基于模糊理论的隧道水文地质类型划分研究

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隧道水害是威胁隧道安全的五大灾害之一,隧道施工突水突泥可导致设备损失、人员伤亡、延误工期、增加成本,同时可引起地面塌陷、地下水资源减少和枯竭等环境问题。因而展开隧道水文地质类型划分的研究,对隧道涌水量预测、隧道施工中水害风险的管控具有重要的理论意义,而且对隧道施工排水、隧道施工管理以及隧道超前地质预报等有极高的工程运用价值。论文在查阅、研究前人已有成果和自己在依托项目详细调研的基础上,结合模糊数学的基本原理,通过全面、系统地分析影响隧道水害的因素,综合选定地质条件、水文地质条件、隧道参数及施工技术等3个影响因素作为二级评判因素,综合选定地形地貌、地质构造、地层岩性、岩溶发育特征、水文地质、降水量、地表水文、隧道技术参数、防排水措施、施工管理等10个影响因子,划分为复杂、较复杂、中等、较简单、简单等5个等级为隧道水文地质类型划分等级,构建综合模糊评判模型展开隧道水文地质类型评判,并运用构建的综合模糊评判模型对贵黄高速公路谷龙隧道水文地质类型展开评判。论文研究取得了以下成果:(1)隧道走向与地形地貌的组合关系中山谷正下方平行型地形与横贯河流型地形组合(H3Z3)、山谷正下方平行型地形与盆状地形组合(H3Z4)、山谷侧下平行型地形与横贯河流型地形组合(H4Z3)及山谷侧下平行型地形与盆状地形组合(H4Z4)对隧道的涌水量影响最大;褶皱、断层和节理裂隙均对隧道的涌水量影响较大;碎裂结构及散体结构的岩体易引起隧道大量涌水;隧道山体岩溶洼地、落水洞组合数量大于3个/km2时,隧道涌水量大,发生水害的概率增大;隧道位于地下水的排泄区时,涌水量大且稳定;隧道水害防治工作越完善水害发生的概率和损失也越小。(2)在综合前人研究成果和依托工程详细调研的基础上,选取地质条件、水文地质条件、隧道参数及施工技术为隧道水文地质类型评判二级影响因素,选取地形地貌、地质构造、地层岩性、岩溶发育特征、水文地质、降水量、地表水文、隧道技术参数、防排水措施、施工管理等为隧道水文地质类型评判一级评判因子,通过层次分析法、构造成对比较阵、计算权向量法综合确定二级评判因素的权重值分别为0.35、0.45、0.20,一级评判因子的权重值分别为:0.30、0.24、0.20、0.26、0.45、0.25、0.30、0.30、0.45、0.25;隧道水文地质类型可分为复杂、较复杂、中等、较简单、简单五个等级。综合运用模糊数学的基本原理,构建评判模型的一级模糊计算函数为B1=A1·R,B2=A2·R,B3=A3·R,二级模糊计算函数为B’(28)A’?R’,从而构建了隧道水文地质类型综合模糊评判模型。(3)运用构建的综合模糊评判模型对贵黄高速公路谷龙隧道水文地质类型进行综合模糊评判,得到的类型隶属度B=|0.12 0.25 0.42 0.14 0.08|,说明谷龙隧道水文地质类型以Ⅲ级(中等)为主。
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