隧道岩爆烈度判别的靶心贴近度法及应用

王 昊

（四川公路桥梁建设集团有限公司公路隧道分公司，四川成都 610200）

隧道岩爆烈度判别的靶心贴近度法及应用

王 昊

（四川公路桥梁建设集团有限公司公路隧道分公司，四川成都 610200）

岩爆严重威胁着隧道的安全生产。为了判别隧道岩爆烈度，本文选取围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度比σθ/σc、岩石单轴抗压强度与单轴抗拉强度比σc/σt和弹性能量指数WET评判指标，基于层次分析法和靶心贴近法建立了隧道岩爆烈度的判别模型。工程实例结果表明，基于靶心贴近法的岩爆烈度分类结果准确，具有良好的工程应用前景。

岩爆烈度；靶心贴近度；关联函数；权重；综合判别

1 前言

岩爆是在高地应力地区地下工程开挖过程中常见的一种动力灾害现象，极具灾难性和突发性，容易造成设备损坏和人员伤亡。2014年3月9日，云南独龙江公路隧道内发生因岩爆造成的岩石坍塌事故，3名施工人员不幸遇难。对岩爆烈度进行准确判别是其防治的关键。本文将靶心贴近度法引入隧道岩爆烈度分级中并进行了工程应用，取得了良好的效果。

2 岩爆烈度评判指标及分级标准

选取围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度比σθ/σc、岩石单轴抗压强度与单轴抗拉强度比σc/σt和弹性能量指数WET作为隧道岩爆烈度评判指标，根据王元汉[1]建立的岩爆烈度评价标准，将岩爆烈度分为4个等级，见表1。

表1 岩爆烈度分级标准

3 基于层次分析法和靶心贴近法的岩爆烈度判别

3.1 基于区间关联函数的靶心贴近法

设有m个样本，n个评价指标，记第i个样本在第j个指标下的属性值为xij。将评价对象分成p个评价类，在第j个指标的取值区间内插入p-1个分点，将其分为P个子区间，即： [aj0, aj1]，…，[ajk-1,ajk]，…，[ajp-1,ajp]。则第i个对象在第j个指标下关于第k个评价类[ajk-1,ajk]的关联函数为[2,3]：

关联函数值越大，说明属性值越接近分类区间的中点。判别准则如下：

j=1,2,…,n; k=1,2,…,p)。将uij作为评价类的靶心坐标，则第i个评价样本的靶心为：ui1, ui2, …,uin。设第i个评价样本关于第k个评价类的靶心贴近度为：

式中，wij表示第i个评价样本关于第j个指标的权重。若则第i个评价样本属于第k*个评价类。

3.2 工程应用

本文选取不同隧道岩石试样进行的实验室实测数据进行岩爆烈度等级判定，采用层次分析法计算得出三个指标的权重均为 0.33，并依据靶心贴近法的原理，计算各试样在岩爆烈度不同等级下的靶心贴近度，最终确定 3个样本的岩爆烈度类别，判别结果见表2。由表2可知，采用靶心贴近法计算的3个样本的判别结果与实际情况一致。因此，本文方法能够很好的满足工程应用需要，具有一定的实用性。

表2 样本实测数据及岩爆烈度判定结果

4 结论

为了科学有效地预防隧道岩爆的发生，本文将靶心贴近度法引入隧道岩爆烈度分类中，以单指标关联函数的最大值作为样本的靶心坐标，根据样本与靶心的贴近度进行样本的分类。工程实例应用表明该方法判别结果准确，符合工程实际情况，为隧道岩爆烈度判定提供了一种有效的新途径。

[1]王元汉,李卧东,李启光,等.岩爆预测的模糊数学综合评判方法[J].岩石力学与工程学报，1998,17(5):493-501.

[2]刘磊磊,张绍和,王晓密,等.变权靶心贴近度在岩爆烈度预测中的应用[J].爆炸与冲击,2015,35(1):43-50.

[3] 夏连学,张慧颖.变权靶心贴近度在膨胀土分类中的应用[J].长安大学学报:自然科学版,2008,28(4):32-34.

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1007-6344（2015）09-0314-01