基于三角模糊理论的沉管隧道结构服役状态评价方法

为进一步提高在役沉管隧道结构服役状态评价的准确性和可靠性,运用三角模糊理论和层次分析法,提出一种新的运营沉管隧道结构服役状态评价方法。根据运营沉管隧道的结构特征、病害主要影响因素,构建沉管隧道结构服役状态评价指标体系,其中准则层包含6个类别,结构裂缝、渗漏水、结构材质劣化、结构应力、结构变形和水环境;指标层包含14个指标,裂缝长度、裂缝宽度、渗漏速率、渗漏面积、混凝土强度、钢筋横截面损失率、钢筋应力、混凝土应力、水平剪力键应力、竖向剪力键应力、不均匀沉降、接头张开、接头错动和侵蚀水pH。建立了运营沉管隧道结构服役状态等级四级划分标准,并给出了相对应的特征描述以及服役状况评价值。推导了沉管隧道结构服役状态评价指标权重及隶属函数计算过程,得到了沉管隧道结构服役状态评价指标体系中各个指标、元素的绝对权重以及服役状态不同等级对应的隶属度。将提出的评价方法应用于工程实例进行计算分析,并与其他方法进行对比分析。结果表明：该实例中沉管隧道结构监测断面的服役状态综合评价计算值为6.870,隶属度计算值为0.935,隧道结构服役状态评价为等级Ⅰ(结构正常或局部轻微损坏),提出的评价方法在沉管隧道服役状态...     

隧道长期安全监测及评价模型

分析影响隧道长期安全的结构因素和环境条件因素,并根据有关规范,设计监测方案.根据监测方案建立隧道长期安全评价模型.其中,对于隧道结构,基于单指标安全等级评价建立隧道结构长期安全的多指标综合评价模型,并引入6位5进制数作为隧道结构长期安全状况综合评分,与安全等级评价相结合,更加详实地反映了隧道结构的安全性.对于环境条件,应用层次分析法确定指标权重,梯形分布隶属函数计算指标隶属度,建立隧道运营安全的模糊综合评价模型.最后,将监测方案和评价模型应用于重庆嘉华隧道,取得良好的效果.     

山岭隧道洞口震害因素分析与抗震风险模糊综合评价

针对山岭隧道洞口抗震风险的随机性与模糊性特点,提出采用模糊综合评价模型对其进行风险评估.通过统计分析汶川地震中山岭隧道洞口段震害资料,总结影响隧道洞口震害的因素,再遴选出主要因素作为模糊综合评价的影响因子.采用层次分析法和隶属函数分别计算隧道洞口段震害各风险因素的相对权重及各风险因素对风险水平的隶属度,将各相关风险因素的权重与风险因素对风险水平的隶属度进行模糊综合运算,得出隧道洞口抗震风险水平.最后采用模糊综合评价法对实际工程进行抗震风险评估.研究结果可供高烈度地震区隧道洞口抗震设计提供参考.     

隧道衬砌结构裂损机理及定量评估

隧道衬砌裂损影响衬砌结构的整体稳定性,并易引起渗漏水病害、基床病害和复合型病害等隧道病害,降低衬砌结构的耐久性和安全性.基于衬砌裂损的力学机理分析,将隧道衬砌混凝土裂缝发展过程分为6个阶段,给出每个阶段的状态描述,并针对引起衬砌裂损的隧道衬砌厚度不足及衬砌背后空洞两个影响因素进行深入研究,分别利用隧道衬砌的拉、剪应力集中系数进行计算,明确不同围岩条件下隧道衬砌厚度不足或衬砌背后空洞等因素与衬砌内部应力集中程度之间的内在联系,为进一步建立依据隧道衬砌检测结果进行隧道衬砌状态评估的评估体系提供了量化基础.     

岩体模糊分类中隶属函数的等效性

总结出了岩体工程模糊评价中常用的连续隶属函数主要类型有正态型、岭型、三角模糊数和梯形,并给出了相应的基本解析表达式.以岩体分类中的单轴抗压强度为例,研究了具体指标隶属函数建立方法.采用不同隶属函数计算了某岩石试样的单轴抗压强度的隶属度,发现不同隶属函数得出的隶属度有差异.选取影响岩体稳定的五个主要指标,利用某矿深部工程地质资料,计算了其岩体物理力学参数在不同隶属函数下的隶属度,并根据离散型隶属度取值表确定了结构面的隶属度.将不同隶属函数下的各类指标的隶属度进行不同的组合,形成不同的隶属度矩阵,对该围岩进行模糊评判分类,得出最后的分类结果一致.这一研究结果证明了各类隶属函数的等效性、在岩体分类应用中的适应性和正确性,为岩体模糊分类隶属函数的选择提供了依据和便利.     

