本發(fā)明涉及一種注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)方法，尤其適用于隧道及地下工程注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

注漿屬于隱蔽工程，注漿施工完成后，其質(zhì)量好壞、防滲效果如何均無法得到全面、準(zhǔn)確的驗(yàn)證，對(duì)注漿效果不準(zhǔn)確甚至錯(cuò)誤的評(píng)價(jià)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。目前常用效果評(píng)價(jià)方法，都只是對(duì)注漿效果做出初步的定性分析，經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)，缺乏定量的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，且難以獲取各種不同方法的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，給注漿后的隧道開挖等施工決策帶來較大的盲目性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的第一目的提供一種隧道及地下工程注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)方法，該方法運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論，采用層次分析法對(duì)注漿效果進(jìn)行綜合分析，將注漿效果進(jìn)行等級(jí)量化。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種隧道及地下工程注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：

步驟(1)：建立注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)一級(jí)指標(biāo)，由影響一級(jí)指標(biāo)的相應(yīng)因素確定為二級(jí)指標(biāo)，量化各二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)，確定注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)層次模型；

步驟(2)：根據(jù)注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)層次模型，確定一、二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量，進(jìn)而得出各影響因素對(duì)總目標(biāo)的影響權(quán)值；

步驟(3)：分別賦予指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)具體數(shù)值，再結(jié)合各影響因素對(duì)總目標(biāo)的影響權(quán)值，利用模糊矩陣單值化方法確定出注漿加固效果等級(jí)。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)一級(jí)指標(biāo)包括：注漿量分析法、檢查孔法、p-q-t曲線法和地球物理探測(cè)法；

二級(jí)指標(biāo)包括：

注漿量分析法的影響因素：注漿總量以及注漿量與地層匹配性；

檢查孔法的影響因素：涌水量和取芯情況；

p-q-t曲線法的影響因素：p-t曲線及q-t曲線；

地球物理探測(cè)法的影響因素：地質(zhì)雷達(dá)法與瞬變電磁法。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中確定二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量的過程包括：

結(jié)合注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)層次模型，建立評(píng)價(jià)影響因素的比較判斷矩陣，對(duì)各因素重要性程度賦值并對(duì)比較判斷矩陣進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而得到二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量。

進(jìn)一步的，在步驟(2)中確定二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量的過程，還包括：采用一致性指標(biāo)來衡量比較判斷矩陣的一致程度。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中確定一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量的過程包括：

針對(duì)不同地質(zhì)特點(diǎn)及施工開挖安全要求，確定一級(jí)指標(biāo)的重要程度；

再結(jié)合注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)層次模型，進(jìn)而得到一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量。

本發(fā)明的第二目的是提供一種隧道及地下工程注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

本發(fā)明的一種隧道及地下工程注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括：

等級(jí)層次模型確定模塊，其用于建立注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)一級(jí)指標(biāo)，由影響一級(jí)指標(biāo)的相應(yīng)因素確定為二級(jí)指標(biāo)，量化各二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)，確定注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)層次模型；

影響權(quán)值計(jì)算模塊，其用于根據(jù)注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)層次模型，確定一、二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量，進(jìn)而得出各影響因素對(duì)總目標(biāo)的影響權(quán)值；

注漿加固效果等確定模塊，其用于分別賦予指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)具體數(shù)值，再結(jié)合各影響因素對(duì)總目標(biāo)的影響權(quán)值，利用模糊矩陣單值化方法確定出注漿加固效果等級(jí)。

進(jìn)一步的，注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)一級(jí)指標(biāo)包括：注漿量分析法、檢查孔法、p-q-t曲線法和地球物理探測(cè)法；

二級(jí)指標(biāo)包括：

注漿量分析法的影響因素：注漿總量以及注漿量與地層匹配性；

檢查孔法的影響因素：涌水量和取芯情況；

p-q-t曲線法的影響因素：p-t曲線及q-t曲線；

地球物理探測(cè)法的影響因素：地質(zhì)雷達(dá)法與瞬變電磁法。

進(jìn)一步的，在所述影響權(quán)值計(jì)算模塊中，結(jié)合注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)層次模型，建立評(píng)價(jià)影響因素的比較判斷矩陣，對(duì)各因素重要性程度賦值并對(duì)比較判斷矩陣進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而得到二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量。

