基于病害關(guān)聯(lián)性的運(yùn)營(yíng)隧道襯砌技術(shù)狀況評(píng)價(jià)研究

王永東，葉 銘，鄭卓琦, 2，晏 帥，漆楚繁

(1.長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，陜西 西安 710064；2.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

0 引言

近年來，國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)隧道因嚴(yán)重的襯砌病害造成的交通事故比比皆是。如1999年日本山陽(yáng)新干線福岡隧道因襯砌剝落造成了嚴(yán)重的交通事故，2011年云南省西雙版納藤篾山隧道因襯砌變形、剝落導(dǎo)致關(guān)閉檢修半個(gè)月。

面對(duì)這些事故，專家學(xué)者們?cè)絹碓街匾曀淼澜Y(jié)構(gòu)的安全性評(píng)價(jià)?，F(xiàn)行JTG H12—2015《公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》[1](以下簡(jiǎn)稱“規(guī)范”)用隧道土建結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況來評(píng)價(jià)隧道結(jié)構(gòu)的安全性，而隧道襯砌的技術(shù)狀況則是計(jì)算隧道土建結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況時(shí)權(quán)重最高的指標(biāo)。已有專家學(xué)者對(duì)運(yùn)營(yíng)隧道結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)價(jià)進(jìn)行了一些研究，并取得了不少有價(jià)值的成果。林志等[2]在最差段落評(píng)分法的基礎(chǔ)上提出了一種修正方法來對(duì)隧道土建結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)分，細(xì)化了各評(píng)價(jià)指標(biāo)與隧道土建結(jié)構(gòu)分項(xiàng)之間的定量關(guān)系。蔣雅君等[3]在 DERU 評(píng)價(jià)法的基礎(chǔ)上建立了評(píng)價(jià)公路隧道土建結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況的 DES 綜合評(píng)價(jià)方法。楊建國(guó)等[4]采用物元理論、模糊集合論、信息熵理論和層次分析法建立了基于物元理論的隧道襯砌技術(shù)狀況評(píng)價(jià)模型。張素磊等[5]提出了“隧道健康度函數(shù)”的概念，并且基于此建立了隧道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況分段式量化評(píng)定方法。劉鵬舉等[6]采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)方法評(píng)價(jià)隧道結(jié)構(gòu)安全性。劉壯[7]采用熵權(quán)法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，建立了基于熵權(quán)法的 TOPSIS 隧道運(yùn)營(yíng)安全性評(píng)價(jià)模型。然而，上述研究在評(píng)價(jià)隧道襯砌的技術(shù)狀況時(shí)，并未考慮病害之間的相互影響。

實(shí)際上，不同襯砌病害之間是相互影響的[8]。例如：襯砌裂縫與襯砌背后空洞是滲漏水的通道，襯砌的變形與開裂也是滲漏水的原因之一，水沿裂縫滲入襯砌之內(nèi)，會(huì)加速混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕與鋼筋的銹蝕，降低襯砌強(qiáng)度。對(duì)于隧道襯砌病害之間的關(guān)聯(lián)性，也有一些針對(duì)性的研究，如徐維祥等[9]、薛永慶[10]、姚克賀[11]分別采用FP-growth算法、DPCFP-growth算法、Apriori算法研究隧道病害之間的關(guān)聯(lián)性。但從整體上看，無論是評(píng)價(jià)隧道整體的安全性還是評(píng)價(jià)隧道襯砌的技術(shù)狀況，對(duì)基于病害之間關(guān)聯(lián)性評(píng)價(jià)隧道襯砌技術(shù)狀況沒有較為系統(tǒng)的研究。所以，本研究從挖掘隧道襯砌病害之間的關(guān)聯(lián)性出發(fā)，結(jié)合層次分析法、工程可變模糊集法，建立基于病害關(guān)聯(lián)性的隧道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)價(jià)模型。

