基于模糊理论的铣挖隧道围岩质量分级方法

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1、学校代号10532学号S150100165分类号U451+.2密级公开硕士学位论文基于模糊理论的铣挖隧道围岩质量分级方法学位申请人姓名李树林培养单位湖南大学导师姓名及职称曹文贵教授学科专业土木工程研究方向地下结构与隧道工程论文提交日期2018年5月25日学校代号：10532学号：S150100165密级：公开湖南大学硕士学位论文基于模糊理论的铣挖隧道围岩质量分级方法学位申请人姓名：李树林导师姓名及职称：曹文贵教授培养单位：土木工程学院专业名称：土木工程论文提交日期：2018年5月25日论文答辩日期：2018年5月28日答辩委员会主席：赵明华教授Aclassificatio

2、nmethodofsurroundingrockmassqualityfortunnelexcavatedbyroadheaderbasedonfuzzytheorybyLIShulinB.E.(ChangshaUniversityofScience&Technology)2015AThesisSubmittedinPartialSatisfactionoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringinCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervi

3、sorProfessorCAOWenguiMay,2018基于模糊理论的铣挖隧道围岩质量分级方法摘要铣挖隧道围岩质量分级是隧道铣挖施工适应性评价的重要依据。它对隧道施工方法选择、设备选型、施工进度与施工成本而言至关重要。因此，有必要考虑铣挖施工方法适应性对围岩质量分级方法进行研究，具有重要的理论与工程实际意义。为此，本文将运用模糊理论，在探讨铣挖施工方法影响因素的基础上，对铣挖施工隧道围岩质量分级进行研究。首先，基于隧道铣挖瞬时切割速率可以综合反映围岩岩性条件与施工机械设备对该施工方法适应性影响的特点，选取铣挖瞬时切割速率作为围岩分级标准的量化指标，然后，考虑其影响的模糊

4、不确定性，采用FCM聚类分析方法对大量工程实测铣挖瞬时切割速率值进行分类，建立出铣挖施工隧道围岩质量分级标准。然后，在全面探讨铣挖施工方法影响因素的基础上，考虑影响因素的模糊性和层次性特点，建立出铣挖施工隧道围岩质量分级的三级模糊综合评价模型，并提出了诸如连续型和离散型评价指标隶属度及其权重向量等模型参数确定方法，同时，为减小隶属度和权重确定的主观性，提出了确保隶属度和权重确定的客观性与合理性的相应策略。该模型考虑因素全面，且尽最大可能减小主观因素的干扰，确保了模型具有良好的可操作性。为使围岩质量分级模型具有更好的实用性，选取围岩岩性条件与施工机械设备因素中最为重要且通过

5、常规测试手段便可获取的岩石单轴抗压强度、岩体在质量指标以及悬臂式掘进机截割功率等作为分级指标，并考虑其模糊不确定性，引入可反映分级指标与围岩质量等级之间非线性关系的模糊推理方法，建立出基于模糊推理的铣挖施工隧道围岩质量分级模型。该模型参数简单易获取，且尽最大限度利用已有工程实测数据或工程经验，确保了模型具有较好的实用性与合理性。最后，通过两个工程实例分析，表明了本文所建立的两个铣挖施工隧道围岩质量分级模型均具有一定的合理性与可行性。关键词：隧道；铣挖施工方法；围岩质量分级；瞬时切割速率；FCM聚类；三级模糊综合评价；模糊推理II硕士学位论文AbstractSurround

6、ingrockqualitygradingisanimportantbasisforadaptabilityevaluationofthetunnelmillingexcavationmethod.Theadaptabilityofthisconstructionmethodisveryimportantfortheconstructionmethodselection,equipmentselection,constructionscheduleandconstructioncostoftunnelexcavationwithroadheader.Therefore,i

7、tisnecessarytoconsidertheadaptabilityofthetunnelmillingexcavationmethodtostudythequalityclassificationofsurroundingrock,aswellasithasimportanttheoreticalandpracticalsignificance.Forthisreason,basedondiscussingtheinfluencingfactorsofthetunnelmillingexcavationmethod,t