基于改進(jìn)的TOPSIS法和灰色關(guān)聯(lián)分析研究盾構(gòu)管片破損程度*

陳宏俊

(中國中鐵一局集團(tuán)第四工程有限公司，陜西 咸陽 712000)

0 引言

管片是盾構(gòu)隧道的主要承載結(jié)構(gòu)，在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，承擔(dān)著千斤頂?shù)捻斖屏?、周圍土體壓力，同步注漿壓力、二次注漿壓力和地下水壓力等。在這些外力和其他相關(guān)因素的作用下，盾構(gòu)管片時(shí)常出現(xiàn)破損、開裂現(xiàn)象，一旦管片的完整性遭到破壞，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體承載力降低，耐久性受損，管片的使用壽命也會受到影響[1]。

造成盾構(gòu)管片破損、開裂的原因眾多，劉熾[2]根據(jù)管片的工作階段將相關(guān)影響因素分為三類：一是在管片的生產(chǎn)階段，管片的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)環(huán)境和配合比會對管片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的成型產(chǎn)生影響[3-5]，如果生產(chǎn)質(zhì)量不過關(guān)，那就會為管片后期發(fā)生開裂埋下隱患；二是在盾構(gòu)的施工階段，若千斤頂推力過大[6]、注漿壓力過大引起姿態(tài)控制不良、推進(jìn)過程中發(fā)生扭轉(zhuǎn)，這些因素均會對管片造成不良影響；三是在隧道運(yùn)營過程中，若地層產(chǎn)生不均勻沉降，或由于作用在管片上的荷載引起管片內(nèi)力增加，都有可能造成管片在運(yùn)營期開裂、破損。目前關(guān)于盾構(gòu)管片裂損的研究主要集中在研究其破損規(guī)律和探索解決措施方面。例如，Chen等[7]通過數(shù)值試驗(yàn)方法分別模擬了施工階段和運(yùn)營階段盾構(gòu)管片的裂損過程，發(fā)現(xiàn)管片裂縫產(chǎn)生的部位主要集中在環(huán)向接縫、螺栓孔和手孔等部位，并且提出加強(qiáng)手孔和螺栓孔附近混凝土抗裂性能來改善管片開裂這一問題；周俊宏等[8]通過對某軟土隧道在施工階段管片破損情況的調(diào)研，總結(jié)了該區(qū)間隧道管片的破損規(guī)律，同時(shí)依據(jù)管片修補(bǔ)塊的受力特征和破損形態(tài)開展室內(nèi)試驗(yàn)，遴選出了修補(bǔ)效果良好的修補(bǔ)材料；蘇昂等[9]在現(xiàn)場管片裂損特性調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論分析和擴(kuò)展有限元法，分析了復(fù)合地層中盾構(gòu)管片裂損的成因機(jī)制，并提出在上軟下硬復(fù)合地層中采用錯(cuò)縫拼裝施工時(shí)，應(yīng)避免使用帶接頭榫的管片；楊雨冰等[10]采用基于斷裂力學(xué)的有限元方法，從3個(gè)層次分析了盾構(gòu)管片的破損機(jī)制，并提出在數(shù)值試驗(yàn)中，管片接頭的正確模擬是成功預(yù)測整環(huán)襯砌承載力的關(guān)鍵；何川等[11]采用相似模型試驗(yàn)，在獲取到的管片位移、內(nèi)力、聲發(fā)射等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析了裂縫數(shù)量對管片力學(xué)特性的影響，結(jié)果表明隨著裂縫數(shù)量的增加，管片結(jié)構(gòu)發(fā)生失穩(wěn)破壞的可能性將不斷加大，特別地，當(dāng)拱腰裂縫達(dá)到3條時(shí)，管片將出現(xiàn)局部壓潰區(qū)。

在當(dāng)前研究中，管片的破損機(jī)制、破損誘因和裂縫的發(fā)展規(guī)律被作為主要研究目標(biāo)，而鮮有研究涉及管片破損程度的判定。因此，本文擬借助于相關(guān)的系統(tǒng)分析方法，并依托實(shí)際工程中的實(shí)測數(shù)據(jù)，從而分析判斷影響管片裂損的主要因素并對管片破損程度進(jìn)行分類評判。

