属性数学理论在公路围岩分类中的应用.pdf

第 3 0卷 第 4期 2 0 0 8年 1 2月 湘潭师范学院学报 自然科学版 J o u r n a l o f X ia n g t a n N o r m a l U n iv e r s it y N a t u r a l S c i e n c e E d it io n V o j 3 0 N o 4 De c 2 0 O 8 属性数学理论在公路围岩分类 中的应用 刘金 和 刘金 海2 1 中铁十一局集团 第一 二 程彳 限公司 湖北 疲樊 4 4 1 1 0 4 2 湖南科技大学 能源与安全工程学院 湖南 湘潭 4 1 1 2 0 1 摘要 将属性数学理论与关联 函数相结台 用于公路隧道围岩分类 根据 厶 路隧道围岩稳定性的影响因素和分类标 准 运用属性数学理论建立了 厶 路隧道围岩分类模型 构造 了单指标属性测度函数 用关联函数确定分类指标的权重 依据 置信度识别准则对公路隧道围岩进行分类 并结合实例进行了对比分析 评价结果更为可靠 研究表明 该方法合理可靠 为公路隧道 围岩分类提供 了一种新方法 关键词 公路 隧道 围岩分类 属性综合评价 属性测度 函数 中图分类号 T U 4 5 7 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 2 3 1 2 0 0 8 0 4 0 0 6 7 0 5 隧道围岩分类是指将隧道围岩划分成稳定程度不 同的若干类别 它是确定隧道设计及施工方案和 进行隧道施工地质超前预报的重要依据 长期以来 隧道 围岩分类是公路 铁道 水利等部门亟需解决 的 课题之一 近年来 随着 国民经济的迅猛发展 公路越岭越来越多地采用隧道方案 因此 提供一种可靠 的公路隧道围岩分类方法 具有十分重要的意义 目前公路隧道尉岩分类多采用传统 的工程地质类 比法 该方法的缺点是 只能作定性评判 并且评判 结果受人为因素影响较大 近年来 模糊数学 2 4 神经 网络 在公路隧道 围岩分类 中得到了应用 并取 得了一定的成效 然而 公路隧道围岩分类的难点在于影响因素的不确定性和隐蔽性 以及围岩类别与评 定指标之问关系的不确定性 处理好这些不确定性信息 是公路隧道围岩分类 的关键 为此 本文将属性 数学理论用于公路隧道围岩分类 供 翻翌 实践参考 1 属性综合评价系统 设 评价对象有 几 个评价指标 用 Y IY 2 表示 置 i 1 2 r g 的测量值用 a i 表示 对 X i i l 2 n 有 m个评价等级 则评价空间 C 1 c 2 C i 设 C k 1 2 仇 为第 k 个评价等 级 且第 k 级 比第 k l 级强 记为 C 若 C 1 C 2 称 C l C 2 C 是评价空问 的 一 个有序分割类 6 8 j 1 1 单指标属性测度 若 z z t 表示 的第 i 个指标的测量值t 属于第k 个评价等级c 的程度 且满足 0 f C k 1 t U 1 1 一 k y C t Z 2 z C f 2 f l 则称 为属性测度 简称测度 l 的确定方法建立在其属性测度函数 以表 1 所示的单指标等级划分来 建立属性测度函数 用 以计算单指标属性测度 7 6 玛 管 工 娩 的 道 隧 粱 桥 句 方 究 研 师 程 工 理 肋 人 安 幢 舞 期介 日简 稿者 收作 籀参 2 x 表 l 单指标等级划分 j 0 一 tj g2 i 等级 i 一 2 j 一 笠 1 一 1 2 1 一 一 dl n一 2 一 nl m i 取 戈 或 或 帆一 表 1 中 a 满足a o 1 a l d 如假定 a 0 a f 1 a 诚 令 b 法 d 一 b i k m i n n 一b iA 单指标属性测度函数 t 按式 5 8 确定 f I o 0 t n 一 1 d 2d 0 f 1一 d 1一 d t a i l d l a