1 隧道襯砌病害關(guān)聯(lián)性分析

1.1 關(guān)聯(lián)性分析原理

關(guān)聯(lián)分析又被稱為相關(guān)性挖掘，是通過分析數(shù)據(jù)源中各事務(wù)項(xiàng)及其集合間的頻繁發(fā)生模式來描述事務(wù)項(xiàng)不同屬性之間聯(lián)系的過程。設(shè)I={I1,I2, …,Im}為事物庫(kù)，是所有數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合；設(shè)D為任務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，D中的每次交易T是一次事務(wù)，T是數(shù)據(jù)項(xiàng)的子集，TID為該交易的編號(hào)；設(shè)A為數(shù)據(jù)項(xiàng)集合, 當(dāng)A?T時(shí)就稱交易T包含A。關(guān)聯(lián)規(guī)則就是具有“A=>B”形式的蘊(yùn)含式；其中有A包含在I中，B包含在I中,并且A∩B??[12]。數(shù)據(jù)集D中規(guī)則A=>B由支持度s(support)與信任度c(confidence)約束。規(guī)則A=>B的支持度s是指交易T包含A∪B數(shù)據(jù)項(xiàng)所占總數(shù)據(jù)項(xiàng)的比例，為概率P(A∪B)；規(guī)則A=>B的信任度c是指D中包含A事務(wù)同時(shí)也包含B事務(wù)的百分比，為條件概率P(B/A)。具體描述為

(1)

同時(shí)滿足最小支持度值和最小信任度值的規(guī)則稱作強(qiáng)規(guī)則。由關(guān)聯(lián)性分析原理可知，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的算法有多種，基于項(xiàng)集出現(xiàn)的概率，不同的算法定義了不同的關(guān)聯(lián)規(guī)則指數(shù)，如置信度、期望置信度、提升度以及出錯(cuò)率等。本研究采用的是最具有影響力的Apriori算法。主要對(duì)規(guī)則的概率和重要性指數(shù)進(jìn)行挖掘和分析，概率是衡量規(guī)則可信程度最基本的參數(shù)，描述規(guī)則A=>B概率的公式見式(2),規(guī)則的重要性是衡量項(xiàng)集A的存在與否對(duì)項(xiàng)集B的影響程度的指數(shù)，描述規(guī)則A=>B重要性的公式見式(3)。

(2)

(3)

1.2 關(guān)聯(lián)性分析結(jié)果

為了實(shí)現(xiàn)事務(wù)中非空項(xiàng)集之間關(guān)聯(lián)關(guān)系的挖掘，應(yīng)用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)Access進(jìn)行數(shù)據(jù)的編輯和存儲(chǔ)，將每種病害分別設(shè)置為獨(dú)立的字段(如D1、D2)，具體字段號(hào)與病害項(xiàng)見表1，隧道中存在某個(gè)病害時(shí)，將其字段號(hào)賦值為“1”，否則賦值為空。然后使用SQL Sever中的Business Intelligence Development Studio Analysis services模塊來對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。

表1 數(shù)據(jù)庫(kù)字段號(hào)及其代表的病害項(xiàng)

將最大項(xiàng)集數(shù)設(shè)置為1，對(duì)166處隧道病害的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，按照其發(fā)生頻率繪制病害現(xiàn)象統(tǒng)計(jì)分布圖(見圖1)。將最大項(xiàng)集數(shù)設(shè)置為2，最小置信度設(shè)置為0.4，重新對(duì)病害統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以在“規(guī)則”選項(xiàng)卡中得出單項(xiàng)項(xiàng)集間關(guān)聯(lián)規(guī)則的“概率”及“重要性”，關(guān)聯(lián)規(guī)則篩選所得到的結(jié)果如表2所示，此處按照關(guān)聯(lián)規(guī)則中“概率”的大小來排序。

圖1 各類病害現(xiàn)象統(tǒng)計(jì)分布圖

由關(guān)聯(lián)規(guī)則的“概率”排序表(表2)可以看出，“襯砌腐蝕=>滲漏水”、“襯砌變形=>襯砌裂縫”、“結(jié)冰=>滲漏水”、“排水系統(tǒng)堵塞=>滲漏水”、“背后空洞=>襯砌裂縫”的概率均在90%以上。這說明在調(diào)查的案例中，存在前1項(xiàng)病害的區(qū)間有九成以上都存在后1項(xiàng)病害，且這2項(xiàng)病害有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。但同時(shí)也可以看出這些規(guī)則的“重要性”相對(duì)大小與“概率”并不一致。

