隧道巖爆烈度判別的靶心貼近度法及應(yīng)用

王 昊

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司公路隧道分公司，四川成都 610200）

隧道巖爆烈度判別的靶心貼近度法及應(yīng)用

王 昊

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司公路隧道分公司，四川成都 610200）

巖爆嚴(yán)重威脅著隧道的安全生產(chǎn)。為了判別隧道巖爆烈度，本文選取圍巖最大切向應(yīng)力與巖石單軸抗壓強(qiáng)度比σθ/σc、巖石單軸抗壓強(qiáng)度與單軸抗拉強(qiáng)度比σc/σt和彈性能量指數(shù)WET評判指標(biāo)，基于層次分析法和靶心貼近法建立了隧道巖爆烈度的判別模型。工程實(shí)例結(jié)果表明，基于靶心貼近法的巖爆烈度分類結(jié)果準(zhǔn)確，具有良好的工程應(yīng)用前景。

巖爆烈度；靶心貼近度；關(guān)聯(lián)函數(shù)；權(quán)重；綜合判別

1 前言

巖爆是在高地應(yīng)力地區(qū)地下工程開挖過程中常見的一種動力災(zāi)害現(xiàn)象，極具災(zāi)難性和突發(fā)性，容易造成設(shè)備損壞和人員傷亡。2014年3月9日，云南獨(dú)龍江公路隧道內(nèi)發(fā)生因巖爆造成的巖石坍塌事故，3名施工人員不幸遇難。對巖爆烈度進(jìn)行準(zhǔn)確判別是其防治的關(guān)鍵。本文將靶心貼近度法引入隧道巖爆烈度分級中并進(jìn)行了工程應(yīng)用，取得了良好的效果。

2 巖爆烈度評判指標(biāo)及分級標(biāo)準(zhǔn)

選取圍巖最大切向應(yīng)力與巖石單軸抗壓強(qiáng)度比σθ/σc、巖石單軸抗壓強(qiáng)度與單軸抗拉強(qiáng)度比σc/σt和彈性能量指數(shù)WET作為隧道巖爆烈度評判指標(biāo)，根據(jù)王元漢[1]建立的巖爆烈度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將巖爆烈度分為4個(gè)等級，見表1。

表1 巖爆烈度分級標(biāo)準(zhǔn)

3 基于層次分析法和靶心貼近法的巖爆烈度判別

3.1 基于區(qū)間關(guān)聯(lián)函數(shù)的靶心貼近法

設(shè)有m個(gè)樣本，n個(gè)評價(jià)指標(biāo)，記第i個(gè)樣本在第j個(gè)指標(biāo)下的屬性值為xij。將評價(jià)對象分成p個(gè)評價(jià)類，在第j個(gè)指標(biāo)的取值區(qū)間內(nèi)插入p-1個(gè)分點(diǎn)，將其分為P個(gè)子區(qū)間，即： [aj0, aj1]，…，[ajk-1,ajk]，…，[ajp-1,ajp]。則第i個(gè)對象在第j個(gè)指標(biāo)下關(guān)于第k個(gè)評價(jià)類[ajk-1,ajk]的關(guān)聯(lián)函數(shù)為[2,3]：

關(guān)聯(lián)函數(shù)值越大，說明屬性值越接近分類區(qū)間的中點(diǎn)。判別準(zhǔn)則如下：

j=1,2,…,n; k=1,2,…,p)。將uij作為評價(jià)類的靶心坐標(biāo)，則第i個(gè)評價(jià)樣本的靶心為：ui1, ui2, …,uin。設(shè)第i個(gè)評價(jià)樣本關(guān)于第k個(gè)評價(jià)類的靶心貼近度為：

式中，wij表示第i個(gè)評價(jià)樣本關(guān)于第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。若則第i個(gè)評價(jià)樣本屬于第k*個(gè)評價(jià)類。

3.2 工程應(yīng)用

本文選取不同隧道巖石試樣進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行巖爆烈度等級判定，采用層次分析法計(jì)算得出三個(gè)指標(biāo)的權(quán)重均為 0.33，并依據(jù)靶心貼近法的原理，計(jì)算各試樣在巖爆烈度不同等級下的靶心貼近度，最終確定 3個(gè)樣本的巖爆烈度類別，判別結(jié)果見表2。由表2可知，采用靶心貼近法計(jì)算的3個(gè)樣本的判別結(jié)果與實(shí)際情況一致。因此，本文方法能夠很好的滿足工程應(yīng)用需要，具有一定的實(shí)用性。

表2 樣本實(shí)測數(shù)據(jù)及巖爆烈度判定結(jié)果

4 結(jié)論

為了科學(xué)有效地預(yù)防隧道巖爆的發(fā)生，本文將靶心貼近度法引入隧道巖爆烈度分類中，以單指標(biāo)關(guān)聯(lián)函數(shù)的最大值作為樣本的靶心坐標(biāo)，根據(jù)樣本與靶心的貼近度進(jìn)行樣本的分類。工程實(shí)例應(yīng)用表明該方法判別結(jié)果準(zhǔn)確，符合工程實(shí)際情況，為隧道巖爆烈度判定提供了一種有效的新途徑。

[1]王元漢,李臥東,李啟光,等.巖爆預(yù)測的模糊數(shù)學(xué)綜合評判方法[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1998,17(5):493-501.

[2]劉磊磊,張紹和,王曉密,等.變權(quán)靶心貼近度在巖爆烈度預(yù)測中的應(yīng)用[J].爆炸與沖擊,2015,35(1):43-50.

[3] 夏連學(xué),張慧穎.變權(quán)靶心貼近度在膨脹土分類中的應(yīng)用[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2008,28(4):32-34.

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1007-6344（2015）09-0314-01