在役隧道震害综合承灾度评价

李燕燕

doi:10.11899/zzfy20230209

在役隧道震害综合承灾度评价

doi: 10.11899/zzfy20230209

李燕燕

甘肃省建设监理有限责任公司, 兰州 730070

详细信息

作者简介:
李燕燕，女，生于1986年。硕士。高级工程师。主要从事建筑与土木工程方面的研究。E-mail：1173342063@qq.com

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出版历程
- 收稿日期: 2022-05-26
- 刊出日期: 2023-06-30

Comprehensive Evaluation of Earthquake Sustainability of Existing Tunnels

Li Yanyan

Gansu Construction Supervision Co., Ltd, Lanzhou 730070, China

摘要

摘要: 为客观评价在役隧道震害综合承灾情况，从隧道震害危险性的压力指标与隧道自身及所处工程环境的承压指标筛选具有代表性、可操作性的分级指标。以隧道承灾系统为研究主体，运用最小偏差法将主、客观权重集合，得到评价指标的组合权重，并利用GRA-TOPSIS法对在役隧道震害综合承灾度进行评价，确定隧道震害承灾情况。选取新疆某3个隧道中的5个区段为研究对象，运用GRA-TOPSIS法构建的隧道震害综合承灾度评价模型确定隧道震害承灾等级，评价结果与现场调查结果趋于一致。对影响承灾度的主要因素进行分析，可为各区段制定适宜的修复策略提供参考。
- 隧道 /
- 震害 /
- 承灾度 /
- 最小偏差组合赋权 /
- GRA-TOPSIS
Abstract: In order to objectively evaluate the comprehensive hazard-bearing status of the in-service tunnels, an evaluation index system for the comprehensive hazard-bearing degree of the tunnel earthquake damage was constructed from two aspects: the risk of the tunnel earthquake damage and the hazard-bearing capacity of the tunnel itself and its engineering environment. Taking the tunnel disaster bearing system as the main research object, the minimum deviation method is used to collect the subjective and objective weights to obtain the combined weight of the evaluation indicators, and the GRA-TOPSIS method is used to evaluate the comprehensive earthquake disaster bearing degree of the in-service tunnel, and determine the earthquake damage bearing of the tunnel. Five tunnel sections out of three tunnels in Xinjiang were selected as the research objects, and the above-mentioned model was used to determine the earthquake disaster-bearing level of the tunnel. The evaluation results tend to be consistent with the field investigation results. The main factors can provide a reference for formulating appropriate repair strategies for each section.
- Tunnel /
- Seismic damage bearing degree /
- Bearing degree /
- Minimum deviation combination weighting /
- GRA-TOPSIS

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图 1 评价指标主、客观权重确定流程

Figure 1. Flow chart for determining evaluation indicator of subjective and objective weight

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表 1 在役隧道震害综合承灾度评价指标体系与分级标准

Table 1. Evaluation index system and grading standard of comprehensive hazard-bearing degree of earthquake damage of in-service tunnels

