基于熵权法和可拓学理论的隧道围岩质量评价

围岩 质 量 评 价 是 认 识 工 程 特 性 的一 种 重 要 工
围岩进 行质 量评 价 ， 法 与基 于层次 分 析法 、 糙集 该 粗 法 的 可拓理 论评 价 方 法 相 比， 在计 算 指 标 系 数权 值
的过程 中 更 加 客 观 ， 能 准 确 评 价 隧 道 围 岩 的质 更
ｅ ｇ ｅｒ ｇｇ ｏ ｇ ｅｏｔ ｎ ｅ ｅｔ ｅｄｓ ｎ ｅｂｔ ｅｎｔｅｒｃ ｎ ｅａｊｃｎ ｎ ，ｓ ａ ｔ ｐ ｔ ｎ ｉ ｅｉ ｅｌ ｙｒｐ ｒ ａ ｄｒｆ ｃｅ ｔ ｉ ａｃ ｅ ｅ ｏｋａｄｔ ｄａｅｔ ｅ ｏ ｓ ｏ ｕ ｎ ｎ ｏ ｌ ｄｈ ｔ ｗ ｈ ｈ ｏ
量 一 引。
作， 主要有 传统 方法 和智 能化 方法 ， 统评价 方法 主 传
要有 Ｒ ＭＲ分类 法 、 Ｑ分 类 法 、 系统 分 类 法 等 ， Ｂ Ｑ 智
能化评 价 方法 主要 有模糊 综合 评价 法 、 Ｐ神经 网络 Ｂ
评价 法 、 色 聚类评 价法 及 基 于 层 次 分 析法 的可 拓 灰
Ｎｏ ｌ
Ｎｏ ２
ｃ （ ｌ，ｌ）（ １ ，１） （ ｌ，ｌ） ｔ ａ ｌｂ１ ａ２ ｂ２ … ａｊｂｙ ｃ （ ２ ，２）＜ ２ ，２ ） （ ２，２） （ ） ２ 。 ｌｂ１ ａ２ ｂ２ … ａｊｂｙ １
ｉ ｉ ｉ
。 （
， ） ：
ｍ
Ｖ ｊ ｏｉ
ｐ ｖ ｉ ）一 （ ，ｏ ）＋ （ ， ｖ ｖ ｉＶ ￣ ｊ
１ ２ ２ 节域 ．．
Ｐ １
ｃ２
ｊ Ｄ Ｖ ， ｐ ＝ ａｉ—ｂｏｐ（ｍ ，ｐ）＝ （ ｉＯ， ｏ ｏ ， Ｖｉ ｍＶ Ｖ） ｊ
ｌ
Ｖ２ ｐ
ｐ ｍ ，Ｏ ） ｖ ｏ （ Ｖ ｉ ， ｍ 隹Ｖ ｉ ｊ ｊ ｐ 口 ， ）一 （ｍ ， ｊ） （ ｐ Ｖ Ｖ ￣ ＋ ｏ
ａ ｑ— ｂ ｏ， ｏ ｏ Ｙ ∈Ｖ ｊ ｏｉ ｍ
ｃ ｎ ，ｎ ） ａ２ ｂ２ … （ ， ｙ ｎ １ ｂ１ ，ｎ） ａ “ ｂ ）
（） ５
式中 ： ０ 同征物元 ＭｌＭ２ … ， 的同征物 元 体 ； Ｍ为 ， ， Ｍ
为第 ｉ 评价 指标 ； ｙ Ｎ ） 于指 标 Ｃ无 量纲 化 个 ｖ 为 ｏ关 ０ ， ｎ
ｉ ｈ ｖ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｈ ｕ ｌｔ ｆｔ ｅ ｓ ｒｏ ｎ ｎｇ ｒ ｃ ｓ ｏ ｎ ｚｔ ｕ ｌｆ ｕ ｅ ． Ｔｈ ｔ ｄ ｈ ｗｓ ｔ ａ ， ｎ ｔ ｅ ｅ ａｕ ｔ ｆｔ ｅ ｑ ａｉｙ ｏ ｈ ｕ ｒ ｕ ｄｉ ｏ ｋ ｆＰｉ ｇ ｉ ｅｔｔ ｎｎ １ ｏ ｏ ｅ ｓｕ ｙ ｓ ｏ ｈ ｔ ｂａ ｅ ｎ ｅ ｔｏ ｙｗｅｇ ｔｍｅ ｈ ｄ，ｔ ｅ ｒｓ ｔｏ ｈ ｏ ｋ ｑ ａｉｙ ｅ ｔｎ ｉ ｎ ｅ ａｕａｉｎ ｗａ ｎ ａ ｃ ｒ ｔ ｈｅ ｓ ｄ ｏ ｎ ｒ ｐ ｉｈ ｔ ｏ ｈ ｅ ｕｌ ｆｔ ｅ ｒ ｃ ｕ ｌｔ ｘｅ ｓｏ ｖ ｌ ｔｏ ｓ ｉ ｃ ｏ ｄ ｗｉ ｔ ｈ
