[发明专利]一种基于突变模型的隧道光面爆破综合评价方法

说明书

本发明公开了一种基于突变模型的隧道光面爆破综合评价方法，其步骤为：S1、构建基于燕尾突变的光面爆破质量评价模型，以获取光面爆破质量指标；S2、构建基于尖点突变的炮孔布置成本评价模型，以获取炮孔布置成本指标；S3、构建基于尖点突变的围岩安全评价模型，以获取围岩安全指标；S4、基于光面爆破质量指标、炮孔布置成本指标和围岩安全指标，构建燕尾突变评价模型，以获取隧道光面爆破综合评价指标；该基于突变模型的隧道光面爆破综合评价方法通过构建具备以隧道爆破目标效用为导向性的隧道光面爆破综合评价模型，实现在隧道光面爆破设计工作过程中对爆破相关工艺参数进行有效结果评价和预测。

技术领域

本发明涉及隧道光面爆破设计技术领域，特别涉及一种基于突变模型的隧道光面爆破综合评价方法。

背景技术

近年来，我国的铁路、公路和城市轨道交通等基础设施建设行业依旧保持高速发展，相关的隧道开挖建设工程也在急剧增加。当前，隧道开挖的主要施工方法包括钻爆法和机械掘进法，虽然机械掘进有着围岩扰动小、施工速度快和安全环保等优点，但由于成本和地质适应性问题，钻爆法将依旧在隧道施工中扮演着相当重要的角色。

在隧道爆破开挖正式施工前，需要对爆破的相关参数进行设计，明确各种爆破参数与隧道最终成型效果之间的关系，而这项工作是相当复杂的。原因是涉及的变量数量繁多，类型广泛，而且每个变量对爆破效果的影响不易定量化，变量与变量之间相互影响，进而增加了隧道爆破炮孔布置工作的难度。在以往的炮孔布置设计工作中，爆破设计参数的选取依赖工程设计人员的经验，带有极大地主观性和经验性，设计计算效率低下，修改设计结果很不方便，人工整理数据不直观便捷。因此，需要借助计算机辅助设计隧道爆破工作，建立起隧道爆破的最终效果与设计参数之间的定量化数学模型，由此可以用来对隧道光面爆破效果进行综合性评价。

针对隧道光面爆破评价模型中影响因素众多、影响因子之间相互关联却关系模糊、评价指标多样的特点，可以采用突变级数法来建立指标评价模型。突变理论是由法国数学家勒内·托姆首先提出的，是研究系统行为演变非连续现象的学科，属于非线性科学理论的重要组成部分。突变级数法将突变理论与模糊数学结合起来，又称突变模糊隶属函数，采用定性与定量相结合的方法，既减少了主观人为性，又不失科学性和合理性，各目标重要性的确定量化由各目标在归一公式中的内在机理决定，评价更趋于实际，计算简便快捷。

发明内容

本发明的目的是提供一种规避人为选取参数的主观差异性，建立以隧道最终成型效果为导向性的的基于突变模型的隧道光面爆破综合评价方法。

为此，本发明技术方案如下：

一种基于突变模型的隧道光面爆破综合评价方法，步骤如下：

S1、采用光面爆破方式在单次爆破循环中获得炮孔利用率η、爆破半孔率ξ和不平整度的实测数据Δ，以构建基于燕尾突变的光面爆破质量评价模型：V(x)＝x⁵+A₁x³+A₂x²+A₃x，以获取光面爆破质量指标；其中，

A₁是炮孔利用率评价指标，η_max是炮孔利用率合理取值范围上限；A₂是半孔率评价指标，ξ_max是半孔率合理取值范围上限；A₃是不平整度评价指标，Δ_max是不平整度合理取值范围上限；

且，

进而，得到质量综合指标

S2、获得经过单次光面爆破循环后所有炮孔的总体积V_h和总炸药质量Q，进而构建基于尖点突变的炮孔布置成本评价模型：V(y)＝y⁴+B₁y²+B₂y，以获取炮孔布置成本指标；其中，