属性	评价指标	等级	定性描述	定量描述
压力指标	地震峰值加速度C₁	Ⅰ	基本烈度＜6度	C₁＜1
		Ⅱ	基本烈度6～7度	1≤C₁＜1.8
		Ⅲ	基本烈度7～8度	1.8≤C₁＜2.6
		Ⅳ	基本烈度8～9度	2.6≤C₁＜3.4
		Ⅴ	基本烈度＞9度	C₁≥3.4
	断裂破碎带宽度C₂	Ⅰ	无断层	0
		Ⅱ	存在落差20 m以下的小规模断层	0＜C₂≤20
		Ⅲ	存在落差20 m以上、30 m以下的较小规模断层	20＜C₂≤30
		Ⅳ	存在落差30 m以上、50 m以下的中等规模断层	30＜C₂≤50
		Ⅴ	存在落差50 m以上的大规模断层	C₂＞50
	岩石风化程度C₃	Ⅰ	完好	0
		Ⅱ	微风化	0＜C₃≤25
		Ⅲ	中等风化	25＜C₃≤50
		Ⅳ	强风化	50＜C₃≤75
		Ⅴ	全风化	75＜C₃≤100
	地下水情况C₄	Ⅰ	无地下水	0
		Ⅱ	点滴状地下水	0＜C₄≤3
		Ⅲ	淋雨状地下水	3＜C₄≤6
		Ⅳ	线状地下水	6＜C₄≤10
		Ⅴ	涌流状地下水	10＜C₄≤12
	偏压（地表倾角）C₅	Ⅰ	＜15°	C₅＜15
		Ⅱ	15°～30°	15≤C₅＜30
		Ⅲ	30°～45°	30≤C₅＜45
		Ⅳ	45°～60°	45≤C₅＜60
		Ⅴ	＞60°	C₅≥60
承压指标	围岩等级C₆	Ⅰ	稳定岩石，裂隙不发育或稍发育	C₆＞4.5
		Ⅱ	岩石较新鲜，节理裂隙稍发育	3.5≤C₆＜4.5
		Ⅲ	岩石微风化，地质裂隙发育、部分张开充泥	2.5≤C₆＜3.5
		Ⅳ	软弱结构面多，岩体呈碎石状	1.5≤C₆＜2.5
		Ⅴ	散体	C₆＜1.5
	支护结构与强度C₇	Ⅰ	完好	C₇＞150
		Ⅱ	较好	100≤C₇＜150
		Ⅲ	中等	50≤C₇＜100
		Ⅳ	较差	10≤C₇＜50
		Ⅴ	很差	C₇＜10
	隧道埋深C₈	Ⅰ	埋深＞300 m	C₈＞300
		Ⅱ	埋深100～300 m	100＜C₈≤300
		Ⅲ	埋深50～100 m	50＜C₈≤100
		Ⅳ	埋深10～50 m	10＜C₈≤50
		Ⅴ	埋深＜10 m	C₈≤10
承压指标	岩体完整性C₉	Ⅰ	完整性好	0.90≤C₉＜1
		Ⅱ	完整性较好	0.75≤C₉＜0.90
		Ⅲ	完整性中等	0.50≤C₉＜0.75
		Ⅳ	完整性较差	0.20≤C₉＜0.50
		Ⅴ	完整性差	0≤C₉＜0.20
	岩石质量C₁₀	Ⅰ	岩石质量好	90＜C₁₀≤100
		Ⅱ	岩石质量较好	75＜C₁₀≤90
		Ⅲ	岩石质量中等	50＜C₁₀≤75
		Ⅳ	岩石质量较差	25＜C₁₀≤50
		Ⅴ	岩石质量差	C₁₀≤25
	路面与附属设施易损程度C₁₁	Ⅰ	完好	0＜C₁₁≤2
		Ⅱ	无明显受损	2＜C₁₁≤4
		Ⅲ	受损小于限值	4＜C₁₁≤6
		Ⅳ	受损接近限值	6＜C₁₁≤8
		Ⅴ	受损大于限值	8＜C₁₁≤10
	等效截面积C₁₂	Ⅰ	存在面积＜20 m²的小断面	C₁₂＜20
		Ⅱ	存在面积20～45 m²的较小断面	20≤C₁₂＜45
		Ⅲ	存在面积45～70 m²的中等断面	45≤C₁₂＜70
		Ⅳ	存在面积70～120 m²的较大断面	70≤C₁₂＜120
		Ⅴ	存在面积＞120 m²的大断面	C₁₂≥120

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表 2 隧道震害数据统计结果

Table 2. Statistical table of tunnel seismic damage data

类别	拟评价项目
类别	C₁ /g	C₂ /m	C₃	C₄	C₅ /（°）	C₆	C₇/MPa	C₈ /m	C₉	C₁₀ /%	C₁₁	C₁₂ /m²
区段1	2.2	0	0	0	8	1.80	75	108	0.80	81	3.0	47.8
区段2	2.2	25	60	8.0	35	1.40	15	30	0.30	22	5.0	47.8
区段3	2.2	20	40	2.0	45	1.60	40	22	0.55	45	6.5	47.8
区段4	2.0	15	35	1.5	20	2.40	55	324	0.80	45	5.5	38.5
区段5	1.9	40	10	2.5	50	2.40	55	331	0.40	41	5.0	23.7
正理想值	0.5	0	0	0	7.5	5.00	175	400	0.95	95	1.0	10.0
负理想值	3.8	60	87.5	11.5	72.5	0.75	5	5	0.10	12.5	9.0	132.5

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表 3 评价指标的权重

Table 3. Weights of evaluation indicators

类别	权重
类别	C₁	C₂	C₃	C₄	C₅	C₆	C₇	C₈	C₉	C₁₀	C₁₁	C₁₂
${\omega '_k}$	0.188	0.088	0.044	0.118	0.075	0.111	0.057	0.051	0.082	0.061	0.068	0.057
${\omega ''_k}$	0.001	0.179	0.224	0.288	0.087	0.004	0.005	0.056	0.074	0.047	0.017	0.018
${\omega ^ * }$	0.089	0.137	0.140	0.208	0.082	0.054	0.030	0.053	0.077	0.053	0.041	0.036

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表 4 评价指标统计数据的标准化处理

Table 4. Standardized processing of evaluation index statistics

类别	指标
类别	C₁	C₂	C₃	C₄	C₅	C₆	C₇	C₈	C₉	C₁₀	C₁₁	C₁₂
区段1	0.476	1.000	1.000	1.000	0.893	0.327	0.375	0.216	0.800	0.810	0.700	0.670
区段2	0.476	0.643	0.400	0.333	0.533	0.255	0.075	0.060	0.300	0.220	0.500	0.670
区段3	0.476	0.714	0.600	0.833	0.400	0.291	0.200	0.044	0.550	0.450	0.350	0.670
区段4	0.524	0.786	0.650	0.875	0.733	0.436	0.275	0.648	0.800	0.450	0.450	0.734
区段5	0.548	0.429	0.900	0.792	0.333	0.436	0.275	0.662	0.400	0.410	0.500	0.837
正理想值	0.881	1.000	1.000	1.000	0.900	0.909	0.875	0.800	0.950	0.950	0.900	0.931
负理想值	0.095	0.143	0.125	0.042	0.033	0.136	0.025	0.010	0.100	0.125	0.100	0.086

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