1 系統(tǒng)分析法

1.1 熵權(quán)法修正的優(yōu)劣解距離法(TOPSIS法)

優(yōu)劣解距離法是一種常用的綜合評價(jià)方法，其能充分利用原始數(shù)據(jù)的信息，計(jì)算結(jié)果能夠精確地反映各評價(jià)對象之間的差距[12-13]。TOPSIS法的優(yōu)點(diǎn)包括：①對原始數(shù)據(jù)及評價(jià)指標(biāo)無特殊限制和要求；②適用于小樣本數(shù)據(jù)；③也適用于含有多個(gè)評價(jià)等級、多個(gè)評價(jià)指標(biāo)的大樣本數(shù)據(jù)；④計(jì)算簡便且使用靈活。

熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)法，某個(gè)系統(tǒng)的信息熵越小，就表明系統(tǒng)中各指標(biāo)值的變異程度越大，在綜合評價(jià)中所占的權(quán)重也就越大[14]。熵權(quán)法修正的優(yōu)劣解距離法是指在優(yōu)劣解距離法的計(jì)算過程中，通過熵權(quán)法對各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，主要執(zhí)行步驟如圖1所示。計(jì)算過程為：先將原始數(shù)據(jù)矩陣統(tǒng)一指標(biāo)類型，計(jì)算得到正向化后的矩陣；再對得到的矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理(消除各指標(biāo)量綱的影響)；再引入熵權(quán)法，計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)下第i個(gè)樣本所占的比重，作為相對熵計(jì)算中用到的概率；隨后計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的信息熵和信息效用值，然后歸一化得到每個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)；對標(biāo)準(zhǔn)化矩陣中每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，并找到最優(yōu)、最劣方案；然后分別計(jì)算各評價(jià)對象與最優(yōu)、最劣方案間的距離，以此作為評價(jià)優(yōu)劣的依據(jù)。

圖1 熵權(quán)法修正的優(yōu)劣解距離法計(jì)算流程

1.2 灰色關(guān)聯(lián)分析

灰色關(guān)聯(lián)分析是在建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)發(fā)展過程展開量化分析，以達(dá)到抓住影響系統(tǒng)發(fā)展的主要矛盾或主要因素的目的[15]。曲線越接近，相應(yīng)序列之間的關(guān)聯(lián)度就越大，反之越小?；疑P(guān)聯(lián)分析的優(yōu)點(diǎn)包括：①對樣本量的多少和樣本有無規(guī)律均適用；②計(jì)算量小，計(jì)算過程方便；③不會出現(xiàn)量化結(jié)果和定性分析結(jié)果不符的情況[16]。也就是說，對于小信息樣本的系統(tǒng)，灰色關(guān)聯(lián)分析能夠比較準(zhǔn)確地確定出影響系統(tǒng)發(fā)展的各因素的主次關(guān)系。

灰色關(guān)聯(lián)分析法的計(jì)算步驟如圖2所示。

圖2 灰色關(guān)聯(lián)分析法的計(jì)算流程

1)正向化處理 將所有的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為極大型指標(biāo)。

2)正向化后矩陣的預(yù)處理 先求出每個(gè)指標(biāo)的均值，再用該指標(biāo)中的每個(gè)元素都除以其均值。

3)構(gòu)造母序列 將預(yù)處理后矩陣的每一行取出最大值構(gòu)成(虛擬)母序列。

4)計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)度及權(quán)重 計(jì)算各指標(biāo)與母序列的灰色關(guān)聯(lián)度。

5)計(jì)算各評價(jià)對象的得分 計(jì)算第k個(gè)評價(jià)對象的最終得分，并對所有評價(jià)對象的得分進(jìn)行歸一化處理。

2 工程案例

西安地鐵某區(qū)間盾構(gòu)隧道航天新城站—航天東路站區(qū)間沿規(guī)劃的航天南路自東向西地下敷設(shè)。區(qū)間盾構(gòu)左線里程ZDK0-924.515—ZDK0+112.686，左線長1 028.306m(其中短鏈8.895m)，區(qū)間右線里程YDK0+982.750—YDK0+114.842，右線長1 088.659m(其中短鏈8.933m)。區(qū)間從航天新城站開始依次以2%坡度上行至最高點(diǎn)，然后以26.7%和15.2%坡度下行接2%的上坡至航天東路站。

