[发明专利]地质强度指标的模糊综合评判方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道及地下工程，特别是涉及地质强度指标的模糊综合评判方法。

背景技术

本发明所涉及的地质强度指标的模糊综合评判确定方法，尚未见诸于相关的专利文献报道。在文献(①CAIM，KAISER PK，UNO H，et al.Estimationof rock mass deformation modulus and strength of jointed hard rockmasses using the GSI system.《International Journal of Rock Mechanicsand Mining Sciences》，2004，41：3-19；②RUSSO G.A new rational methodfor calculating the GSI.《Tunnelling and Underground SpaceTechnology》，2009，24(1)：103-111)中虽然提出了地质强度指标的定量分析概念，但对地质强度指标取值，并未提出具体的数学量化方法，且无地质强度指标的模糊综合评判确定方法。

地质强度指标(Geological Strength Index，GSI)，是通过对岩体结构特征和结构面条件(充填物、粗糙度、风化程度等)的描述，进行岩体质量的评价，从而为修正Hoek-Brown岩体强度准则参数m、s和α提供取值依据。对地质强度指标的估算取值，首先力求在岩体结构特征和结构面条件的描述时措辞准确，能够反映出岩体的本质特征，然后根据实际工程地质条件为二者分配相对应的权重。研究者依赖丰富的经验进行合理的主观判断是这种方法取值准确的前提，因此取值时容易带有主观性和经验性，但同时，岩体力学参数m、s和α却对地质强度指标取值比较敏感，这个问题的存在就会阻碍了地质强度指标系统的普遍应用。

由于一些评价岩体质量的指标的内涵并不完全清晰，这些指标的判别过程就带有模糊性和不确定性，必然会导致研究者在决策中具有一定程度的主观性。模糊数学以模糊函数作为桥梁，在形式上将不确定性转化为确定性，即把模糊性进行定量化，然后利用传统的数学方法去分析处理，以减少决策过程中的主观性，因此把模糊数学理论应用到岩体工程的研究具有明显优势。本发明把多因素模糊综合评判理论应用到地质强度指标系统的评价中，并利用层次分析法确定模糊评判因素的权重，建立了地质强度指标系统的模糊综合评判方法。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提出一种地质强度指标量化的确定方法，针对评价岩体质量的指标的内涵带有的模糊性和不确定性，利用模糊综合评判方法，把模糊性进行定量化，将地质调查勘探结果、试验结果、统计数据以及专家意见有机结合起来，取得地质强度指标的准确值。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种地质强度指标量化的确定方法，该方法包括以下工艺步骤：

1)根据地质强度指标，结合岩体节理组数、节理间距和岩体完整性系数描述岩体结构特征，大比例尺波形系数、小比例尺光滑系数和节理蚀变系数描述结构面条件，对地质强度指标取值影响的模糊性、层次性和差异性，建立模糊综合评判因素集：

U₁＝{u₁₁，u₁₂，u₁₃}

U₂＝{u₂₁，u₂₂，u₂₃}

式中：U₁为岩体结构特征因素集；U₂为结构面条件因素集；u_ij为取值因子；

同时根据地质调查、勘探结果和试验资料，获得岩体节理组数、节理间距、岩体完整性系数、大比例尺波形系数、小比例尺光滑系数和节理蚀变系数取值；

2)根据GSI取值表的分类标准，把岩体结构特征分为五个类别：完整或块体状，块状，镶嵌结构，碎裂结构/扰动/裂缝，散体结构；把结构面条件分为五个类别：很好，好，一般，差，很差，岩体结构特征和结构面条件评判标准分别用集合形式依次表示为：

V₁＝{v₁₁，v₁₂，v₁₃，v₁₄，v₁₅}

V₂＝{v₂₁，v₂₂，v₂₃，v₂₄，v₂₅}