表2 關(guān)聯(lián)規(guī)則篩選結(jié)果

以規(guī)則“背后空洞=>襯砌裂縫”為例，該規(guī)則的概率(0.901)雖然很高，但“重要性”指數(shù)(0.179)并不高。結(jié)合關(guān)聯(lián)規(guī)則“重要性”指數(shù)的定義可知，由于隧道在無“背后空洞”病害時(shí)存在“襯砌裂縫”的概率也很高，因而造成該規(guī)則的“重要性”較低。綜合以上分析，本研究結(jié)合規(guī)則的“重要性”和“概率”2個(gè)指數(shù)來量化病害間的關(guān)聯(lián)性影響程度。

以式(4)來定義病害間的關(guān)聯(lián)性影響系數(shù)Kij，矩陣中的元素Kij為第i個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)對(duì)第j個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)的影響系數(shù)，i=1，2，3，…,10，j=1，2，3，…,10。序號(hào)i與具體病害信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。

Kij=[p×(1-p0)]1/2×v。

(4)

式中：p為關(guān)聯(lián)規(guī)則概率，可由式(2)計(jì)算；v為關(guān)聯(lián)規(guī)則重要性，可由式(3)計(jì)算；p0為最小概率閾值，取0.25。

使用表2中第2、3列的數(shù)據(jù)與式(4)可以計(jì)算出所有關(guān)聯(lián)性影響系數(shù)Kij，得到關(guān)聯(lián)性影響矩陣K0。

1.3 基于關(guān)聯(lián)性分析的網(wǎng)絡(luò)影響(ANP)模型

本研究通過構(gòu)建病害的關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)影響模型(ANP)將關(guān)聯(lián)性影響矩陣K應(yīng)用到襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況的綜合評(píng)價(jià)中。以襯砌結(jié)構(gòu)綜合技術(shù)狀況為目標(biāo)層，以反映襯砌結(jié)構(gòu)健康狀況的各準(zhǔn)則層指標(biāo)為網(wǎng)絡(luò)層，不對(duì)準(zhǔn)則層之下的各具體屬性指標(biāo)做關(guān)聯(lián)性分析評(píng)價(jià)，于是襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況值F′可由式(5)求得：

F′=ω×[Z×(E+K)]T。

(5)

式中：F′為襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況綜合評(píng)價(jià)值；ω為準(zhǔn)則層指標(biāo)的權(quán)重向量；Z為襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況值的準(zhǔn)則層向量，Z=(Z1，Z2，…，Zi)(Zi為第i個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)的技術(shù)狀況值；i為評(píng)價(jià)模型中準(zhǔn)則層的指標(biāo)個(gè)數(shù))；E為單位向量；K為與評(píng)價(jià)模型指標(biāo)體系相對(duì)應(yīng)的影響矩陣。

在不考慮病害關(guān)聯(lián)性的條件下計(jì)算檢測(cè)段的襯砌結(jié)構(gòu)綜合技術(shù)狀況值

F=ω×ZT。

(6)

2 隧道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)價(jià)體系

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

構(gòu)建合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是建立運(yùn)營(yíng)隧道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)價(jià)模型的基礎(chǔ)和前提。為使評(píng)價(jià)結(jié)果能完整地體現(xiàn)襯砌結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況，結(jié)合規(guī)范與該領(lǐng)域較有影響力的研究成果[4]，選擇襯砌裂縫長(zhǎng)度l1、襯砌裂縫寬度l2、裂縫深度與襯砌厚度的比值k1、襯砌實(shí)測(cè)厚度與設(shè)計(jì)厚度的比值k2、襯砌背后空洞的縱向長(zhǎng)度l3、徑向深度l4、襯砌實(shí)際強(qiáng)度與設(shè)計(jì)強(qiáng)度的比值k3、襯砌變形速率v′、襯砌變形量與隧道內(nèi)輪廊到建筑限界的距離(內(nèi)限距)之比k4，以及隧道滲漏水的狀態(tài)、位置、襯砌剝落的位置為評(píng)價(jià)指標(biāo)。由此可建立運(yùn)營(yíng)隧道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)價(jià)體系(見圖2)，在這些評(píng)價(jià)指標(biāo)中，定量指標(biāo)的具體取值見表3。