進(jìn)一步的，在所述影響權(quán)值計(jì)算模塊中，還采用一致性指標(biāo)來衡量比較判斷矩陣的一致程度。

進(jìn)一步的，在所述影響權(quán)值計(jì)算模塊中，針對(duì)不同地質(zhì)特點(diǎn)及施工開挖安全要求，確定一級(jí)指標(biāo)的重要程度；再結(jié)合注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)層次模型，進(jìn)而得到一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量。

本發(fā)明有益效果：

(1)針對(duì)影響注漿治理效果評(píng)價(jià)的復(fù)雜因素，提出了一種合理的評(píng)價(jià)方法，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論，基于層次分析法建立二級(jí)評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出評(píng)價(jià)體系中各因素的影響權(quán)值，將人的主觀性進(jìn)行數(shù)學(xué)表達(dá)，對(duì)注漿效果進(jìn)行等級(jí)量化，使注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)更加客觀、準(zhǔn)確。

(2)針對(duì)影響注漿治理效果評(píng)價(jià)的復(fù)雜因素，提出了一種合理的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論，基于層次分析法建立二級(jí)評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出評(píng)價(jià)體系中各因素的影響權(quán)值，將人的主觀性進(jìn)行數(shù)學(xué)表達(dá)，對(duì)注漿效果進(jìn)行等級(jí)量化，使注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)更加客觀、準(zhǔn)確。

附圖說明

圖1為本發(fā)明注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)因素示意圖。

圖2為本發(fā)明的隧道及地下工程注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)方法流程圖。

圖3為本發(fā)明的隧道及地下工程注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1為本發(fā)明注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)因素示意圖。

如圖1所示，本發(fā)明的注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)一級(jí)指標(biāo)包括：注漿量分析法、檢查孔法、p-q-t曲線法和地球物理探測(cè)法；

二級(jí)指標(biāo)包括：

注漿量分析法的影響因素：注漿總量以及注漿量與地層匹配性；

檢查孔法的影響因素：涌水量和取芯情況；

p-q-t曲線法的影響因素：p-t曲線及q-t曲線；

地球物理探測(cè)法的影響因素：地質(zhì)雷達(dá)法與瞬變電磁法。

圖2為本發(fā)明的隧道及地下工程注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)方法流程圖。

如圖2所示，本發(fā)明的一種隧道及地下工程注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：

步驟(1)：建立注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)一級(jí)指標(biāo)，由影響一級(jí)指標(biāo)的相應(yīng)因素確定為二級(jí)指標(biāo)，量化各二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)，確定注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)層次模型。

步驟(2)：根據(jù)注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)層次模型，確定一、二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量，進(jìn)而得出各影響因素對(duì)總目標(biāo)的影響權(quán)值；

結(jié)合層次模型結(jié)構(gòu)，對(duì)評(píng)價(jià)影響因素建立比較判斷矩陣a，采用1-9級(jí)比例標(biāo)度對(duì)各因素重要性程度賦值并對(duì)矩陣進(jìn)行計(jì)算，一般情況下，將aii的權(quán)重定義為：

其中，cr＝ci/ri，ci＝(λmax-n)/(n-1)；λmax為一致性矩陣的最大特征根；n為成對(duì)比較的因子。

一級(jí)指標(biāo)權(quán)向量的確定是針對(duì)不同地質(zhì)特點(diǎn)及施工開挖安全要求，確定一級(jí)指標(biāo)的重要程度，根據(jù)前邊二級(jí)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果確定一級(jí)指標(biāo)的判斷矩陣(有一定的方法確定)，然后按照二級(jí)指標(biāo)確定權(quán)向量的方法確定一級(jí)指標(biāo)權(quán)向量，得到權(quán)值。