在該盾構(gòu)區(qū)間隧道的施工過程中，管片經(jīng)常出現(xiàn)開裂和破損。通過文獻(xiàn)調(diào)研得到影響管片開裂的因素包括如下：千斤頂反作用力、總推力、刀盤扭矩、同步注漿壓力、周圍土壓力、推進(jìn)速度、推進(jìn)過程中偏心距過大、管片的橢圓形變形、頻繁調(diào)整姿態(tài)導(dǎo)致隧道出現(xiàn)超挖。

根據(jù)現(xiàn)場施工人員觀察發(fā)現(xiàn)，管片開裂和破損多發(fā)生在盾構(gòu)推進(jìn)過程中，尤其是剛拼接好的管片最易發(fā)生開裂破壞。例如，在實(shí)際施工過程中，盾構(gòu)當(dāng)前推進(jìn)環(huán)為29環(huán)，則前幾環(huán)管片(如27，26環(huán))易發(fā)生開裂破壞。部分管片開裂情況如圖3所示。

圖3 管片開裂情況

針對此問題，研究人員首先記錄管片的破損開裂時(shí)間；隨后，依據(jù)記錄的時(shí)間，提取盾構(gòu)機(jī)在該時(shí)間段前后的掘進(jìn)實(shí)測數(shù)據(jù)，用以分析造成該管片開裂的主要原因。管片的破損時(shí)間通過現(xiàn)場安置的實(shí)時(shí)攝像儀器進(jìn)行記錄，該攝像記錄儀具有錄像和存儲功能，以方便研究人員確定管片的實(shí)際開裂時(shí)間。本次共記錄了該盾構(gòu)區(qū)間1～100環(huán)管片的破損情況，出現(xiàn)破損的管片共有23環(huán)，對應(yīng)各環(huán)的實(shí)際盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)如表1所示。這些參數(shù)在盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)過程中均可從盾構(gòu)設(shè)備內(nèi)置的測量系統(tǒng)中提取得到。

3 結(jié)果分析

3.1 熵權(quán)法修正的優(yōu)劣解距離法的計(jì)算結(jié)果

基于1.1節(jié)中該方法的原理介紹，并結(jié)合本工程案例所研究的問題，對熵權(quán)法修正的優(yōu)劣解距離法的執(zhí)行步驟展開描述，內(nèi)容如下。

1)以表1為基礎(chǔ)，構(gòu)造判斷矩陣A，其中評價(jià)對象為破損環(huán)，評價(jià)指標(biāo)為刀盤轉(zhuǎn)矩、總推力，A～F組油缸推擠壓力、盾構(gòu)頂部土壓和1～6號砂漿注入口壓力。

表1 破損環(huán)的實(shí)際盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)

2)隨后對原始判斷矩陣A進(jìn)行正向化處理，得到正向化后的矩陣X。在正向化處理過程中，考慮到作用力越大將造成管片破損、開裂越嚴(yán)重這一因素，因此將指標(biāo)總推力、油缸推進(jìn)壓力、盾構(gòu)頂部土壓、砂漿注入口壓力視為成本型指標(biāo)，即該指標(biāo)對應(yīng)的樣本值越小越好；對于指標(biāo)——刀盤轉(zhuǎn)矩，根據(jù)現(xiàn)場盾構(gòu)機(jī)操作手的實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)刀盤轉(zhuǎn)矩維持在3 500kN·m時(shí)，管片出現(xiàn)裂損的情況最少，因此將該指標(biāo)視為中間型指標(biāo)，最佳值為3 500kN·m。

