破碎岩体洞室稳定性模糊综合评判-论文.pdf

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1、第33卷第3期四JII水力发电Vo1．33，No．32014年6月SiehuanWaterPowerJun．，2014破碎岩体洞室稳定性模糊综合评判杨野，王舟(重庆市水利电力建筑勘察设计研究院地质勘查一所，重庆江北400000)摘要：水利水电工程中，当水工地下洞室不得不穿越断层破碎带时，分析围岩稳定性并提出建议是进行设计工作的必要条件之一。模糊综合评判法已经被广泛应用于岩土工程中用以评判岩土体的稳定性。以渡口坝水电站引水隧洞穿越的断层破碎带实际工况为例，以模糊数学为理论基础，从围岩岩体特征、围岩岩体构造、洞室埋

2、深、水文地质条件以及地质构造等级5个方面出发，分为2个层次，总共7个因子，建立了评判模型，确定了各因素等级标准和权重。根据最大隶属度原则，计算得到洞室开挖时的稳定性等级，用以评判其稳定性，取得了较好地效果。关键词：断层破碎带；地下洞室稳定性；模糊综合评判；渡口坝水电站中图分类号：TV7；[TV221．2]文献标识码：B文章编号：1001-2184(2014)034)092-05西南地区多崇山峻岭，地质构造复杂，在水利具有“模糊性”事物的系统分析方法。它是一种水电工程建设中，常常不可避免地会遇到断层、褶以模糊推理

3、为主的定性与定量相结合、精确与非皱等地质构造。在这些构造作用下形成的破碎岩精确相统一的分析评判方法。由于该方法在处理体往往会对工程造成不可忽视的影响。当水工隧各种难以用精确数学方法描述的复杂系统问题方洞开挖遇到这些不良地质状况时，其对地下洞室面所表现出的独特的优越性，近年来已在许多学围岩稳定性的影响具有决定性的作用。科领域中得到了十分广泛的应用。目前评判洞室稳定性的方法有工程类比法、1．1理论基础块体平衡理论法、解析法及数值模拟法等，但这些1．1．1隶属度方法自身均存在优点及局限性。如工程类比法无隶属度属于模糊

4、评判函数中的概念：模糊综法用于特殊地质条件下的稳定性分析；块体理论合评判是对受多种因素影响的事物做出全面评判法由于岩体中各类结构面的分布规律和几何形态的、一种十分有效的多因素决策方法，其特点为评千差万别，不易准确把握，结构面也并不是全部为判结果不是绝对地肯定或否定，而是以一个模糊平面，这些条件往往与块体理论的假定存在差异，集合来表示。从而使该方法的应用受到了很大的限制；解析法若所研究的范围中的任一元素，都有一的局限性在于很难建立一个与复杂的工况条件相个数A()∈(0，1)与之对应，则称A为上的模同的模型以及相对

5、应的目标函数；而应用数值模糊集，A()称为对A的隶属度。当在中变拟方法，由于破碎岩土内部岩土体结构复杂，内部动时，A()就是一个函数，称为A的隶属函数]。强度随空间变化较大，参数获取较为困难，并且采1．1．2权重用模拟试验又存在取样困难、尺寸效应等问权重是一个相对的概念，系针对某一指标而题，。言。某一指标的权重是指该指标在整体评判中的为此，笔者采用模糊综合评判法用以评判破相对重要程度。权重是要从若干评判指标中分出碎岩体洞室开挖的稳定性。该方法所具有的系统轻重，一组评价指标体系相对应的权重组成了权性强的特点，能较

6、好地解决模糊的、难以量化的问重体系J。题，适用于各种非确定性问题的解决]。1．1．3最大隶属度1模糊综合评判法在模糊综合评判中，每个等级都有相应的隶该方法是一种运用模糊数学原理分析和评判属度，各个隶属度中的最大值表示该模糊综合评收稿日期：2013-12—11判所处的等级，这就是最大隶属度原则]。圈SichuanWaterPower第33卷总第166期四川水力发电2014年6月影响因子，记为n2=(02l，口22)。中定义为四个等级，分别为：危险、比较危险、比较上述7个因子对洞室的稳定性具有决定性作安全及安全(表

7、1)。这里的等级标准对于各个因用，各个因子都存在不同的级别，这些不同的级别子来说其意义在于对稳定性影响的程度。对洞室安全的影响一一对应且各有不同，在本文2．2．1围岩岩体特征影响因素表1围岩岩体特征因素等级确定表洞身围岩为须家河上亚组岩屑长石砂岩、泥岩体构造多呈碎块状。围岩类别为Ⅳ一V类。岩与泥质粉砂岩、页岩不等厚互层。由于该段受2．2．2围岩岩体构造的影响因素到Fl逆断层，F2、F3正断层的影响，形成了较大由于断层的发育导致岩体破碎，在构造应力的断层破碎带及影响带。破碎带物质为碎裂岩、的作用下岩层拉裂滑动，形

8、成次一级的节理裂隙，角砾岩及糜棱岩；影响带为碎块岩、碎裂岩。岩体故岩体整体构造较差。此时，岩体的构造可由岩破碎，稳定性差。围岩的强度和刚度均极差，围岩体的完整程度和结构面的状态共同体现(表2)。表2岩体构造等级标准确定表2．2．3水文地质条件零星，厚度薄、水量有限，仅具象征意义。喀斯特测区碎屑岩分布区水文地质条件简单，地下水为测区主要地下水类型，主要赋存于寒武系～水类型主要为第四系孔隙