基于综合权重—模糊物元法的岩溶地区隧道围岩质量评价

为科学、准确地对岩溶隧道进行围岩质量分级评价,提出了基于综合权重—模糊物元法的岩溶地区隧道围岩质量评价方法。根据实测数据,采用CRITIC法确定影响岩溶地区隧道围岩质量指标的客观权重,采用改进的层次分析法确定其主观权重,并利用组合赋权计算得出各项指标的综合权重,最终根据模糊物元理论确定围岩的分级。为验证该方法的有效性,将其应用于岩溶地区腾讯七星数据中心隧道群围岩质量评价中。研究结果表明:基于综合权重—模糊物元法的岩溶地区隧道围岩质量评价判定结果与实际现场分级情况吻合较好,说明该方法能够实现对岩溶隧道围岩质量的综合判定。

基于变权TOPSIS模型的围岩质量评价方法研究

围岩质量评价是一个复杂的多目标风险决策问题。以反映围岩评价本质思想和关键概念为目标,选取了围岩的抗压强度(单轴)、岩石质量指标、岩体完整性系数、地下水发育状态、岩体声波速度、结构面走向与洞轴线夹角6个指标,运用均值化方法组合计算信息熵和变异系数法的指标权值,并结合TOPSIS法构建了围岩质量的评价模型;然后将该模型运用到新疆克州布伦口-公格尔水电站地下洞室4个标段的围岩质量评价。研究表明,模型计算结果与现场实测数据基本吻合,说明所建立的围岩质量变权TOPSIS评价模型能有效地得出合理理论。

深部岩体工程围岩质量评价的IRMR法研究

通过采用连续性细化方法,考虑高压地下水和高地温对岩体力学性质的影响,分别引入地下水和地温弱化系数,对传统RMR法中的岩石单轴抗压强度、岩石质量指标和节理间距这3个评价指标的评分标准进行修正,获得3个评价指标和其对应分值之间的非线性连续回归方程;根据深部岩体工程中地应力与岩石强度特征值之间的关系,定义岩体损伤破坏危险度系数,且建立该系数和岩体质量评分修正值之间的对应关系,由此获得适用于深部岩体工程围岩质量评价实际的IRMR法,并用实例验证了该法评价结果的合理性和有效性。

基于熵权法和可拓学理论的隧道围岩质量评价

引入可拓学理论,建立隧道围岩质量评价物元模型,采用熵权法计算指标权重,选取岩石单轴饱和抗压强度RC、围岩质量指标RQD值、结构面摩擦系数Jf、节理间距Jd、地下水状态W、完整性系数Kv为评价指标,对坪子头隧道左线围岩质量等级进行评价,研究表明,基于熵权法的围岩质量可拓评价不仅取得了与工程地质报告相一致的评价结果,而且能客观反映待评围岩与相邻围岩等级之间的距离,从而提供更为准确的围岩级别,为隧道施工提供了科学依据。

基于修正RMR法的深部岩体工程围岩质量评价研究

深部岩体工程具有典型的高地应力、高地温和高孔隙水压等特点,传统的RMR法对评价其围岩质量存在不足之处。通过考虑高压地下水和高地温对岩体力学性质的影响分别引入地下水和地温弱化系数,结合连续性细化方法对传统的RMR法中的岩石单轴抗压强度、岩石质量指标和节理间距等三个评价指标的评分标准进行了修正,获得了三个评价指标值与其对应分值之间的非线性连续回归方程。然后,根据岩体中地应力的大小及岩石强度特征定义了岩体损伤破坏危险度系数,建立了该系数与岩体质量评分修正值之间的对应关系。由此获得了比较符合深部岩体工程围岩质量评价实际的修正RMR法,并用实例表明了其评价结果的合理有效性。

基于组合权重非对称贴近度准则的可拓理论在围岩质量评价中的应用

根据可拓工程理论,以布伦口-公格尔水电站地下洞室4个典型标段为例,建立基于非对称贴近度准则的围岩评价物元模型。考虑实际工程中主客观因素对围岩质量评价指标权重的影响,将简单关联函数法、熵值法和德尔菲法相结合,基于最小鉴别信息原理确定围岩评价指标的组合权重。研究结果表明,与其他围岩评价方法结果相比,认为基于组合权重非对称贴近度准则的可拓理论的围岩质量评价结果能较准确地反映洞室岩体的工程特性,且对围岩质量能够进行准确合理的评价。

可拓物元理论在地下洞室围岩质量评价中的应用

由于地下洞室围岩力学参数的不确定性和前期地质勘探的随机性,导致地下洞室围岩质量评价存在一定不合理性。而可拓物元理论对分析具有随机性和模糊性的问题具有较大优势,故引入可拓物元理论并通过简单关联函数法确定围岩各影响因素的权重,由此进行围岩质量评价。在新疆布伦口-公格尔水电站地下洞室围岩评价中的应用表明,与其他方法相比,该方法具有较高的精确性。

基于主成分分析法的可拓理论在围岩质量评价中的应用

根据可拓工程理论,以布伦口~公格尔水电站地下洞室4个典型标段为例,建立改进的围岩评价物元模型。考虑实际工程中主客观因素对围岩质量评价指标权重的影响,将主成分分析赋权法应用到理论当中。研究结果表明,与其他围岩评价方法结果相比,改进后的可拓理论的围岩质量评价结果能够满足实际工程需要,并且能够为围岩质量进行科学评价提供理论依据。