圖2 運(yùn)營(yíng)隧道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)價(jià)體系

表3 定量指標(biāo)狀況值評(píng)價(jià)

隧道滲漏水與隧道襯砌剝落為定性指標(biāo)，滲漏水按照規(guī)范[1]中的表B-4取值，狀況值評(píng)價(jià)見表4。襯砌剝落按照規(guī)范[1]中的表4-6取值，即襯砌無掉落的可能性時(shí)，狀況值取1；襯砌側(cè)墻有掉落的可能性時(shí)，狀況值取3；襯砌拱部有掉落的可能性時(shí)，狀況值取4。

表4 滲漏水狀況值評(píng)價(jià)

2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

2.2.1 準(zhǔn)則層權(quán)重

采用層次分析法確定指標(biāo)層與準(zhǔn)則層的權(quán)重，對(duì)于標(biāo)度方法則選取實(shí)用性較好的1—5標(biāo)度法。采用層次分析法計(jì)算準(zhǔn)則層權(quán)重的過程如下。

1)構(gòu)造判斷矩陣A。

結(jié)合大量前人在病害評(píng)價(jià)領(lǐng)域的相關(guān)研究成果，本文選擇的準(zhǔn)則層指標(biāo)為：襯砌裂縫、襯砌有效厚度、背后空洞、襯砌強(qiáng)度、襯砌變形、滲漏水、襯砌剝落。對(duì)準(zhǔn)則層指標(biāo)兩兩之間的相對(duì)重要程度進(jìn)行整理，構(gòu)造判斷矩陣A。

(7)

2)求判斷矩陣A每行之積

(8)

式中aik為矩陣A中的元素。

(9)

(10)

4)對(duì)向量h進(jìn)行歸一化處理，即得到權(quán)重向量

ω=(ω1，ω2，…，ωn)。

(11)

5)矩陣A的一致性檢驗(yàn)。

首先，計(jì)算判斷矩陣A關(guān)于向量ω的最大特征根λmax。

Aω=λmaxω。

(12)

(13)

其次，在假設(shè)矩陣具有一致性的條件下計(jì)算判斷矩陣A的一致性指數(shù)CI。

CI=(λmax-n)/(n-1)。

(14)

則判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)系數(shù)

CR=CI/RI。

(15)

式中RI為矩陣隨機(jī)一致性指標(biāo)。

依據(jù)式(7)—(15)進(jìn)行計(jì)算可得到準(zhǔn)則層指標(biāo)的權(quán)重向量為

ω=(0.30，0.11，0.06，0.19，0.11，0.04，0.19)。

(16)

權(quán)重向量ω對(duì)于判斷矩陣A的最大特征根λmax=7.078 33，判斷矩陣A的一致性指數(shù)CI=0.013 055，查表(n階矩陣的隨機(jī)一致性指標(biāo)表)可知當(dāng)n=7時(shí)，RI=1.32，則判斷矩陣A的一致性檢驗(yàn)系數(shù)CR=0.098 9<0.1，因此該矩陣滿足一致性要求，由層次分析法所求得的權(quán)重向量ω有效。

2.2.2 指標(biāo)層權(quán)重

采用相同的方法得到指標(biāo)層的權(quán)重

(17)

2.3 隸屬度的確定

2.3.1 定性指標(biāo)的隸屬度

在上述指標(biāo)中，滲漏水與襯砌剝落為定性指標(biāo)，依據(jù)規(guī)范，當(dāng)其襯砌狀況值為1、2、3、4時(shí)，對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)則層隸屬度向量為