口 一 ｂ ｏ， ０ ｏ Ｖ ｉ∈ Ｖｊ ｍ ｏｉ
Ｍｐ＝（ ｃ Ｐ 尸，， ）＝
ｉ
ｃｎ
；
ｐｎ
（） ６
Ｐ
ｌ
ａＰ ， ｐ ） １ ｂ ２
１ ４ 基 于 熵 权 法 的 指 标 权 重 确 定 ．
２ ａ２ ｂ２ ｐ ，ｐ ）
（） ２
用熵 值法 确定权 系数 的步 骤如下 ： ① 假定 被评 价围岩 分 Ｙ级 ， 级 被评 价 围岩 的 每
Ｍ ｒ Ⅳ Ｎｏ Ｎｏ ｌ ２
ｖ２ ０
式中： ０ 为各评 价指 标 关 于各 围岩 等级 的经 典 域 ；
ｆ
…
…
ｏ Ｉ ｖ ＝ Ｏｌ Ｌ ｃ
Ⅳ
Ｎｏ ｙ １
ｌ ＝ ＯｖＪ
… Ｎｏ
） ．
为节 域 。 当 Ｖｊ ｐ， 无公 共点 时 ， ｏ Ｃｖ 且 ｉ
ｐ Ｖｉ ｐ Ｖ ｉ ｊ ， （ ｍ ，ｐ）一 （ ｍＶ ｉ Ｏ）
多属性 问题 。本 文基 于熵 权法 和 可拓 学理论 对 隧道
［ 稿 日期 】２ ｌ — ９ ２ 收 Ｏ１ ０ — ０
可拓 学 是 以基 元 理论 、 可拓 集 理 论 和可 拓 逻辑
为核心 的一 门横 跨 学科 。 隧道 围 岩 质 量 可 拓 评
价 具体 步骤 为 ’ ： 确 定评 价 指 标 和 类 别 等级 卜。 ］ ①
评价 法 ¨ 。 目前 ， 公路 隧道 围岩 质 量评价 多 用 Ｂ Ｑ
分类 法 。
１ 可 拓 评 价 模 型 建 立
１ １ 可 拓 评 价 流 程 ．
由于工 程 条件 与 地 质 的复 杂 性 ， 种 围岩 质 量 每 分级 方法 所考 虑 的 因素 有 各 自的侧 重 点 ， 且 考 虑 并 的 因素都 是 固定 的 ， 该 寻 求 一 种 能 够进 行 定 性 与 应 定 量综 合 评价 的方 法 ， 好 地 解 决 围 岩质 量 评 价 的 更
Ｄ（ ｍ ，ｏ ｐ） ‘ Ｖ ｉＶ ｊ ｊ ｆ Ｖ ， ’
（ｍ ）＝ ｐ Ｖｊ ｐ Ｖ ｐ） Ｖ Ｖ ｉ Ｖ ｉ （ｍ ， ｉ Ｏ ）＝ （ ｍ ， ，ｍ Ｏ ｊ
确定¨ 百度文库叫
Ｄ（
ｍ ， ， 口
）
； 其他
（） ４
根 据 工 围岩 质 量评 估 规范 及 国家 标 准 ， 隧 设 道 围岩质量 分 为 Ｙ ， 到研 究对象 的经 典物元 。 级 得
［ 关键 词 ］围 岩 质 量 评 价 ； 拓 学 ；物 元 模 型 ； 权 法 ；Ｂ 可 熵 Ｑ法
［ 图 分 类 号 ］Ｕ４ ６ ３ 中 ５ ． １
［ 献 标 识 码 】Ａ 文
［ 文章 编 号 ］１７ — ６ ０ ２ １ ） ｌ ０ ３ — ５ ６４ ０ １ （０ ２ Ｏ 一 １９ ０
