基於不確定性理論的隧道地質災害評價方法

2023-01-25 00:36:03 字數 1303 閱讀 2874

在隧道工程建設過程中,隧道工程地質災害的影響因素和影響機理存在明顯的不確定性,傳統的確定性分析方法難以體現這一特點。因此,開展基於不確定性理論的隧道地質災害評價方法研究具有重要的理論與工程實際意義。

為此,本文針對圍岩質量分級和隧道工程塌方、岩爆、岩溶突水等隧道工程地質災害問題,引入組合評價方法、集對分析方法、d-s證據理論以及區間非概率可靠性方法等不確定性分析方法,根據圍岩質量分級特徵和不同的隧道工程地質災害特徵分別建立出了與其相適應的不確定性分析與評價方法。本文首先對隧道圍岩質量分級方法進行研究。

針對現有隧道圍岩質量分級方法評價結果存在的非一致性問題,引入組合評價思想,選取多種已有圍岩質量分級方法作為基礎分級方法,建立出融合各基礎分級方法優點的隧道圍岩質量分級組合評價計算模型。然後考慮到不同基礎分級方法評價指標的物理意義和量綱不同,本文建立出評價指標的標準化方法,使不同基礎分級方法評價結果具有可比性,以解決組合評價計算模型的組合計算方法問題。

並針對不同基礎分級方法評價結果的合理性存在差異的特點,引入漂移度概念,建立出基礎分級方法合理程度的度量方法,並在此基礎上提出基礎分級方法權重分配的合理確定方法,進而建立出基於漂移度的隧道圍岩質量分級組合評價方法。對於隧道塌方研究問題,本文首先在深入研究山嶺隧道塌方風險影響因素的基礎上確定出主要影響因素,並建立隧道塌方風險的二級綜合評價模型。

然後,針對各評價指標確定與不確定性資訊並存的特點,引入集對分析理論,建立出聯絡度評價矩陣,從同

一、差異和對立三個方面全面刻畫被評價指標與各風險等級的同一對立程度;同時,考慮到各評價指標重要程度的不確定性、專家認知的侷限性以及專家可信度的差異性,建立基於群組決策不確定型層次分析的權重確定方法,進而建立出山嶺隧道塌方風險的集對分析方法。然後,本文對隧道的岩爆災害**方法進行研究。

首先選取多個單一岩爆判據建立岩爆復合判據,以體現圍岩應力狀態、岩石的岩性以及岩石儲存的彈性應變能等因素對岩爆發生可能性和烈度的影響。然後針對多個岩爆判據資訊融合時的特點,引入d-s證據理論建立多個岩爆判據的合成規則,其既能體現各岩爆判據之間資訊的一致性,也能夠考慮各岩爆判據之間資訊的衝突性。

此外針對現有基本概率分配函式確定方法存在的不足,並考慮到岩爆判據分級標準具有明顯的區間特性,引入區間數距離定義並對其數學定義進行改進,建立出基於區間數距離的基本概率分配函式確定方法。從而最終建立出基於d-s證據理論的隧道岩爆**方法。

此外,本文對剪下破壞模式下的隧道掌子面防岩溶突水安全厚度進行了研究。首先對不同初始地應力場類別下的地應力特徵進行分析,從而為隧道掌子面岩牆抗剪下破壞時剪下面上法向應力的確定方法提供客觀合理的依據。

隧道開挖會造成圍岩應力的重分布,隧道開挖前後的圍岩應力狀態存在明顯不同,本文基於這一特徵建立出掌子面岩溶突水剪下破壞模式下的剪下面法向應力計算方法。。

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