3)由于正向化后的矩陣X中各個(gè)指標(biāo)仍保留其實(shí)際物理意義，各個(gè)指標(biāo)量綱和數(shù)量級存在較大差異，這將對計(jì)算結(jié)果存在嚴(yán)重不利影響。因此，為消除表1中各個(gè)評價(jià)指標(biāo)的量綱和數(shù)量級的不利影響，對正向化矩陣X進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Z，用于后續(xù)計(jì)算。需要注意的是，標(biāo)準(zhǔn)化處理并不會削減數(shù)據(jù)本身所包含的信息，僅作為一種將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為純數(shù)值的手段，以便于對不同單位和量級的指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)處理。

4)隨后，依據(jù)熵權(quán)法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Z中每個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)。首先計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)下每個(gè)破損環(huán)的樣本值所占的比重，得到概率矩陣P，作為相對熵計(jì)算中用到的概率；然后計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的信息熵和信息效用值；最后對每個(gè)指標(biāo)所得到的權(quán)重進(jìn)行歸一化處理(即各指標(biāo)權(quán)重和為1)，從而得到每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重Wj，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 各個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)值

5)最后，將權(quán)重Wj賦予每個(gè)指標(biāo)，得到賦權(quán)后的標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Zw；隨后提取每個(gè)指標(biāo)下樣本中的最大值和最小值，分別組成矩陣Zw+和Zw-；計(jì)算每個(gè)樣本矩陣(即破損環(huán))與Zw+和Zw-的距離，并依據(jù)結(jié)果大小進(jìn)行排序；為便于對比分析，對排序結(jié)果進(jìn)行歸一化處理，將歸一化結(jié)果視為每個(gè)樣本矩陣(即破損環(huán))的得分，從而構(gòu)成得分矩陣Si。若得分越高，則表明管片環(huán)的破損程度越低，反之亦然。各個(gè)破損環(huán)破損程度的排序結(jié)果如圖4所示。

圖4 各破損環(huán)片歸一化后的得分情況(熵權(quán)法修正的TOPSIS)

依據(jù)表2中各個(gè)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重可以看出，對于本條西安地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道而言，影響其管片開裂的主要因素是：砂漿注入口3號的注漿壓力(權(quán)重0.418 6)、砂漿注入口4號的注漿壓力(權(quán)重0.199 3)；次要因素包括：刀盤轉(zhuǎn)矩、總推力、A～F組油缸推進(jìn)壓力、盾頂土壓和砂漿注入口壓力(1，2，5，6號)。從以上結(jié)果中可以看出，砂漿注入口(3，4號)壓力屬于可控因素且是影響該盾構(gòu)區(qū)間隧道管片破損、開裂的主要原因，因此可通過調(diào)整砂漿注入口(3，4號)的實(shí)際注漿壓力，以達(dá)到減少管片破損、開裂的目的。從表1中統(tǒng)計(jì)到的砂漿注入口(3，4號)的實(shí)際注漿壓力結(jié)果，不難看出，破損管片多數(shù)存在注漿壓力為0的情況，通過與現(xiàn)場施工人員確認(rèn)得知，其原因多為在注漿過程中漿液在管道中淤積堵塞，從而造成注漿壓力過小，甚至無法注入等問題。

在其他砂漿口正常注漿的情況下，通過表1中的監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，3，4號砂漿口的注漿壓力(最大僅有0.02MPa)顯著小于其他注漿口的壓力，且在掘進(jìn)過程中，3，4號砂漿口注漿壓力并未有明顯變化。在其他注漿壓力的動(dòng)態(tài)調(diào)整過程中，3,4號砂漿口注漿壓力調(diào)整永遠(yuǎn)處于滯后狀態(tài)，造成管片破損的可能原因如下。

1)管片環(huán)周圍的注漿壓力的不均勻(3，4號砂漿口處壓力與其他注漿口處壓力呈倍數(shù)差異)導(dǎo)致管片各部位的受力不均，從而引起管片破損、開裂。

2)不均勻的注漿壓力引起管片發(fā)生上浮，進(jìn)一步影響盾構(gòu)實(shí)際推進(jìn)過程中的姿態(tài)，盾構(gòu)姿態(tài)發(fā)生偏轉(zhuǎn)也易造成管片的破損、開裂。