(18)

2.3.2 定量指標(biāo)的隸屬度

其余指標(biāo)均為定量指標(biāo)，對(duì)于定量指標(biāo)，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)中建立隸屬度函數(shù)的原則，采用工程可變模糊集法[13-14]計(jì)算其相對(duì)隸屬度函數(shù)。

X0∈[a,b]; X∈[c,d]; x為X區(qū)間內(nèi)的任意點(diǎn)。

本文認(rèn)為隸屬度在范圍值區(qū)間上呈線性分布，因此集中度β取1，于是M的取值情況為：在第1標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間中，M為標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間的下限；在第4標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間中，M為標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間的上限；在第2標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間和第3標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間中，M為標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間的中點(diǎn)。

在區(qū)間X上任取一點(diǎn)值x，當(dāng)x

(19)

當(dāng)x>M時(shí)，其相對(duì)差異函數(shù)為

(20)

即M點(diǎn)大小的計(jì)算公式為

(21)

[a,b]是x的標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間，[c,d]為x的范圍值區(qū)間，[c,d]是隨標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間[a,b]動(dòng)態(tài)變化的，由于本研究中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間都是連續(xù)的，分別選取相鄰2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間的上下限作為范圍值區(qū)間[c,d]的界限，在實(shí)際計(jì)算時(shí)，以M點(diǎn)為分界點(diǎn)，來計(jì)算相對(duì)差異函數(shù)，則x的相對(duì)隸屬度計(jì)算公式如下。

(22)

采用式(18)—(22)可以計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)x在評(píng)價(jià)區(qū)間中的隸屬度。

2.3.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的技術(shù)狀況值

設(shè)某個(gè)準(zhǔn)則層(一級(jí)指標(biāo))下有n個(gè)指標(biāo)層指標(biāo)(二級(jí)指標(biāo))，將指標(biāo)層數(shù)據(jù)xn(本文中n=1，2，3)分別帶入4個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間中進(jìn)行計(jì)算，可以得到xn在對(duì)應(yīng)區(qū)間的隸屬度值un1、un2、un3、un4，對(duì)應(yīng)的指標(biāo)層隸屬度矩陣R′如式(23)所示。

(23)

該準(zhǔn)則層指標(biāo)的隸屬度向量R為

R=ωbi×R′。

(24)

式中ωbi為指標(biāo)層的權(quán)重向量。

將準(zhǔn)則層的隸屬度向量R進(jìn)行單值化，得到

Rd=(r1，r2，r3，r4)。

(25)

然后，計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)x的襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況值

(26)

3 工程應(yīng)用實(shí)例

3.1 依托工程

G310堡子梁隧道位于國(guó)道310線金渭段，于1970年10月建成，洞長(zhǎng)283 m。該隧道為單向2車道隧道，隧道凈寬8 m，凈高6.1 m，洞內(nèi)無照明及通風(fēng)設(shè)施。該隧道的定期檢查報(bào)告顯示：襯砌表面多處涂料脫落，面積較大；隧道內(nèi)滲漏水嚴(yán)重，多處甚至能看到滴水結(jié)冰現(xiàn)象，水沿檢修道及路面邊緣滲流形成大面積濕漬；襯砌裂縫較多，襯砌表面鼓包脫落現(xiàn)象嚴(yán)重。洞內(nèi)襯砌病害情況見圖4。

圖4 堡子梁隧道內(nèi)襯砌病害情況

堡子梁隧道病害現(xiàn)象形式多樣、各類病害發(fā)育嚴(yán)重，對(duì)G310堡子梁隧道專項(xiàng)督查實(shí)體檢測(cè)報(bào)告中3個(gè)較為典型病害檢測(cè)段的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià),具體病害信息如表5所示。

表5 堡子梁隧道典型檢測(cè)段病害信息數(shù)據(jù)表

3.2 案例計(jì)算

結(jié)合表5中的數(shù)據(jù)，用式(17)—(26)可計(jì)算出3個(gè)典型檢測(cè)段指標(biāo)層的技術(shù)狀況值向量

(27)

