隧道巖爆烈度判別的靶心貼近度法及應用

王 昊

（四川公路橋梁建設集團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用

王 昊

（四川公路橋梁建設集團有限公司公路隧道分公司，四川成都 610200）

巖爆嚴重威脅著隧道的安全生產。為了判別隧道巖爆烈度，本文選取圍巖最大切向應力與巖石單軸抗壓強度比σθ/σc、巖石單軸抗壓強度與單軸抗拉強度比σc/σt和彈性能量指數WET評判指標，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。工程實例結果表明，基于靶心貼近法的巖爆烈度分類結果準確，具有良好的工程應用前景。

巖爆烈度；靶心貼近度；關聯函數；權重；綜合判別

1 前言

巖爆是在高地應力地區地下工程開挖過程中常見的一種動力災害現象，極具災難性和突發性，容易造成設備損壞和人員傷亡。2014年3月9日，云南獨龍江公路隧道內發生因巖爆造成的巖石坍塌事故，3名施工人員不幸遇難。對巖爆烈度進行準確判別是其防治的關鍵。本文將靶心貼近度法引入隧道巖爆烈度分級中并進行了工程應用，取得了良好的效果。

2 巖爆烈度評判指標及分級標準

選取圍巖最大切向應力與巖石單軸抗壓強度比σθ/σc、巖石單軸抗壓強度與單軸抗拉強度比σc/σt和彈性能量指數WET作為隧道巖爆烈度評判指標，根據王元漢[1]建立的巖爆烈度評價標準，將巖爆烈度分為4個等級，見表1。

表1 巖爆烈度分級標準

3 基于層次分析法和靶心貼近法的巖爆烈度判別

3.1 基于區間關聯函數的靶心貼近法

設有m個樣本，n個評價指標，記第i個樣本在第j個指標下的屬性值為xij。將評價對象分成p個評價類，在第j個指標的取值區間內插入p-1個分點，將其分為P個子區間，即： [aj0, aj1]，…，[ajk-1,ajk]，…，[ajp-1,ajp]。則第i個對象在第j個指標下關于第k個評價類[ajk-1,ajk]的關聯函數為[2,3]：

關聯函數值越大，說明屬性值越接近分類區間的中點。判別準則如下：

j=1,2,…,n; k=1,2,…,p)。將uij作為評價類的靶心坐標，則第i個評價樣本的靶心為：ui1, ui2, …,uin。設第i個評價樣本關于第k個評價類的靶心貼近度為：

式中，wij表示第i個評價樣本關于第j個指標的權重。若則第i個評價樣本屬于第k*個評價類。

3.2 工程應用

本文選取不同隧道巖石試樣進行的實驗室實測數據進行巖爆烈度等級判定，采用層次分析法計算得出三個指標的權重均為 0.33，并依據靶心貼近法的原理，計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個樣本的巖爆烈度類別，判別結果見表2。由表2可知，采用靶心貼近法計算的3個樣本的判別結果與實際情況一致。因此，本文方法能夠很好的滿足工程應用需要，具有一定的實用性。

表2 樣本實測數據及巖爆烈度判定結果

4 結論

為了科學有效地預防隧道巖爆的發生，本文將靶心貼近度法引入隧道巖爆烈度分類中，以單指標關聯函數的最大值作為樣本的靶心坐標，根據樣本與靶心的貼近度進行樣本的分類。工程實例應用表明該方法判別結果準確，符合工程實際情況，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.巖爆預測的模糊數學綜合評判方法[J].巖石力學與工程學報，1998,17(5):493-501.

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

[3] 夏連學,張慧穎.變權靶心貼近度在膨脹土分類中的應用[J].長安大學學報:自然科學版,2008,28(4):32-34.

U45

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1007-6344（2015）09-0314-01