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公路隧道围岩分类模糊综合评判公路隧道围岩分类是隧道设计与施工的重要基础，其准确性直接影响工程的安全性、经济性和施工效率。由于围岩性质受多种因素影响（如岩体结构、完整性、强度及水文地质条件等），传统分类方法可能存在主观性强、难以定量的问题。为此，模糊综合评判方法被引入以提高分类的科学性和精确性。
模糊综合评判是一种结合模糊数学理论和多因素评价的方法，特别适用于处理具有不确定性和模糊性的复杂问题。在围岩分类中，该方法首先确定影响围岩稳定性的关键指标（如岩石单轴抗压强度、岩体完整性系数、地下水发育程度等），并根据经验或规范设定各指标的隶属度函数。接着，通过构建评判矩阵和权重向量，将定性与定量信息有机结合，最终得出围岩类别的综合评判结果。
相比传统方法，模糊综合评判的优势在于：一是能够量化不确定性，减少人为误差；二是充分考虑多因素的综合作用，使分类结果更加合理可靠。然而，该方法也存在权重分配主观性强的问题，需结合具体工程经验和优化算法进一步改进。总体而言，模糊综合评判为公路隧道围岩分类提供了一种科学有效的工具，有助于提升隧道工程的设计水平和施工安全性。
公路隧道围岩分类，由单因素向多因素育馆、档案馆中央空调及部分电气安装施工组织设计方案，由定性 向定量方向发展。它受岩体块度或层厚、力学强度 裂隙系数、结构面形态及张开程度、地下水等诸因素 所控制。如何从众多的影响中进行公路隧道围岩分类 是一个很有现实意义的问题。 由于诸影响因素的信息定量数据往往不够充分 加之人们主观认识的差异性较大，因此，本文将此问 题视为一个模糊事物，采用模糊综合评判方法加以解 决。
地质因素选择及围岩分类标准
根据现行的《公路隧道设计规范》和《公路工程 地质勘察规范》的有关要求，对岩体质量系数分级。 用岩体块度和层厚反映岩体结构特征和完整状态；月 用 岩石抗压强度、裂隙系数、软化系数反映岩体力学性
质和水理性质；用岩体结构面形态反映岩体结构面性 质及其走向与隧道轴线的关系；此外，岩体中地下水 及围岩初始应力对围岩稳定的影响，也是不可忽视 的。就公路隧道工程实践经验和有关资料，并考虑到 现实可行性，我们规定了上述7个地质因素与6类围 岩和稳定性相对应的地质指标或状态，构成了隧道围 岩分类质量标准表，如表1。在表1中，从左到右是 按地质因素，D、D，…，D等先后次序排列的 以表明地质因素间的主次关系，在每个地质因素中 从上到下按指标大小或状态不同，划分6个或3个等 级与6类围岩相对应，以表明它们的优劣性质或岩体 质量的好坏，并使相邻围岩类别的地质指标首尾连续 化。所有这些安排，都是为了建立隧道围岩数学模型 以及适应模糊数学计算方法所需。
2围岩分类的模糊综合评判模型
莫糊数学的根本出发点在于引模糊集的概念，即
表1隧道围岩分类质量标准表 Tab.1 1Tunnel surrounding rock classification quality standard table
将普通的二值集合{0，1）变为在区间上连续分布日 模糊集合[0，1]。由此不难认为，岩块强度大与名 体完整性差的围岩都属于稳定性围岩，但它们的隶属 程度完全不同，前者以近于1的程度隶属于围岩 类，而后者隶属于围岩分类的程度接近零。这正是升 们进行综合评判的基础。 据此，围岩分类的模糊综合评判过程可分为下 几步： (1）确定影响因素，即给出因素集D={D， ..D} 围岩分类因素主要有：D为岩体块度或层厚；I 为抗压强度；D为裂隙系数；D为软化系数；D为 下水；D。为应力情况；D为结构面形态。故D： D,D,D3,D4,Ds,D6,D}。 (2)给出评价集，即V={V，V2...Vm） 在评判中，我们将围岩分类划分为：V为I类目 岩；V为Ⅱ类围岩；V为Ⅲ类围岩；V为IV类围岩 V为V类围岩；V。为V类围岩（划分标准参见表1) 因此,V={V,V2,V3,V4,Vs,V6}。 （3）建立隧道围岩的数学模型 根据前面所述，每一个地质因素划分有6个地后 指标或状态集，记作V、V2..V。，其中V={Va，V2
V11 V12 / V21 V22 V V6 V6
式中.V称为隧道围岩状态矩阵或指标矩，并视为隧道
吴相金：等：公路隧道围岩分类模糊综合评判
