[发明专利]一种隧道衬砌外水压力评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道外水压力模糊评价的方法，尤其涉及以一种隧道衬砌外水压力评价方法。

背景技术

岩溶地貌在地球上约占15％，中国岩溶分布很广。随着中国交通基础设施建设的快速发展，越来越多的山岭隧道修建在岩溶地区。由于岩溶区高水压的作用，保证衬砌结构长期安全性和耐久性是一个长期悬而未解的难题。隧道由于高水压引起衬砌结构开裂、损坏等病害时有发生。京广铁路南岭隧道局部射水，冲倒边墙。三峡翻坝高速季家坡隧道暴雨后，衬砌承受高水压而开裂。衬砌水压力是影响岩溶隧道衬砌结构安全性的主要因素，鉴于高水压导致隧道衬砌病害的案例时有发生，且衬砌水压力影响因素众多，因此有必要开展岩溶发育区隧道衬砌水压力分布特征的研究，分析衬砌水压力的影响因素，研究衬砌水压力的分布规律。

目前国外对隧道外水压力取值不统一，大体有3种情况：(1)折减系数法；(2)全水头法；(3)可能最大水头值。国内的隧道衬砌水压力计算过程中，铁路和交通部门还没有制定统一规范，大多还是参照水工隧洞设计规范和相关经验办法，国内隧道衬砌外水压力计算方法主要有以下5种：(1)折减系数法；(2)解析数值法；(3)理论分析法；(4)渗流分析法；(5)水文地球化学法。以上各种方法大多属于半经验半理论方法，但地质本身是一个复杂的结构，影响衬砌外水压力影响因素较多，难以定量分析出衬砌外水压力，以上方法运用于实际工程中仍有一定的难度，该问题已经成为本领域工程师们急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道衬砌外水压力评价方法，以有效解决现有方法难以运用于实际工程的问题。

本发明解决上述技术方案所采取的技术方案如下：

本发明的一种隧道衬砌外水压力评价方法，包括如下步骤：

(1)设置水压力的影响因素以及针对水压力的评价结果级别，建立因素集U和评价集V；

(2)对所述因素集U中的单因素相对于评价等级V中各等级的隶属度进行评判，建立模糊评价矩阵R；

(3)对所述因素集U中各因素两两比较，根据重要程度建立判断矩阵C，并根据判断矩阵C求解因素集U中各因素的权重集A；

(4)采用模糊变换B＝A×R，得到模糊评价结果B，B经归一化处理得到评价结果集B＇，根据最大隶属度原则，取B＇集中最大者所对应评价集V中的评价结果级别作为输出结果。

本发明通过输入水压力的影响因素以及针对水压力的评价结果，建立因素集U和评价集V；对因素集U中的单因素进行评判，建立模糊评价矩阵R；对因素集中各因素两两比较，根据重要程度建立判断矩阵C，根据判断矩阵C，建立因素权重集A；采用模糊变换B＝A×R，得到模糊评价结果B，B经归一化处理得到评价结果集B＇，根据最大隶属度原则，即取B＇集中最大者所对应的评价集V中的评价结果级别输出为被评价对象的评价结果分级。

本发明的有益效果是，通过对隧道各因素进行判断从而对隧道衬砌外水压力进行模糊评价，最终对隧道防排水方式的选择提出建议；在地质条件复杂的环境中，对富水岩溶隧道衬砌外水压力进行评价分级，给出了推荐的防排水方式，为隧道衬砌结构的设计和运营期外水压力大小的判断提供了重要参考。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明。

本发明的一种隧道衬砌外水压力评价方法，包括如下步骤：

设置水压力的影响因素以及针对水压力的评价结果级别，建立因素集U和评价集V。

确定水压力的影响因素，建立因素集U，因素集U包括：地质构造、围岩渗透性、岩溶水的补给、岩溶水的排泄、岩溶水的垂直分布5大因素。其中，地质构造包括向斜、背斜和断层三种类型；围岩渗透性包括强、中和弱三个等级；岩溶水的补给分为不良和良好；岩溶水的排泄包括上排泄点、下排泄点和无排泄点；岩溶水的垂直分布包括水平径流带和垂直渗流带。

根据水压力的大小建立评价集V，如下表所示：