基于功效系数法的隧道围岩分级研究参考.doc

基于功效系数法的隧道围岩分级研究 摘要：隧道围岩分级是当今隧道工程稳定性评价中应用最多、最广泛的、实践经验丰富而又简单实用的分析模型，它可以正确的指导设计、合理制定施工方案，是隧道围岩稳定性评价的基础。而功效系数法是国际上常用的一种反映多指标、综合分析的定量评价方法,它能够根据评价对象的特点,制订不同侧面的多个评价目标,对多个变量进行分析判断。俩者可以结合在一起共同判定对围岩的各项稳定性就行预测，也可以通过功效系数法对围岩的分级进行更全面的判定。 关键词：功效系数法；隧道围岩分级； 岩爆；围岩失稳 引言 在现在的科技迅速发展下，人类正在下地下、海洋和宇宙空间开发。国际隧道协会提出了“大力开发地下空间，开始人类新穴居时代”的口号。我国隧道施工技术水平也在飞行的进步，并开始迅速的应用于铁路、公路等工程中。所以，隧道的安全问题也越来越多，成为工程施工中广泛的关注的话题。隧道可能发生灾难有火灾，涌水，塌方等。 隧道按其功能可分为国防隧道、水电隧道、探矿隧道、铁路隧道和公路隧道等。各类隧道的工程特点及对隧道围岩稳定性的要求是不同的。在公路隧道的建设过程中,隧道安全是关系工程质量和工程进度的重要问题,围岩失稳灾害事故一旦发生,往往会造成严重后果。隧道最根本的安全问题是围岩的稳定性,因此应确定合理的隧道围岩稳定性评价方法,建立围岩失稳风险预警模型,对围岩的危险性做出准确预测预报,是保证在隧道施工过程中出现险情时能及时采取有效支护措施,防患于未然的基础。 隧道围岩分级是隧道工程中研究的重要内要，是保证设计正确的基础，也是保证施工顺利进行的基础。而功效系数法功效系数法又叫功效函数法，它是根据多目标规划原理，对每一项评价指标确定一个满意值和不允许值，以满意值为上限，以不允许值为下限．计算各指标实现满意值的程度，并以此确定各指标的分数，再经过加权平均进行综合，从而评价被研究对象的综合状况。是国际上常用的一种反映多指标、综合分析的定量评价方法,它能够根据评价对象的复杂性,制订不同侧面的多个评价目标,对多个变量进行分析判断。该方法具有规范、节约和不受各种主观因素干扰等特点,能够通过精确的计量模型,比较客观、公正地判断出评价对象的状况。同时具有很强的可操作性,不失为一种简便、易行、有效的预警评价方法。将功效系数法应用于隧道围岩的稳定性评价可以实现对隧道围岩危险性做出准确的判断，做出的围岩失稳风险预警，预防围岩失稳灾害的发生，便于现场及时采取相应的工程措施。 2功效系数法的原理 功效系数法首先要确定所研究对象的的多个指标的功效系数值，然后根据每个指标的权数计算出其对应的归一化权重系数，最后综合各个指标的功效系数值和对应的归一化权重系数计算出评价对象的总功效系数值。通过评价所研究对象的总功效系数值，就可以得出所研究对象的综合状况，达到评价预测的目的。功效系数法的详细的评价过程如下： （1）筛选出所评价对象的指标因素 影响所研究对象的指标因素可能有很多，功效系数法要求所筛选出的指标要具有代表性，对研究对象影响很小的因素要剔出指标体系。保证功效系数法的指标不能有重复，要能够全面的反映研究对象的综合性状况。不可偏其一面。只有这样，才能保证功效系数法评价的全面性和公正性，确保测评的有效性。 （2）确定其各项指标因素的不允许值和满意值 所谓的指标的满意值，就是指标因素能够达到最高值；指标的不允许值，是各个指标因素范围之内的最低值。 （3）计算出各个指标因素的各自的功效系数值 根据指标值与其对应的功效系数值的关系，可以将研究对象的指标分为四类：第一种，单项的功效系数值随对应的指标的值的增大而增大，那么这个指标就是极大型变量。第二种，单项的功效系数值随对应的指标的值得增大而减小，那么这个指标就是极小型变量。第三种，单项的功效系数值在对应的指标的值取一个特定的点，取得最大值时，那么这个指标就是稳定型变量。第四种，单项的功效系数值在对应的指标的值在一个特定的范围，取得最大值时，那么这个指标是区间型变量。 下面介绍各个指标对应的功效系数值的计算方法。 四种变量对应有不同的计算公式： 第一，极大型变量对应的功效系数值的计算公式 （1） 公式中，是第个极大型变量对应的功效系数值，是第个极大型变量的实际值，是第个极大型变量的满意值，是第个极大型变量的不允许值。 第二，极小型变量所对应的功效系数的计算公式 （2） 第三，稳定型变量所对应的功效系数值的计算公式 （3） 第四，区间型变量所对应的功效系数的计算公式 （4） 公式中，是第个区间型变量所对应的单项功效系数值。是区间型变量在能让对应的单项功效系数值取得最大值的区间内的最大值。是区间型变量在能让对应的单项功效系数值取