模糊数学围岩分类方法及其在隧道中的应用

在综合考虑多因素围岩分类法的基础上,引入模糊理论,结合公路隧道特定围岩地质条件的岩体块度、强度、软化系数等多个影响因素,建立围岩模糊分类模型。计算各影响因素的隶属度,按照最大隶属度原则定量判定围岩类别。并将模糊数学围岩分类方法应用于南京老山隧道工程建设中。     

带裂缝衬砌的应力强度因子分析

在隧道工程中,二次衬砌的开裂严重影响着隧道结构的安全、耐久性以及隧道的正常运营.本文为探究带裂缝衬砌的强度变化机理,基于断裂力学理论,将裂缝发展过程与应力强度因子关联,从理论计算和有限元模拟两个角度,总结了隧道衬砌裂缝发展与应力强度因子之间的一般规律.     

矿山地质环境多级模糊识别模型评价方法研究——以小秦岭矿区为例

应用多级模糊识别模型进行矿山地质环境评价,克服最大隶属度原则所不适用的地方,而且以相对隶属度、隶属函数为基础,使隶属度、隶属函数的计算更加容易.建立了矿山地质环境评价模型,并应用于小秦岭矿区地质环境质量综合评价中,评价结果显示,该方法对矿山地质环境评价可行、可靠.     

带裂缝的隧道衬砌刚度验算与加固

针对某隧道在竣工后不久出现较多衬砌裂缝的情况,对裂缝进行了详细调查,得到了裂缝的基本参数,对裂缝安全等级进行了评价.采用基于刚度退化理论的混凝土刚度折减公式,对带裂缝的衬砌结构进行了安全系数验算,对结构的安全性进行了分析.采用套拱法对隧道结构进行加固设计,并对加固后的衬砌结构进行了安全系数验算.结果表明:加固后的衬砌结构安全系数为2.69,满足<公路隧道设计规范>的要求.     

基于可拓学理论的带裂缝隧道衬砌可靠性评价

为解决带裂缝隧道衬砌可靠性评价中多指标融合的难题,文章基于可拓学理论方法,利用物元模型理论建立了带裂缝隧道衬砌可靠性评价的物元模型,并利用关联函数建立了物元与可靠性等级之间的关联性,结合北茹隧道衬砌裂缝病害调查成果,对其进行可靠性评价。研究结果表明:利用可拓学理论对带裂缝隧道衬砌可靠性进行评价,可综合考虑裂缝的多个指标,使其评价结果更加科学合理;用无量纲参数来表示裂缝的几何形态,是合理可行的。研究结果可为隧道长期健康服役和病害处治提供理论依据与技术指导。     

基于AHP-FCE方法的气泡混合轻质土耐久性评估

为提高气泡混合轻质土的耐久性能,将层次分析法(AHP)和模糊综合评价法(FCE)相结合,对气泡混合轻质土耐久性进行综合全面评估。基于气泡混合轻质土的物理力学性质,从初步设计、施工工艺和运行管理角度出发,选择相应的影响因子,建立了影响因子等级标准;建立了基于目标层、准则层和指标层的气泡混合轻质土耐久性综合评估模型,通过AHP法确定下一层次相对于上一层次的影响权重,并对判断矩阵进行一致性检验,证明了影响因子权值分配的合理性;构建了适用于各影响因子的隶属函数,计算相应的隶属度,并给出模糊综合评价的具体方法;以广东某高速公路S03标段收费岛范围的轻质土路基为实例,对该项目进行耐久性综合评估,证明了AHP-FCE方法的实用性与可靠性。     

相对隶属度理论及其在地下水水质评价中应用

论述了相对隶属度理论及该理论应用于模糊评价的基本原理和方法，包括相对隶属度函数的建立；模糊识别目标函数的建立和由该目标函数进行的模糊模式识别模型推导：模糊评价矩阵生成以及级别特征值评价法。结合地下水水质评价应用实例，分析了该理论用于模糊评价的特点和实用性，结论是用该理论求得的相对隶属度使评价对象因素之间具有很好的可比性，其模糊识别模型具有清晰的数学和物理意义，所使用的级别特征值评价法能更好的反映评价对象的特征。因此，用相对隶属度理论进行模糊评价更具实用性。     

基于模糊层次分析法的隧道钻爆法施工风险评估

影响隧道钻爆法施工的风险因素比较多,为了能够对其风险程度作出较为客观的评价,针对当前隧道钻爆法施工风险因素仍存在许多不确定性与模糊性的特点,提出模糊层次分析方法以解决评价指标难以量化问题。通过对隧道钻爆法施工风险指标产生原因比较识别,主要从施工风险、固有风险、管理风险三个方面构建风险评价指标体系,包括11个二级评价指标。兼顾主客观因素,其中采用层次分析法确定各评价指标相对权重并构建梯形隶属函数,计算风险指标对各等级风险水平的隶属度。结合泉水沟尾矿库排洪隧道工程实例,通过计算评价指标权重向量和分析模糊综合评判结果,给出了该工程较为准确、合理的隧道钻爆法施工风险等级,验证了所建方法的合理性与可行性。     