l I d t t 4 m 0 x 0 t ai k0 一 L d i 2d a i k 一 l d i t 2d n d t t aik 一l di 口 一L d i t 口 一 l d i n 一 1 d t 血 d i di t t a H l d a 一 1一 dl t a i 一 l d l a 一 1 d C 2 C 且满足下式 k 0 m i n l k 1 2 Z 1 1 f 1 则判断评价对象 属于第 k 0 个评价等级 C o 2 指标权重的确定 指标权重可以用简单关联 函数 1 o 来确定 设 2 a k 口 船 6 琥 一 1 2 2 b i k一 a ik 6 访 一 式中 访 n b 为经典域 则 r m a x r 1 3 若 落人的类别越大 对考察对象的影响越大 则该指标应赋予越大的权值 取 f k 1 t 珉 一0 5 1 4 0 5 k r f 口 一0 5 若 落入的类别越大 对考察对象的影响越小 则该指标应赋予越小的权值 取 f m k 1 1 r 秽 征 f 一 0 5 i 0 5 m 一 1 r 0 5 从大到小 当 k o 6 时 0 5 4 0 0 5 判定 o l 属于 类 同理 对 2 l 2 进行评价 将评价结果列于表 3 并与可拓方法的评价结果I 进行比较 4 4评价结果分析 从表 3 j 以看出 其中9个区段的综合属性评价结果与可拓方法评价结果一致 另外有 3 个区段 的评 价结果高于可拓方法的评价结果 综合属性评价的漏判率为0 可见 综合属性评价系统能够成功用于公 70 2 l O 隋 幕 路围岩分类 并且具有较高的精度和泛化能力 表3 公路隧道围岩综合属性测度及分类结果 5 结 语 1 综合属性评价系统具有较高的精度和泛化能力 能够较好的解决多个模糊属性的综合评价问题 为公路隧道 围岩分类提供 了新 的途径和方法 2 用简单关联函数计算分类指标的权重 能够满足现场要求 克服了人为因素对指标权重的影响以 及静态权重对分类结果的影响 3 将属性数学理论用于公路隧道围岩分类还只是初步尝试 本文根据部分工程实例对该方法进行 了验证 取得了较好的效果 希望以后通过收集更多的工程实例进一步验证和推广该方法 参考文献 1 于国新 白明洲 许兆义 铁路隧道围岩努级的知识挖掘 J 铁道学报 2 0 0 7 2 9 4 1 2 5 1 3 0 2 杨小永 伍法权 苏生瑞 公路隧道围岩模糊信息分类的专家系统 J 岩石力学与工程学报 2 0 0 6 2 5 1 1 0 0 1 0 5 3 吴相金 龚建平 公路隧道围岩分类模糊综合评判 J 公路交通科技 2 0 0 7 2 4 1 1 1 8 1 2 0 4 李 围 模糊理论在公路隧道围岩分类中的应用研究 J 公路交通科技 2 0 0 4 2 1 1 1 6 3 6 5 5 刘建民 曹治国 考虑钻孔速率的公路隧道 围岩类别超前分类研究 J 公路交通科技 2 0 0 7 2 4 5 9 9 1 0 2 6 王光远 未确知性及其数学处理 J 哈尔滨建筑工程学院学报 1 9 9 0 2 3 4 5 2 5 8 7 刘开第 吴和琴 庞彦君 等 不确定信息数学处理及应用 M 北京 科学出版社 1 9 9 9 8 刘开第 庞彦军 孙光勇 等 城市环境质量的未确知测度评价 J 系统工程理论与实践 1 9 9 9 1 9 1 2 5 2 5 8 9 李树刚 马 超 王国旗 基于未确知测度理论的矿井通风安全评价 J 北京科技大学学报 2 0 0 6 2 8 2 1 0 1 1 0 3 1 O 黄祥志 佘成学 基于可拓理论的围岩稳定分类方法的研究 J 岩土力学 2 0 0 6 2 7 1 0 1 8 0 0 1 8 0 4 1 1 黄生文 李森林 鲁长亮 改进的可拓方法在隧道围岩分级中的应用 J 地下空间与工程学报 2 0 0 7 3 5 8 7 8 8 8 2 1 2 J J T C D 7 0