因此在實(shí)際施工過程中，要保證該兩處的砂漿注入口的及時(shí)注漿，以防治管片出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而引起破損。但實(shí)際注漿壓力的調(diào)節(jié)過程還需通過進(jìn)一步的分析和現(xiàn)場實(shí)操進(jìn)行確定。

再者，根據(jù)圖5中的計(jì)算結(jié)果可以看出，[42，33，27，45]環(huán)管片的得分較高，即表明這4環(huán)管片的破損程度輕微；相比之下，剩余管片的破損程度更高；再進(jìn)行逐步細(xì)分，可以發(fā)現(xiàn)[84，86，89，63，90，46，69，72，91，70，75，71，92，74，85，68]環(huán)管片的得分集中在0.030～0.045，破損程度較為嚴(yán)重；而[99，83，98]環(huán)管片的得分相較最低，表明其破損程度最嚴(yán)重。

文獻(xiàn)[16]對管片破損程度的量化以管片裂縫的寬度為標(biāo)準(zhǔn)，具體量化標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3 裂縫寬度影響分級標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)表3中的判定標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合施工現(xiàn)場管片實(shí)際測量得到的裂縫寬度值，可對管片的實(shí)際破損程度進(jìn)行分類。同時(shí)，結(jié)合熵權(quán)法修正的最優(yōu)解距離法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析，兩種分級結(jié)果如表4所示。

表4 分級結(jié)果的對比

根據(jù)表4的統(tǒng)計(jì)分類結(jié)果，可以看出依據(jù)熵權(quán)法修正的優(yōu)劣解距離法的破損程度的分類結(jié)果，與依據(jù)裂縫寬度的文獻(xiàn)分級結(jié)果基本一致，這表明利用該系統(tǒng)分析方法判斷管片的破損程度是具有一定合理性的。

3.2 灰色關(guān)聯(lián)分析法的計(jì)算結(jié)果

基于1.2節(jié)中該方法的原理介紹，并結(jié)合本工程案例所研究的問題，對灰色關(guān)聯(lián)分析法的執(zhí)行步驟展開描述，內(nèi)容如下。

1)以表1為基礎(chǔ)，構(gòu)造判斷矩陣C，其中評價(jià)對象為破損環(huán)，評價(jià)指標(biāo)為刀盤轉(zhuǎn)矩、總推力，A～F組油缸推擠壓力、盾構(gòu)頂部土壓和1～6號砂漿注入口壓力。

2)隨后對判斷矩陣C進(jìn)行正向化處理的得到正向化后的矩陣M，正向化處理過程中，各個(gè)指標(biāo)類型的轉(zhuǎn)化形式與3.1節(jié)熵權(quán)法修正的優(yōu)劣解距離法的轉(zhuǎn)化形式相同。

3)對正向化后的矩陣M進(jìn)行預(yù)處理，即首先求解出矩陣M每一列的均值，隨后用該列的每一個(gè)元素除以其對應(yīng)的均值，得到預(yù)處理后的矩陣；然后從預(yù)處理后的矩陣的每一行中提取出最大值，構(gòu)成(虛擬)母序列N。

4)隨后計(jì)算各個(gè)指標(biāo)與母序列N的灰色關(guān)聯(lián)度?；疑P(guān)聯(lián)度的大小表明每一子序列對母序列N的影響程度，隨后對得到的每一列的灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行歸一化處理，用于后續(xù)計(jì)算每個(gè)樣本(破損環(huán))的得分情況。

5)依據(jù)歸一化后的灰色關(guān)聯(lián)度，計(jì)算矩陣M中每一行評價(jià)對象(即破損環(huán))的得分。為便于對比分析，對每一破損環(huán)管片的最終得分進(jìn)行歸一化，得分結(jié)果如圖5所示。得分越高，則表明管片環(huán)的破損程度越低，反之亦然。

圖5 各破損環(huán)片歸一化后的得分情況(灰色關(guān)聯(lián)分析)

