破碎巖體洞室穩(wěn)定性模糊綜合評(píng)判-論文.pdf

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1、第33卷第3期四JII水力發(fā)電Vo1．33，No．32014年6月SiehuanWaterPowerJun．，2014破碎巖體洞室穩(wěn)定性模糊綜合評(píng)判楊野，王舟(重慶市水利電力建筑勘察設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)勘查一所，重慶江北400000)摘要：水利水電工程中，當(dāng)水工地下洞室不得不穿越斷層破碎帶時(shí)，分析圍巖穩(wěn)定性并提出建議是進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的必要條件之一。模糊綜合評(píng)判法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于巖土工程中用以評(píng)判巖土體的穩(wěn)定性。以渡口壩水電站引水隧洞穿越的斷層破碎帶實(shí)際工況為例，以模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ)，從圍巖巖體特征、圍巖巖體構(gòu)造、洞室埋

2、深、水文地質(zhì)條件以及地質(zhì)構(gòu)造等級(jí)5個(gè)方面出發(fā)，分為2個(gè)層次，總共7個(gè)因子，建立了評(píng)判模型，確定了各因素等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)重。根據(jù)最大隸屬度原則，計(jì)算得到洞室開挖時(shí)的穩(wěn)定性等級(jí)，用以評(píng)判其穩(wěn)定性，取得了較好地效果。關(guān)鍵詞：斷層破碎帶；地下洞室穩(wěn)定性；模糊綜合評(píng)判；渡口壩水電站中圖分類號(hào)：TV7；[TV221．2]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1001-2184(2014)034)092-05西南地區(qū)多崇山峻嶺，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，在水利具有“模糊性”事物的系統(tǒng)分析方法。它是一種水電工程建設(shè)中，常常不可避免地會(huì)遇到斷層、褶以模糊推理

3、為主的定性與定量相結(jié)合、精確與非皺等地質(zhì)構(gòu)造。在這些構(gòu)造作用下形成的破碎巖精確相統(tǒng)一的分析評(píng)判方法。由于該方法在處理體往往會(huì)對(duì)工程造成不可忽視的影響。當(dāng)水工隧各種難以用精確數(shù)學(xué)方法描述的復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題方洞開挖遇到這些不良地質(zhì)狀況時(shí)，其對(duì)地下洞室面所表現(xiàn)出的獨(dú)特的優(yōu)越性，近年來(lái)已在許多學(xué)圍巖穩(wěn)定性的影響具有決定性的作用。科領(lǐng)域中得到了十分廣泛的應(yīng)用。目前評(píng)判洞室穩(wěn)定性的方法有工程類比法、1．1理論基礎(chǔ)塊體平衡理論法、解析法及數(shù)值模擬法等，但這些1．1．1隸屬度方法自身均存在優(yōu)點(diǎn)及局限性。如工程類比法無(wú)隸屬度屬于模糊

4、評(píng)判函數(shù)中的概念：模糊綜法用于特殊地質(zhì)條件下的穩(wěn)定性分析；塊體理論合評(píng)判是對(duì)受多種因素影響的事物做出全面評(píng)判法由于巖體中各類結(jié)構(gòu)面的分布規(guī)律和幾何形態(tài)的、一種十分有效的多因素決策方法，其特點(diǎn)為評(píng)千差萬(wàn)別，不易準(zhǔn)確把握，結(jié)構(gòu)面也并不是全部為判結(jié)果不是絕對(duì)地肯定或否定，而是以一個(gè)模糊平面，這些條件往往與塊體理論的假定存在差異，集合來(lái)表示。從而使該方法的應(yīng)用受到了很大的限制；解析法若所研究的范圍中的任一元素，都有一的局限性在于很難建立一個(gè)與復(fù)雜的工況條件相個(gè)數(shù)A()∈(0，1)與之對(duì)應(yīng)，則稱A為上的模同的模型以及相對(duì)