［ ｙｗ ｒｓ ｕｒｕ ｄｎ ｃ ｕｌｙｅａ ａｏ ； ｘｅ ｉ ； ａｔ — ｅ ｅ ｔ ｄ ｌ ｎｒｐ ｅｇｔ Ｋｅ ｏ ｄ ］ｓｒ ｎ ｉｇｒ ｋｑ ａ ｔ ｖｌ ｔ ｎ ｅｔｎｃ ｍ ｔ ｒ ｌｍ ｎ ｍｏｅ；ｅｔ ｙｗ ｉ ｏ ｏ ｉ ｕ ｉ ｓ ｅｅ ｏ ｈ
ｍｅ ｏ ；Ｂ ｅ ｏ ｔ ｄ Ｑｍ ｔ ｄ ｈ ｈ
Ｂａ ｅ ｎ Ｅｎ ｒ ｐ ｅｇ ｔ Ｍ ｅ ｈ ｄ ａ ｄ Ｅｘ ｅ ｉ ｓ Ｔｕ ｎ ｌ Ｓ ｓ ｄ ｏ ｔｏ ｙ Ｗ ｉｈ ｔ ｏ ｎ ｔｎ ｃ ｎ ｅ ’
Ｑｕ ｌｙＥ ａｕ ｔ ｎ ｏ ｕ ｒ ｕ ｄｎ ｏ ｋ ａｉ ｖ ｌａｉ ｆ ｒｏ ｎ ｉｇＲ ｃ ｔ ｏ Ｓ
ｆ ｒ ｒ ｏ ｅ ａ ｃ ｒ ｔ ｅ ｅ ｆｔ ｅ ｒｃ ｎ ｃ ｅ ｔｆｃ ｇ ｄ ｎｃ ｏ ｕ ｎ ｌｃ ｎ ｔｕ ｔｏ ． ｏ ｗａ ｄ ｍ ｒ ｃ ｕ ａｅ ｌｖ ｌｏ ｈ ｏ ｋ ａ ｄ ｓ ｉｎ ｉ ｕｉ ａ ｅ ｆ ｒｔ ｎ ｅ ｏ ｓｒ ｃｉ ｎ ｉ
当 Ｖｊ Ｖｉ且有 公共点 时 ， ｏ ｐ， ｉ
ｐ ，ｐ）一 （ｍ ， ｊ ， （ Ｖｉ ｐ Ｖ Ｖ ｉ Ｏ） Ｊ Ｖ ｉ ｉ ≠ｐ Ｖ 。 ｍＶ ） （ ｍ ， ） （ ｐ ，
ｍｉ Ｏ ｉ 《 ｊ
后的量值域 ； ０为围岩质量的第 Ｙ个评价等级 ； Ⅳ 其
所对 应 的（ ， ） 口 ｂｙ 即为经典 域 。
ｅ ｔｂｌ ｈ ｄ ｔ ａ ｃ ｌｔｎ ｈ ｉｈ ｃ ｏ ｄ ｎ ｎ ｅ ｔｏ ｙ ｗｅｇ ｔｍ ｅｈ ｄ ａ ｄ ｓｘｆ ｃｏ ｓ，． ． ｒ ｃ ｎ ａ ｉ ｓａ ｉ ｅ ｏ ｃ ｌｕ ａｉ ｇ ｔ ｅｗｅｇ ｔａ ｃ ｒ ｉ ｇｏ ｎ ｒ ｐ ｉｈ ｔ ｏ ｎ ｉ ａ ｔｒ ｉ ｅ ｏ ｋ ｕ ｉｘ － ｓ
标准 ， 以建 立衡 量 条 件 集 的 物 元模 型 ； 建 立 物元 ② 模 型 的关联 函数 ｋ 确 定 关 联 度 及 确 定 权 系数 以计 ，
［ 者 简 介 ］黄仁 东 （ ９７ ， ， 作 １６ 一） 男 湖南 长 沙 人 ， 士 ， 授 ， 要 从 事 岩 土 的 安 全 检 测 与 无 损 检测 及隧 道 监 控 研 究 。 博 教 主
黄 仁东 ， 志飞 ， 赵 李 盼 ，张小 军
４０８ ） １０ ３ （ 南 大 学 资 源 与 安 全 工 程 学 院 ，湖南 长 沙 中
［ 摘 要 ］引人 可 拓 学 理 论 ， 立 隧 道 围 岩 质 量 评 价 物 元 模 型 ， 用 熵 权 法 计 算 指 标 权 重 ， 取 岩 石 单 轴 饱 和 建 采 选 抗 压 强度 Ｒ 、 ｃ 围岩 质 量 指 标 Ｒ Ｄ值 、 构 面 摩 擦 系 数 Ｊ ． 