基于理想点法与组合赋权的围岩质量评价模型

为了克服围岩质量评价结果的模糊性和随机性对隧道安全的影响,首先遴选了围岩的单轴抗压强度、岩石质量指标、岩体完整性系数、地下水发育状态、岩体声波速度和结构面走向与洞轴线夹角6个指标,建立了基于层次分析法、熵权法和拉格朗日乘子法的各个指标的权重计算方法,并采用理想点法构建了隧道围岩质量的评价模型;然后将该模型运用到布伦口-公格尔水电站地下洞室4个标段的围岩质量评价中。通过对比发现,计算出的结果与现场实测数据基本吻合,说明所建立的围岩质量评价模型为隧道围岩质量评价提供了新方法。

基于粗糙集的隧道围岩质量可拓学评价

将粗糙集理论与隧道岩体质量评价相结合,把权系数问题转化为粗糙集中属性重要性评价问题,建立了关于隧道岩体质量评价的关系数据模型。通过实际隧道岩体质量等级的权系数计算,对隧道岩体质量进行了基于粗糙集的隧道围岩质量可拓学评价,并将评价结果与实际的评价结果对比分析,认为基于粗糙集的隧道围岩质量可拓学评价能反映隧道岩体的工程特性。

工程因素对施工期地下洞室围岩质量影响分析

地下工程规模扩大化和布置形式复杂化,以及人为改造因素对围岩质量影响日益显著,因此,准确评价工程岩体质量,需考虑自然因素和工程因素的综合影响。其中工程因素应作为自然因素围岩质量体系的修正条件予以考虑。以大岗山水电站地下厂房区为例,尝试分析施工期工程因素对围岩质量的影响,首先归纳了工程因素主要类型及其对围岩质量的影响,藉此选取针对性的评价指标对围岩质量予以劣化效应定量化表示及工程时效性、功能性与支护补强的关联分析;此后,基于相关技术要求,提出了施工期分层次、围岩分类体系构建流程,为实现工程因素劣化作用的定量表示及其在施工期围岩评价体系中的作用提供了理论基础。对工程因素与围岩质量评价体系的影响作用等研究具有一定启迪意义。

基于集对分析的可拓学方法在地下洞室围岩分类中的应用

针对评价洞室围岩质量3种传统方法(RMR法、Q法、HC法),结合可拓学理论,建立各自围岩质量评价的物元模型。首先采用层次分析法对各模型中的评价因素予以分级,确定各指标的权重及其与围岩级别的关联度;然后利用集对分析法对各模型在综合评价中的关联因子予以确定,形成洞室围岩质量多层次综合评价模型;最后将该模型应用于西南某大型水电站地下洞室围岩质量评价中,计算结果与现场评价结果较吻合。研究结果表明:该模型将传统评价方法进行了有机结合,最大限度降低了各方法的缺陷性,可较好地反映洞室岩体的质量等级,对洞室围岩分级具有一定指导意义。

隧洞围岩力学参数综合估算方法的应用研究

针对目前隧洞围岩力学参数估算方法缺少横向对比的缺憾,本文推荐采用力学参数综合估算方法对待评区围岩进行参数估算。首先对目前常用的行业规范法、拟合公式法、经验准则法等力学参数估算法进行了详细归纳、汇总,并指出各自在应用中需注意的问题、确定方法等,藉此,以某水利水电隧洞0+105 m^0+132 m段为研究对象,基于现场围岩结构特征素描结果进行围岩质量评价,进而实现应用行业规范法、拟合公式法、经验准则法对待评围岩力学参数的估算,并应用横向关联对照分析方法推荐了力学参数的取值结果。经与原位测试与室内试验结果推荐值对比发现,本文采用的力学参数综合估算方法结果与其取值大小、范围均较吻合,验证了该方法的合理性。对于隧洞围岩力学参数的快速、准确估算具有一定借鉴意义。

一种气动凿岩机随钻探测设备的研发

气动凿岩机是山岭隧道开挖中较为常见的凿岩机械,但使用时往往伴随水害和泥害发生。研究发现,气动凿岩机在凿岩过程中会产生大量的炮眼钻进信息,如钻进速度、振动强度、冲击力等,这些钻进信息能够综合反映围岩的质量情况,是围岩质量评价和不良地质体识别的重要参考依据。为有效采集此类炮眼钻进信息,文章设计研发了一种气动凿岩机的随钻探测设备,在隧道现场测试中该设备可以利用位移传感器、加速度传感器、冲击力传感器等各类高精度传感器有效获取炮眼钻进信息,从而为进一步分析钻进信息做准备。

钻爆法隧道智能建造技术研究综述与展望

首先,概述智能建造的基本内涵,即采用新一代信息技术、人工智能技术和机器人技术,构建智能超前地质预报、智能围岩质量评价、智能设计、智能施工、工程智能管理的多系统协同控制的隧道建造新模式。其次,从智能超前地质预报、智能围岩质量评价(钻进参数、数字图像、三维激光扫描点云等)、智能设计(信息化和数字化支护参数设计、智能化生成式设计方法等)、智能施工(施工工法工艺、施工装备等)、智能建造协同管理平台5个方面总结钻爆法隧道智能建造技术的研究现状。最后,从以下方面对智能建造今后的发展前景和方向进行展望:需构建与钻爆法隧道智能建造相适应的智能算法和模型;探索智能建造条件下隧道围岩响应规律和支护力学特性;发展考虑时间效应的隧道围岩整体稳定性评价方法和支护体系一体化设计方法;研制自感知、自适应、自决策的谱系化、多功能智能装备;形成更为安全、高效、经济的隧道智能建造标准化工法工艺;开发覆盖面更广、功能更强大、智能化水平更高的协同管理平台。