不適應(yīng)，10分適應(yīng)性最好。將上述測度分成0～2.5，2.5～5，5～7.5，7.5～10四個打分標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行打分。根據(jù)評價目的確定參考序列S0=(7.5,7.5,7.5,7.5,7.5,7.5,7.5,7.5,7.5,7.5,7.5)。S1～S5為專家打分情況，如表3所示。將打分結(jié)果代入公式(7)～(9)，最后得到權(quán)重ω1=(0.1148,0.1020,0.0990,0.0939,0.0772,0.0954,0.0917,0.0666,0.0851,0.1178,0.0566)。

表3 專家打分結(jié)果

(2)將上述單指標(biāo)測度值代入式(10)～(12)中得到權(quán)重ω2=(0.0694,0.0597,0.1123,0.1123,0.1123,0.0718,0.0593,0.0718,0.1123,0.1123,0.1065)。

(3)運(yùn)用式(13)(14)得到組合權(quán)重ω=(0.0876,0.0766,0.1070,0.1050,0.0983,0.0812,0.0723,0.0697,0.1014,0.1145,0.0865)以及表4適應(yīng)性分析結(jié)果。

表4 適應(yīng)性分析結(jié)果

4.4 構(gòu)建TBM適應(yīng)性多指標(biāo)測度評價矩陣

上述已求得單指標(biāo)測度矩陣以及各指標(biāo)權(quán)重值，代入式(5)可以得出喀雙隧洞樁號K107+988—K111+112的多指標(biāo)測度評價矩陣為(0.5728,0.2298,0.1836,0.0139)，同理，可求得其他樁號的多指標(biāo)評價矩陣，評價結(jié)果見表5。

4.5 置信度判別

取置信度λ=0.5，結(jié)合多指標(biāo)綜合評價向量(式(5))和置信度評價準(zhǔn)則(式(6))，從小到大，且k0=0.5728>λ，即樁號K107+988—K111+112的TBM地質(zhì)施工適應(yīng)性為A級；從大到小k0=1，樁號K107+K988—K111+K112的TBM施工地質(zhì)適應(yīng)性也為A級。由此可見，兩次判別結(jié)果一致，可以判定喀雙段樁號K107+988—K111+112的TBM施工地質(zhì)適應(yīng)性為A級，該地質(zhì)適應(yīng)TBM機(jī)械施工。同理，對其他樁號進(jìn)行評價，將評價結(jié)果列入表5。

表5 TBM地質(zhì)適應(yīng)性評價結(jié)果

4.6 評價結(jié)果分析

從表5的評價結(jié)果中可以看出除了樁號K91+455—K91+470，K95+704—K95+745，K95+745—K95+785，K121+046—K135+000，K188+643—K188+693，K200+050—K210+343的TBM地質(zhì)適應(yīng)性為B級，K210+522—K213+045為C級外，其余樁號的評價結(jié)果都為A級。與喀雙段實(shí)際施工掘進(jìn)記錄進(jìn)行對比結(jié)果無較大偏差。依據(jù)《TBM設(shè)計(jì)與施工》一書中TBM適應(yīng)性評價采用模糊數(shù)學(xué)建立隸屬函數(shù)的理論和方法，對各評價指標(biāo)進(jìn)行量化并構(gòu)建相應(yīng)的隸屬函數(shù)。當(dāng)TBM施工與其影響因素完全適應(yīng)時，評價指標(biāo)量化為1；當(dāng)TBM施工與影響因素完全不適應(yīng)時，其評價指標(biāo)量化為0，則[0,1]之間的某個數(shù)值就可以用來表示TBM地質(zhì)適應(yīng)性與該影響因素之間不同的適應(yīng)程度。運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)對該適應(yīng)性進(jìn)行評價與未確知測度模型評價結(jié)果進(jìn)行對比分析。分析結(jié)果見表5。

綜合分析，北疆供水二期工程喀雙段地質(zhì)整體適應(yīng)TBM機(jī)械施工。

5 結(jié) 論

(1)針對北疆巖體地質(zhì)的復(fù)雜性，引入了未確知測度理論，通過文獻(xiàn)閱讀以及專家組調(diào)查篩選了影響TBM施工的各種地質(zhì)因素，最終優(yōu)選了11個指標(biāo)，基于組合賦權(quán)法構(gòu)建未確知測度模型，在評價過程中采用灰色關(guān)聯(lián)理論和熵權(quán)法賦予各指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)理論與專家經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，避免了單一的客觀權(quán)重對評價結(jié)果的影響，又引入熵權(quán)法賦權(quán)，克服了分析過程中的人為主觀性，使評價結(jié)果更具有科學(xué)性，提高了地質(zhì)對TBM機(jī)械施工未確知測度評價模型的可靠度，依據(jù)置信度評價準(zhǔn)則進(jìn)行等級判定，使得分析結(jié)果更為可靠。

(2)未確知測度理論的TBM施工地質(zhì)適應(yīng)性研究是對現(xiàn)有方法的補(bǔ)充和完善，本文僅為此類研究的第一步。該方法的某些方面還需要進(jìn)一步改進(jìn)，比如本文的不足之處是每個樁號的涌水量、掘進(jìn)速度以及總推力這三個指標(biāo)現(xiàn)場調(diào)查資料隨著時間在不斷的變化，沒有固定的數(shù)據(jù)，只能取樁號區(qū)間段的平均值，在數(shù)據(jù)精度上有所缺陷。

(3)基于組合賦權(quán)-未確知測度模型，并參考巖土地質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)，建立新型地質(zhì)適應(yīng)性評價模型，對多個指標(biāo)進(jìn)行等級評價和排序，為地下建設(shè)提供重要依據(jù)。本文評價結(jié)果與實(shí)際結(jié)果接近，為地下機(jī)械施工地質(zhì)適應(yīng)性研究提供了一種新方法。值得注意的是，未確知測度評價模型不僅確定了各指標(biāo)等級，還能對適應(yīng)程度排序，能更全面地解釋所得結(jié)果，以確保事先采取安全處理措施。