理 间距 、 下 水 状 态 、 整 性 系 数 ， 评 价 指 标 ， Ｑ 结 ｒ节 地 完 为 对 坪 子 头 隧道 左 线 围岩 质 量 等 级 进 行 评 价 ， 究 表 明 ， 于熵 权 法 的 围 岩 质 量 可 拓 评 价 不 仅 取 得 了 与 工 程 地 质 报 研 基 告 相 一 致 的评 价 结 果 ， 且 能 客 观 反 映 待 评 围 岩 与 相 邻 围 岩 等 级 之 间 的 距 离 ， 而 提 供 更 为 准 确 的 围 岩 级 别 ， 隧 而 从 为 道 施 工 提 供 了科 学 依 据 。
１０ ４
公
路
工
程
３ ７卷
算 待 评 区域 围岩 实 测 数据 对 各 特 征元 相 应 类 别 Ｎ ；
的综合关 联 函数值 ；③按 与各 等级 的关 联 度大 小进
行 比较 来评 定 围岩质 量等级 。
１ ２ 经典域 ０ 节域 、 评物 元 ． 、 待
１ ２ １ 经典 域 ．．
第３卷， １ ７ 第 期 ２ ０ １２ 年 ２ 月
公 路 工 程
Ｈｉ ｈ ｙ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｇ ｗａ ｇｎ ｅ ｉ ｇ
Ｖｏ ． ７，Ｎｏ １ １３ ． Ｆ ｂ． ，２０ １ ２ ｅ
基 于熵 权 法 和 可 拓 学 理 论 的 隧 道 围岩 质 量评 价
Ｃ ｉａ ｈｎ ）
［ ｂ ｔａ ｔ ａｅ ｎ ｅｔ ｓ ｎ ｌ ｈ ｏ ， ｈ ｖｌａ ｏ ａｔ ｌｍ ｎ ｍ ｄｌ ｆｒｃ ｕ ｌｙｗ ｓ Ａ ｓ ｃ］Ｂ ｓｄ ｏ ｘ ｎｉ ａ ｔｅｒ ｔｅｅａｕｔ ｎ ｍ ｔ ｒｅ ｅ ｔ ｏ ｅ ｏ ｋ ｑ ａｉ ａ ｒ ｅ ｏ ｙ ｉ ｅ ｅ ｏ ｔ
ＨＵ ＡＮＧ Ｒ ｎ ｏ ｇ ＨＡＯ ｈｆｉ Ｌ ａ ｅ ｄ ｎ ，Ｚ Ｚ ｉ ， ＩＰ ｎ，Ｚ ｅ ＨＡＮ Ｘｉｏａ Ｇ ａ ｊ ｎ （ ｃ ｏｌｏ ｅｏ ｒｅ ａ ｄ Ｓ ｆ ｙＥ ｇ ｅｒ ｇ ｅ ｔ ｌＳｕｈ Ｕ ｉ ｒ ｔ，Ｃ ａ ｇｈ ，Ｈｕ ａ ０ ３ Ｓ ｈ ｏ ｆＲ ｓｕｃｓ ｎ ａｅ ｎ ｉ ｅｉ ，Ｃ ｎｒ ｏｔ ｎｖ ｓｙ ｈ ｎｓ ａ ｔ ｎ ｎ ａ ｅｉ ｎｎ ４ ８ ， １ ０
ａ ｃｍｐｅｓ ｅｓ ｅ ｇ ｅ （ Ｃ） ｏｋ ｑ ａ ｔ ｄ ｓ ｎ ｔ ｎ（ Ｑ ，ｓ ｅ ｇ ｅ ｏｆｃｅｔｏ ｓ ｕ ｔｒｌ ｌ ｏ ｒｓｉ ｔ ｎｔ ｎ Ｒ ，ｒｃ ｕｌｙ ｅｉ ａ ｏ Ｒ Ｄ） ｔ ｎｔ ｎ ｃｅ ｉ ｎ ｆ ｔ ｃｕａ ｖ ｒ ｈ ｉ ｇ ｉ ｒ ｈ ｉ ｒ ｐａｅ ．） ｊｉｔ ｄｓ ｎ ｅ Ｊ ） ｒｕ ｄ ａ ｒｃｎ ｉｏ Ｗ） ｎｅｒｙｃｅ ｃ ｎ（ 口 ， ｅｅｓｌｃ ｄ ｌ （ ， ， ｏｎｓ ｉ ａ ｃ （ ｄ ，ｇｏｎ ｗ ｔ ｏ ｄｔ ｎ（ ，ｉｔ ｉ ｏｆ ｉ ｔ Ｋ ） ｗ ｒ ｅ ｔ ｎ ， ｔ ｅ ｉ ｇｔ ｉ ｅ ｅｅ