[发明专利]岩体质量非线性模糊分级方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩体质量分级方法，尤其是涉及岩体质量非线性模糊分级方法。

背景技术

岩体质量分级方法分为单要素法和多要素法，单要素法主要按岩体质量指标（RQD）进行划分，多要素法包括岩体地质力学分类（CSIR分类）、巴顿岩体质量（Q）分类、岩体基本质量分级（BQ分级）等。

目前，国内外主要采用多要素法进行岩体质量分级。多要素法通过地质勘测，对岩体各类基本要素进行量化评分，并根据公式综合计算相应指标，从而划分岩体质量类别，指导工程设计。岩体质量分级所涉及的基本要素大致分为三类：一类是与岩性有关的要素，如岩石的饱和单轴抗压强度、变形模量等；另一类是与地质构造有关的要素，如节理密度、岩体完整性、结构面状态等；第三类是与岩体环境有关的要素，如地下水、地应力等。

为确定岩体质量类别，就需各类基本要素的量化评分为一个固定值。但这在实际工程应用中往往存在两个问题：一是在工程的前期阶段，由于地质工作尚未开展或完成，缺乏相对完备的勘测资料，导致一些基本要素无法量化评分为单一值；二是由于地质问题的复杂性，不同部位的统计或试验结果往往不尽相同，甚至相差较大，这就导致岩体基本要素的量化评分通常为一个范围值，而在该范围内不同的取值，计算得到的分级结果可能也会不同。正是由于上述问题的存在，传统的分级方法单纯地按照线性计算，结果在实际应用中往往存在一定的误差。

同时，岩体基本要素在传统的分级方法中，通常按照不同的边界标准，被赋予不同的评分，如岩体地质力学分类中的饱和单轴抗压强度（Rc）评分，当Rc≤25MPa时，取0～2分；当Rc=25～50MPa时，取4分；当Rc=50～100MPa时，取7分。由此边界两端的取值结果即使相差很小，得到的评分却相差很大，可能直接导致分级结果的差别，这在实际工程中是不合理的。这是因为，在工程实践中，岩体基本要素的取值通常为一个范围值，并非单一的固定值，而且分级边界的划分也具有一定的模糊性。因此，岩体分级结果往往具有非线性和模糊性的特点。在岩体质量分级中，较为科学且符合实际的做法，是采用模糊概念划分单因素隶属度，即论域上的元素符合概念的程度，并非绝对的0或1，而是介于0和1之间的一个实数。

发明内容

本发明目的在于提供一种岩体质量非线性模糊分级方法。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的种岩体质量非线性模糊分级方法，按照下述步骤进行：

第一步、确定分类评价的对象因素集：

根据施工方法，确定单因素类型：饱和单轴抗压强度、岩石质量指标、不连续面间距、不连续面状态系数、地下水；

第二步、确定评判类别集：

确定最终评判类别以及对应的单因素类别，按照常用分类，将岩体质量分为I-V级；

第三步、作出单因素评价，确定模糊关系矩阵：

归纳解析隶属函数，选用“S”型分段曲线，计算各级的隶属度，完成单因素评判；

对每个单因素进行层次分析法确定权重，根据确定的模糊判别矩阵隶属函数的形式，选择“S”型分段曲线；对岩体指标单独进行评判，即单因素评判；

第四步、采用层次分析法，确定分类因素的权重：

层次分析法建模步骤：1)建立递阶层次结构模型；2）构造各层次所有判别矩阵；3）层次单排序及一致性检验；4）层次总排序及一致性检验；

第五步、综合评判：

一次评判：用加权平均型、几何平均型、单因素决定型、主因素突出型四种函数分别评判；

二次评判：以四种所述一次评判结果作为因素集，采用等权法进行二次评判;以二次评判结果作为最终综合评判结果。