步驟(3)：分別賦予指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)具體數(shù)值，再結(jié)合各影響因素對(duì)總目標(biāo)的影響權(quán)值，利用模糊矩陣單值化方法確定出注漿加固效果等級(jí)。

根據(jù)評(píng)價(jià)影響因素及評(píng)價(jià)等級(jí)建立單因素模糊評(píng)價(jià)矩陣，得到二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣，對(duì)二級(jí)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)得到一級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣，最后對(duì)一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。其中，評(píng)判結(jié)果為：

m—評(píng)價(jià)結(jié)果；

ai—評(píng)價(jià)等級(jí)具體數(shù)值(即評(píng)價(jià)等級(jí)賦值)；

ri—一級(jí)指標(biāo)層對(duì)評(píng)語集的隸屬向量，即一級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果；

n—一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)(即某層的因素?cái)?shù))。

本發(fā)明的隧道及地下工程注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)方法，該方法將注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)以分為優(yōu)、良、中、差四個(gè)級(jí)別為例：

實(shí)現(xiàn)注漿效果評(píng)價(jià)從定性、經(jīng)驗(yàn)性向化和半定量化的轉(zhuǎn)變。

江西鐘家山隧道采用帷幕注漿法對(duì)突水突泥災(zāi)害進(jìn)行處治，應(yīng)用注漿量分析法、檢查孔法、p-q-t曲線法、地球物理探測(cè)法進(jìn)行注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)，具體實(shí)施步驟如下：

(1)根據(jù)實(shí)際評(píng)價(jià)結(jié)果，確定表1中的評(píng)價(jià)指標(biāo)及等級(jí)。

(2)確定二級(jí)指標(biāo)因素權(quán)重。由技術(shù)方案2中的計(jì)算公式得二級(jí)指標(biāo)權(quán)重分別為w注漿量＝(0.75，0.25)^t，w檢查孔＝(0.8，0.2)^t，wp-q-t＝(0.83，0.17)^t，w物探＝(0.67，0.33)^t。

(3)一致性檢驗(yàn)。由技術(shù)方案3中的計(jì)算公式得二級(jí)判斷矩陣的一致性比例cr值均為0，各判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)，具體參數(shù)見表3。

表3一致性檢驗(yàn)指標(biāo)

(4)鐘家山隧道發(fā)生多次突水突泥災(zāi)害，前方地層空隙率較大甚至形成一定規(guī)模的空腔，漿液對(duì)地層有效的填充是保證注漿堵水及加固效果的關(guān)鍵。因此，注漿量是注漿技術(shù)參數(shù)中最重要的指標(biāo)，得到判斷矩陣

根據(jù)上述(1)(2)(3)可得權(quán)向量及相關(guān)參數(shù)wa＝(0.5059，0.326，0.1137，0.0543)^t，λmax＝4.1453,ci＝0.048,cr＝0.054<0.1,通過一致檢驗(yàn)。

(5)根據(jù)一、二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量得出各影響因素對(duì)總目標(biāo)的影響權(quán)值vci＝(0.38，0.126，0.26，0.065，0.094，0.019，0.036，0.018)。

(6)建立單因素評(píng)價(jià)矩陣,得到二級(jí)指標(biāo)評(píng)判r1r2r3r4以及一級(jí)指標(biāo)評(píng)判r:

表4單因素模糊評(píng)價(jià)矩陣

r1＝y(tǒng)b1×rb1＝(0.225，0.563，0.2，0.013)

r2＝y(tǒng)b2×rb2＝(0.08，0.47，0.33，0.12)

r3＝y(tǒng)b3×rb3＝(0.516，0.283，0.176，0.026)

r4＝y(tǒng)b4×rb4＝(0.184，0.25，0.417，0.149)

r＝y(tǒng)×r'＝(0.208，0.484，0.251，0.056)