5、應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)；而應(yīng)用數(shù)值模糊集，A()稱為對(duì)A的隸屬度。當(dāng)在中變擬方法，由于破碎巖土內(nèi)部巖土體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部動(dòng)時(shí)，A()就是一個(gè)函數(shù)，稱為A的隸屬函數(shù)]。強(qiáng)度隨空間變化較大，參數(shù)獲取較為困難，并且采1．1．2權(quán)重用模擬試驗(yàn)又存在取樣困難、尺寸效應(yīng)等問(wèn)權(quán)重是一個(gè)相對(duì)的概念，系針對(duì)某一指標(biāo)而題，。言。某一指標(biāo)的權(quán)重是指該指標(biāo)在整體評(píng)判中的為此，筆者采用模糊綜合評(píng)判法用以評(píng)判破相對(duì)重要程度。權(quán)重是要從若干評(píng)判指標(biāo)中分出碎巖體洞室開挖的穩(wěn)定性。該方法所具有的系統(tǒng)輕重，一組評(píng)價(jià)指標(biāo)體系相對(duì)應(yīng)的權(quán)重組成了權(quán)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能較

6、好地解決模糊的、難以量化的問(wèn)重體系J。題，適用于各種非確定性問(wèn)題的解決]。1．1．3最大隸屬度1模糊綜合評(píng)判法在模糊綜合評(píng)判中，每個(gè)等級(jí)都有相應(yīng)的隸該方法是一種運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)原理分析和評(píng)判屬度，各個(gè)隸屬度中的最大值表示該模糊綜合評(píng)收稿日期：2013-12—11判所處的等級(jí)，這就是最大隸屬度原則]。圈SichuanWaterPower第33卷總第166期四川水力發(fā)電2014年6月影響因子，記為n2=(02l，口22)。中定義為四個(gè)等級(jí)，分別為：危險(xiǎn)、比較危險(xiǎn)、比較上述7個(gè)因子對(duì)洞室的穩(wěn)定性具有決定性作安全及安全(表

7、1)。這里的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于各個(gè)因用，各個(gè)因子都存在不同的級(jí)別，這些不同的級(jí)別子來(lái)說(shuō)其意義在于對(duì)穩(wěn)定性影響的程度。對(duì)洞室安全的影響一一對(duì)應(yīng)且各有不同，在本文2．2．1圍巖巖體特征影響因素表1圍巖巖體特征因素等級(jí)確定表洞身圍巖為須家河上亞組巖屑長(zhǎng)石砂巖、泥巖體構(gòu)造多呈碎塊狀。圍巖類別為Ⅳ一V類。巖與泥質(zhì)粉砂巖、頁(yè)巖不等厚互層。由于該段受2．2．2圍巖巖體構(gòu)造的影響因素到Fl逆斷層，F(xiàn)2、F3正斷層的影響，形成了較大由于斷層的發(fā)育導(dǎo)致巖體破碎，在構(gòu)造應(yīng)力的斷層破碎帶及影響帶。破碎帶物質(zhì)為碎裂巖、的作用下巖層拉裂滑動(dòng)，形

8、成次一級(jí)的節(jié)理裂隙，角礫巖及糜棱巖；影響帶為碎塊巖、碎裂巖。巖體故巖體整體構(gòu)造較差。此時(shí)，巖體的構(gòu)造可由巖破碎，穩(wěn)定性差。圍巖的強(qiáng)度和剛度均極差，圍巖體的完整程度和結(jié)構(gòu)面的狀態(tài)共同體現(xiàn)(表2)。表2巖體構(gòu)造等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)確定表2．2．3水文地質(zhì)條件零星，厚度薄、水量有限，僅具象征意義?？λ固販y(cè)區(qū)碎屑巖分布區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，地下水為測(cè)區(qū)主要地下水類型，主要賦存于寒武系～水類型主要為第四系孔隙