强震作用下运营隧道裂损衬砌动力响应分析

运营隧道由于地质因素、施工因素与地下水因素造成衬砌结构带裂缝工作。在地震力作用下,带裂缝的衬砌的安全性难以保证。基于隧道衬砌结构裂损的不同位置和裂缝不同深度的考虑,建立了三维数值有限元模型,采用时程分析的方法研究了衬砌的动力响应。研究表明:①在地震力作用下,隧道衬砌受往复拉压作用;在剪切波作用下,最大弯矩、轴力发生在隧道横截面"X"位置;②带裂缝衬砌在地震力作用下,纵向裂缝处混凝土应力集中,主筋拉应力增大,其他位置内力与完好衬砌响应相同;③随着裂缝的位置不同,对隧道安全性的影响不同,影响顺序由大到小依次为225°、315°、270°;④衬砌初始裂缝深度越深,在地震作用下应力集中情况越严重。     

基于虚拟现实的驾驶人道路安全感评价试验

基于虚拟仿真试验技术,在人-车-路(环境)联合运行仿真平台上进行面向公路线形、景观和交通工程设施等设计方案的仿真试验,构建了基于虚拟现实的驾驶人道路安全感评价体系,建立了虚拟一级路安全性认知因素的模糊评价隶属函数,采用计算虚拟和实测道路模糊评价隶属函数贴近度的方法,与实际一级路的安全性认知因素的模糊评价隶属函数进行了对比.试验结果对比表明,虚拟和实测一级路的评价结果近似,证明虚拟现实技术在驾驶人道路安全感认知评价中应用的可行性.     

泄流坡滑坡稳定性模糊评价

以舟曲县泄流坡滑坡为例,将滑坡的稳定性分为五个等级,选用出了影响边坡稳定的19个因子及其分级标准,据各影响因子在引发滑坡滑动中的重要程度,给出了各因子的二级权重。建立了计算各影响因素隶属度的隶属函数和专家评定结果。利用建立的模糊综合评价模型对泄流坡滑坡稳定性进行评价,评价结果与实际情况相吻合。     

基于响应面和重要抽样法的隧道衬砌结构时变可靠度

由于隧道衬砌结构极限状态方程高度非线性,直接采用一般的可靠度计算方法得到的是几何可靠度,存在较大误差,需进行改进.结合响应面法和重要抽样两种方法,利用响应面法得到的验算点作为重要抽样法的抽样中心,进而求解结构的可靠度指标.在该理论的基础上,考虑结构抗力随时间衰减的因素,利用Matlab软件编制了隧道在服务寿命期限内的时变可靠度指标的计算程序,并通过回归分析,得到了时变可靠度指标随着时间呈指数递减的规律.通过耐久性系数与时变可靠度指标的对应关系,可得到衬砌结构任意时刻的耐久性系数,该系数则是衬砌结构耐久性设计的关键.该方法对功能函数高度非线性的工程较适用,并且为结构耐久性设计提供了基础.     

运营隧道衬砌结构技术状况的评定方法研究

运营隧道衬砌结构技术状况的优劣直接关系到隧道内行车和行人安全,如何对运营隧道衬砌结构技术状况进行合理评定成为人们所关注的重点.针对目前隧道工程界已有的隧道衬砌结构技术状况评定方法存在的不足,首先提出了"隧道健康度"和"隧道健康度函数"的基本概念,将检测隧道划分为若干评定单元,然后将检测数据分配于各评定单元之上,并通过隧道健康度函数,建立了隧道现场检测数据和评定结果之间的一一对应关系,建立了一种基于现场检测数据的隧道衬砌结构技术状况分段式量化评定方法,并通过工程实例验证了该评定方法的有效性.     

河流健康复杂系统评价的IFMMAAM

在模糊物元分析原理的基础上,对隶属度函数进行分析,建立了基于改进隶属度函数的模糊物元多属性评价模型(IFMMAAM).给出了不同标准评价等级的改进隶属度函数的构造方法,把河流健康复杂系统评价的等级作为物元的事物,以各项评价指标及其相应的模糊量值构造复合模糊物元,通过计算与理想模糊物元之间的加权海明贴近度构造综合评价等级.澜沧江应用结果表明,运用IFMMAAM评价河流复杂系统健康是可行的,结论是合理的,IFMMAAM不仅能较好地处理多等级评价各等级之间的过渡问题,而且对于各种极端值问题也适用.     

酸侵蚀对公路隧道安全性影响的模拟计算

对衬砌受酸性介质(采用pH=3的盐酸溶液)侵蚀后的隧道,运用同济曙光软件建立荷载-结构法拉压弹簧模型进行分析计算.结果表明:①随着环向裂缝宽度(钢筋锈蚀程度的增加)和纵向裂缝深度的增加,隧道安全性能逐渐降低;②衬砌具有相同钢筋锈蚀程度和纵向裂缝深度时,拱顶处病害比拱腰处病害对隧道安全性能的影响大;③当环向裂缝宽度小于0.2mm时,环向裂缝宽度的变化对隧道衬砌安全性能影响不大.