(7)注漿效果評(píng)價(jià)結(jié)果分析。將參數(shù)代入公式a1,a2,a3,a4分別取1，2，3，4，得到評(píng)判結(jié)果m＝1×0.208+2×0.484+3×0.251+4×0.056＝2.153。參照表2，本例注漿效果等級(jí)為良，突水突泥可能性小,開挖過程中需要跟蹤觀察。

針對(duì)影響注漿治理效果評(píng)價(jià)的復(fù)雜因素，本實(shí)施例提出了一種合理的評(píng)價(jià)方法，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論，基于層次分析法建立二級(jí)評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出評(píng)價(jià)體系中各因素的影響權(quán)值，將人的主觀性進(jìn)行數(shù)學(xué)表達(dá)，對(duì)注漿效果進(jìn)行等級(jí)量化，使注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)更加客觀、準(zhǔn)確。

圖3是本發(fā)明的一種隧道及地下工程注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖3所示，本發(fā)明的一種隧道及地下工程注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括：

(1)等級(jí)層次模型確定模塊，其用于建立注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)一級(jí)指標(biāo)，由影響一級(jí)指標(biāo)的相應(yīng)因素確定為二級(jí)指標(biāo)，量化各二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)，確定注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)層次模型；

其中，注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)一級(jí)指標(biāo)包括：注漿量分析法、檢查孔法、p-q-t曲線法和地球物理探測(cè)法；

二級(jí)指標(biāo)包括：

注漿量分析法的影響因素：注漿總量以及注漿量與地層匹配性；

檢查孔法的影響因素：涌水量和取芯情況；

p-q-t曲線法的影響因素：p-t曲線及q-t曲線；

地球物理探測(cè)法的影響因素：地質(zhì)雷達(dá)法與瞬變電磁法。

(2)影響權(quán)值計(jì)算模塊，其用于根據(jù)注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)層次模型，確定一、二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量，進(jìn)而得出各影響因素對(duì)總目標(biāo)的影響權(quán)值；

在所述影響權(quán)值計(jì)算模塊中，結(jié)合注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)層次模型，建立評(píng)價(jià)影響因素的比較判斷矩陣，對(duì)各因素重要性程度賦值并對(duì)比較判斷矩陣進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而得到二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量。

在所述影響權(quán)值計(jì)算模塊中，還采用一致性指標(biāo)來衡量比較判斷矩陣的一致程度。

在所述影響權(quán)值計(jì)算模塊中，針對(duì)不同地質(zhì)特點(diǎn)及施工開挖安全要求，確定一級(jí)指標(biāo)的重要程度；再結(jié)合注漿效果評(píng)價(jià)等級(jí)層次模型，進(jìn)而得到一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)向量。

(3)注漿加固效果等確定模塊，其用于分別賦予指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)具體數(shù)值，再結(jié)合各影響因素對(duì)總目標(biāo)的影響權(quán)值，利用模糊矩陣單值化方法確定出注漿加固效果等級(jí)。

根據(jù)評(píng)價(jià)影響因素及評(píng)價(jià)等級(jí)建立單因素模糊評(píng)價(jià)矩陣，得到二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣，對(duì)二級(jí)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)得到一級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣，最后對(duì)一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。其中，評(píng)判結(jié)果為：

m：評(píng)價(jià)結(jié)果；

ai：評(píng)價(jià)等級(jí)具體數(shù)值(即評(píng)價(jià)等級(jí)賦值)；

ri：一級(jí)指標(biāo)層對(duì)評(píng)語集的隸屬向量，即一級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果；

i：為1至n的正整數(shù)；

n：為正整數(shù)，含義為一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)(即某層的因素?cái)?shù))。

針對(duì)影響注漿治理效果評(píng)價(jià)的復(fù)雜因素，提出了一種合理的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論，基于層次分析法建立二級(jí)評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出評(píng)價(jià)體系中各因素的影響權(quán)值，將人的主觀性進(jìn)行數(shù)學(xué)表達(dá)，對(duì)注漿效果進(jìn)行等級(jí)量化，使注漿效果等級(jí)評(píng)價(jià)更加客觀、準(zhǔn)確。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。