围岩的数学模型。V的行向量称为类别向量，V的列 向量称为状态向量。 (4)权值的确定 权值的确定常常是评判人经验的反映，具有较大 的波动性，由于诸地质因素在围岩稳定性中所处的地 位和作用不同，分配其权数应有所不同。即A=（ai a2，….,an)。 根据各地质因素的优劣性质及其内在联系，对诸 地质因素的权数分布如下。 D是评价围岩稳定性的首位因素，故分配其权数 量最大，即a=1，由D、D、D这3个因素所构成的 岩体强度中，又有其主次关系，一般把岩石强度作为岩 体强度的基础，同时裂隙状态对岩体强度影响也较大 当然软化系数也是控制因素之一，于是确定（α，d3 a4）=（0.9，0.8，0.7）。Ds对围岩稳定性的影响也较 重要，尤其裂隙连通性较好时更是如此，故确定as= 0.6，D6、D为辅助因素，故确定（a6，a）=(0.4，0.2) 将a值代入上式得：A=1/D+0.9/D+0.8/D+ 0.7/D4+0.6/Ds+0.4/D+0.2/D，把它归一化后，用 向量表示，得（a1，a2，a3，a4，as，a6，a）=（0.22,0.20 0. 17 ,0. 15 ,0. 13 ,0. 09 ,0. 04) 。 由此可见，D所得的权数最大，占总权数的 22%，D～D的权数之和，可视为岩体强度的权数，占 总权数的52%，即岩体强度这个复合性因素是主要的 因素。如果把D～D的权数加起来，则占总数的 87%，可见围岩稳定性主要由于这5个基本因素构成 在权数分配方面，亦得到了充分的体现。 （5）选择模糊综合评判模型 为反映围岩的质量我们引1入一个模糊关系：
式中，V称为隧道围岩分类质量指数矩。 关于P可由经验判断或专家评定。据现行公路 隧道设计规范中公路隧道围岩分级的基本质量指标 [BQ]采用等差100的数列分级，其分级系列标准为 550、450、350、250，为使P值与公路隧道设计规范 致，故对P值采用1/12与3/12的差值约为0.1667的 等差数列与之对应，扩大100倍，成为百分制的分值
得6类围岩P值如下：P=91.7，P2=75，P=58.3 P=41.7、P=25.P=8.3。经计算，其结果列表2。
表2隧道围岩分类质量指数表 Tab.2Tunnel surounding rock classification quality index table
最后通过对矩阵V的改进，用线性函数近似表示
例如，昌金高速公路青山隧道为变质岩系，由于 受地质构造影响很严重，节理很能发育，岩体块度多 小于0.1m，取D=0.1m；岩石试件抗压强度Rc= 35MPa，取D=35MPa；该地层地震弹性波速度Vpm =3600~4600m/s，Vk=4400~5500m/s，经计算 D=0.69；由于地处变质岩系，经多期构造作用，取 D6=高，在开挖过程中，基岩裂隙从壁上呈线状或 漫延呈片状流出，取Ds=中等，软化系数为0.60， 取D4=0.60，节理走向与隧道轴线交角大于60°，无 软弱面，取D=良好。
表3隧道围岩质量评定表 Tab.3
和能源供应，对趋势外推法、弹性系数法、国内外情 景类比法和运输工作量计算等预测结果进行综合分 析，以确定2010年、2020年及2030年我国的汽车保 有量。在不同预测方法下，我国汽车保有量预测结果 见表9。
公路路基施工技术规范表9不同预测方法下汽车保有量预测结果
经综合分析比较，确定未来我国的汽车保有量分 别为：2010年有可能达到5000～5500万辆；2020年 有可能达到1.2～1.5亿辆；2030年有可能达到2.3 2.5亿辆。
（1）资源约束将是我国未来道路运输发展必须面 对的重大课题。一方面为了满足经济社会发展对道路 运输的需求，未来20年我国道路运输将有一个快速 发展，另一方面伴随着道路运输的快速发展，也会带 来众多新的问题。一是加剧我国石油资源短缺的矛 盾，二是占用大量的土地资源，以修建道路、停车场 以及相关客货运输设施。 （2）环境保护是走可持续发展道路所面临的另一
把上述7个地质指标或状态与表3中相对应的分 量或计算式查出来，列于表4。
马艳丽：等：我国未来汽车保有量情景预测研究
+6.5+4.5+3.341=46.597.故评为IV类围岩。
市政道路工程投标施工组织设计+6.5+4.5+3.341=46.597.故评为IV类围
模糊数学是一门新兴学科，本文将其用于公路隧 道围岩分类更属粗浅的尝试，对于文中不妥之处恳请 读者指正。值是指出的是，经综合评定得出的围岩类 别，与现行的公路隧道设计规范中围岩分级所规定的 围岩类别相对照，获得的结果令人满意，且此法简单 易行，应用起来比较如意。