由式(6)、式(16)與式(27)可計(jì)算出不考慮病害關(guān)聯(lián)性時(shí)，3個(gè)典型檢測(cè)段的隧道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況值。FⅠ=2.238 4，F(xiàn)Ⅱ=2.134 3，F(xiàn)Ⅲ=2.159 3。

由于FⅡ

考慮隧道襯砌病害之間的關(guān)聯(lián)性時(shí)，首先從表2關(guān)聯(lián)規(guī)則篩選結(jié)果表中提取關(guān)聯(lián)影響系數(shù)，則構(gòu)造矩陣

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3.3 結(jié)果分析

在規(guī)范[1]中，給出了土建結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況值的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，如表6所示。在評(píng)價(jià)土建結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況時(shí)襯砌結(jié)構(gòu)占40%的權(quán)重，這在所有分項(xiàng)是最高的。隧道襯砌的狀況值在一定程度上也可表示襯砌的缺損程度、襯砌病害的發(fā)展趨勢(shì)以及襯砌病害對(duì)行人、車輛、結(jié)構(gòu)安全的影響程度。

表6 土建結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)表

由3.2節(jié)案例計(jì)算結(jié)果可知，3個(gè)檢測(cè)段的隧道襯砌技術(shù)狀況值均大于3，這說明經(jīng)過多年運(yùn)營(yíng)，隧道襯砌的缺損情況已經(jīng)比較嚴(yán)重，已經(jīng)妨害行人、車輛的安全。若不考慮病害之間的相互發(fā)展關(guān)系，3個(gè)檢測(cè)段的隧道襯砌技術(shù)狀況值均大于2且小于3，雖然襯砌結(jié)構(gòu)已有一定程度的缺損，但是還未對(duì)行人、車輛以及結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響。梁子堡隧道已經(jīng)運(yùn)營(yíng)了50年，檢測(cè)段Ⅰ(見圖4)、檢測(cè)段Ⅱ產(chǎn)生過掉塊，檢測(cè)段Ⅲ襯砌腐蝕、裂隙滴漏水現(xiàn)象嚴(yán)重，即3個(gè)檢測(cè)段都對(duì)行車安全產(chǎn)生了一定的影響。這說明對(duì)于運(yùn)營(yíng)時(shí)間很長(zhǎng)的隧道，在評(píng)價(jià)其襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況時(shí)，考慮病害之間的相互發(fā)展關(guān)系是很有必要的。

4 結(jié)論與討論

1)本文在定量分析襯砌病害關(guān)聯(lián)性的基礎(chǔ)上開展隧道襯砌技術(shù)狀況綜合評(píng)價(jià)體系研究工作，包括指標(biāo)體系的構(gòu)建、指標(biāo)權(quán)重的確定、評(píng)價(jià)模型的建立及評(píng)價(jià)結(jié)果分析。

2)相較于規(guī)范，該方法充分考慮了襯砌病害之間的相互影響關(guān)系，在對(duì)運(yùn)營(yíng)多年的隧道進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，該方法更為合理。使用該方法與傳統(tǒng)方法對(duì)堡子梁隧道3個(gè)檢測(cè)段進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)考慮病害關(guān)聯(lián)性時(shí)，隧道襯砌的技術(shù)狀況綜合值排列順序并未改變，但其數(shù)值均有顯著增長(zhǎng)，平均增長(zhǎng)幅度為44.11%，更加符合實(shí)際情況。該方法可為國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)隧道評(píng)價(jià)襯砌技術(shù)狀況提供借鑒。

3)該方法存在一定局限性，對(duì)于新建隧道與運(yùn)營(yíng)年限較短的隧道，其計(jì)算結(jié)果可能偏大，因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)年限較短，隧道病害并未充分發(fā)展，相互之間影響性較小。對(duì)于如何依據(jù)運(yùn)營(yíng)年限或者病害的實(shí)際情況有選擇性地使用該模型，后續(xù)將開展進(jìn)一步研究。