隧道爆破參數(shù)設(shè)計(jì)合理性的模糊綜合評判

孫　亮，王文濤劉清泉

（四川省煤田地質(zhì)局一四一隊(duì)，四川德陽618000）

隧道爆破參數(shù)設(shè)計(jì)合理性的模糊綜合評判

孫亮*，王文濤劉清泉

（四川省煤田地質(zhì)局一四一隊(duì)，四川德陽618000）

通過模糊評判對隧道爆破參數(shù)合理性進(jìn)行分析，避免了人為主觀因素的影響，更加符合實(shí)際情況，較為客觀地評價了爆破中裝藥量、炮眼數(shù)量、炮孔間距、最小抵抗線、炮孔深度、不耦合系數(shù)等因素對爆破效果的影響。

隧道爆破；模糊評判；權(quán)重集

我國近20年大力發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),中西部地區(qū)鐵路、公路建設(shè)采用隧道方案較盤山繞行方案更加合理經(jīng)濟(jì)。隨著中西部大開發(fā)以及國家多個五年計(jì)劃的實(shí)施，山區(qū)鐵路公路隧道建設(shè)規(guī)模數(shù)量都不斷增加。巖體力學(xué)理論在隧道建設(shè)中應(yīng)用產(chǎn)生了新奧法理論，圍巖作為巖體壓力產(chǎn)生的原因同時又是承受自身壓力的主體，保護(hù)圍巖利用圍巖作為基點(diǎn)，從設(shè)計(jì)到施工全過程中都應(yīng)該盡可能減少對圍巖的破壞，防止圍巖出現(xiàn)惡化，從而實(shí)現(xiàn)圍巖穩(wěn)定能力得以保存和提高。限于目前技術(shù)水平和勞動力市場經(jīng)濟(jì)因素等，目前我國隧道施工采用“鉆爆法”進(jìn)行開挖作業(yè)，工程爆破設(shè)計(jì)過程中對圍巖級別判別缺乏足夠的認(rèn)識，很容易造成爆破參數(shù)設(shè)計(jì)和實(shí)際情況不符，造成了圍巖穩(wěn)定受到破壞，隧道超挖、欠挖時常發(fā)生，浪費(fèi)炸藥增加建設(shè)投資，還可能隧道塌方，甚至人員傷亡。因此爆破參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性是隧道施工人員在隧道開挖中正待考慮的問題。巖體是一種模糊聚合體，巖石、巖體的力學(xué)物理參數(shù)均是同時含有隨機(jī)不確定性和模糊不確定性的隨機(jī)一模糊變量，爆破參數(shù)設(shè)計(jì)是否合理可以通過模糊綜合評判對各參數(shù)的合理性進(jìn)行評判。

1　隧道爆破參數(shù)的數(shù)學(xué)模型

上述評價體系中的因素不是唯一確定值，具有一定的模糊性，因此，采用模糊綜合評判對隧道爆破參數(shù)進(jìn)行判斷。應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)對一項(xiàng)決策進(jìn)行綜合評判主要涉及4個要素，即因素集U、評語集v、單因素評價矩陣R以及權(quán)重分配向量A。具體評價步驟如下：

確定因素集合U，對U作劃分P，將其分成n個子集U1，U2，…，Un滿足：

確定U的諸因素權(quán)重分配向量A：

確定Ui的評語集v：

對U的每個因素進(jìn)行單因素評價，得評價矩陣：

式中：rim=(i=1，2，…，n) 表示第i個因素給予評語vi1的隸屬度。

對U進(jìn)行中和評判，得二級模糊綜合評判結(jié)果為：

B=A×R

根據(jù)多層次綜合評價的原理，對多個評判對象進(jìn)行評判，得出各個對象的綜合評判值向量。對各個評語的打分進(jìn)行加權(quán)求和，得綜合評判的總分，最后根據(jù)總分的大小來進(jìn)行比較優(yōu)劣。

2　模糊評判

權(quán)重在模糊決策中起著非常重要的作用，它反映各個指標(biāo)在綜合決策過程中所占有的地位或所起的作用，直接影響到綜合評價的結(jié)果。現(xiàn)階段確定權(quán)重的常用方法有經(jīng)驗(yàn)確定法、統(tǒng)計(jì)方法、模糊協(xié)調(diào)決策法、模糊關(guān)系方程法、層次分析法、熵權(quán)法等。本文權(quán)重的確定采用專家咨詢調(diào)查法[2]。考慮到隧道爆破參數(shù)涉及到各種因素，因此專家應(yīng)從有經(jīng)驗(yàn)的爆破專家中選取。

設(shè)計(jì)調(diào)查表格并測評：結(jié)合子因素設(shè)計(jì)相應(yīng)表格并請有經(jīng)驗(yàn)的專家測評，通常在5個評價等級V={很差,較差,好,較好，很好 }。而對爆破結(jié)果的影響程度依次是裝藥量、炮眼數(shù)量、炮孔間距、最小抵抗線、炮孔深度、不耦合系數(shù)等因素，權(quán)重集可確定為：

單因素評判矩陣R為：

模糊綜合評判結(jié)果為：

這一評判結(jié)果表明：此類圍巖的爆破參數(shù)設(shè)計(jì)中,爆破的效果很差為10%，較差為10%，一般為20%，較好為30%，很好為30%，從中可以的出該爆破參數(shù)是合理的。

3　結(jié)論

（1）模糊評判可以較好的避免了主觀因素，具有較強(qiáng)的客觀性，比較符合工程實(shí)際情況；

（2）爆破參數(shù)設(shè)計(jì)中各因素所起作用因圍巖級別不同而不相同，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況予以分析；

（3）在評價因素的選取上，必須通過實(shí)地的調(diào)查分析，取對隧道爆破掘進(jìn)影響較大的因素作為評判因子；

（4）利用模糊評判方法來評價圍巖爆破參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性是可行的，但在隸屬函數(shù)的構(gòu)造上，如何正確的進(jìn)行圍巖的分級等須進(jìn)一步進(jìn)行分析和論證。

[1]肖盛燮.模糊數(shù)學(xué)在土木與水利工程中的應(yīng)用[M].人民交通出版社，2004.

[2]付立家，謝世平，樊朝黎.模糊物元模型在公路隧道運(yùn)營安全性評價中的應(yīng)用[J].公路交通技術(shù),2015（2）.

[3]龔彬彬.基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的公路隧道安全性評價研究[J].河南科技,2014（21）.

[4]翁其能，李彪，曾龍全.某隧道施工塌方風(fēng)險模糊綜合評價[J].巖土工程技術(shù),2012（6）.

Fuzzy Comprehensive Evaluation of Rationality of Tunnel Blasting Parameters Design

SUN Liang,WANG Weng-tao,LIU Qing-quan
(141 Team of Sichuan Coalfield Geology Bureau,Deyang Sichuan 618000,China)

Through the fuzzy comprehensive evaluation of tunnel blasting parameters rationality,to avoid the influence of subjective factors,more in line with the actual situation,the paper objectively evaluate the effect of blasting with dosage,hole spacing,hole number,minimum resistance line,hole depth,coupling coefficient and other factors on blasting effect.

tunnel blasting；fuzzy evaluation；weight set

U45

A

1004-5716(2016)11-0189-02

2015-12-30

2016-01-07

孫亮（1982-），男（漢族），浙江江山人，工程師、注冊巖土工程師、一級結(jié)構(gòu)工程師，現(xiàn)從事巖土工程勘察技術(shù)審核工作。