根據(jù)圖5的計(jì)算結(jié)果可以看出，[42，33，27，45，84]環(huán)管片的得分較高，表明這5環(huán)管片的破損程度更??；[72，69，86，91，70，75，63，89，90，71，92，85，74，68，46]環(huán)管片的得分集中在0.035～0.050之間，破損程度較為嚴(yán)重；[99，83，98]環(huán)管片的得分相較最低，表明其破損程度最嚴(yán)重。同樣地，將灰色關(guān)聯(lián)分析法的分級結(jié)果與文獻(xiàn)[16]依據(jù)裂縫寬度的分級結(jié)果進(jìn)行對比，如表4所示。

根據(jù)表4的統(tǒng)計(jì)分類結(jié)果，可以看出依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析法的破損程度的分類結(jié)果，與依據(jù)裂縫寬度的文獻(xiàn)分級結(jié)果基本一致，同時(shí)將灰色關(guān)聯(lián)分析的結(jié)果與熵權(quán)法修正的優(yōu)劣解距離法的結(jié)果進(jìn)行對比，可以看出兩種方法的評價(jià)結(jié)果也較為接近。這表明兩種方法在用于評價(jià)管片的破損程度時(shí)均具有適用性。

3.3 兩種方法計(jì)算結(jié)果的對比分析

從兩方面對比熵權(quán)法修正的優(yōu)劣解距離法和灰色關(guān)聯(lián)分析法的計(jì)算結(jié)果。一是對兩種方法計(jì)算出的排序結(jié)果展開分析，兩種方法的排序結(jié)果如圖6所示, 圖6中管片的排序結(jié)果按照順時(shí)針逐漸減小的方式繪制。

圖6 兩種方法計(jì)算出的管片的排序結(jié)果

從圖6中可以看出，熵權(quán)法改進(jìn)的優(yōu)劣解距離法和灰色關(guān)聯(lián)分析法在評價(jià)管片破損程度時(shí)，對于破損程度較小和破損程度嚴(yán)重的管片的評價(jià)結(jié)果具有一致性，即圖中的42環(huán)、33環(huán)、27環(huán)、45環(huán)管片在兩種方法的破損程度評價(jià)結(jié)果中，均屬輕微破損；而99，83，89環(huán)管片在兩種方法的破損程度評價(jià)結(jié)果中，均屬于嚴(yán)重破損；而對于較嚴(yán)重破損程度的管片而言，兩種評價(jià)方法的結(jié)果存在一定的差異。

另一方面，對兩種方法計(jì)算出的同一環(huán)管片的得分情況進(jìn)行分析。各環(huán)管片在兩種方法計(jì)算下的得分情況如圖7所示。根據(jù)圖中顯示的結(jié)果可以得出，對于兩種計(jì)算方法而言，它們所計(jì)算出的各環(huán)管片的得分情況的分布規(guī)律如下。

圖7 兩種方法計(jì)算出的管片的得分結(jié)果

1)對于42，33，27，45環(huán)管片的得分情況而言，雖然4環(huán)管片在兩種評價(jià)方法的得分差異較大，但通過對前述排序結(jié)果的分析可知，這四環(huán)管片均屬于輕微破損程度，兩種評價(jià)方法對這四環(huán)管片的評價(jià)結(jié)果具有一致性。

2)對于84～98環(huán)管片而言(以順時(shí)針記)，兩種評價(jià)方法所計(jì)算出的各環(huán)管片的得分結(jié)果較為接近，這表明雖然從前述的各環(huán)管片的排序結(jié)果中，我們無法確定出兩種評價(jià)方法對較嚴(yán)重破損程度的管片的對比驗(yàn)證分析結(jié)果，但依據(jù)兩種評價(jià)方法計(jì)算出的得分結(jié)果，我們可以確定出對于較嚴(yán)重破損程度的管片而言，兩種評價(jià)方法對此類管片的評價(jià)結(jié)果是趨于接近的。

根據(jù)以上分析可知，對熵權(quán)法修正的優(yōu)劣解距離法和灰色關(guān)聯(lián)分析法而言，兩種方法在評價(jià)管片的破損程度上，具有較好的匹配度。因此，在今后的研究中，可基于實(shí)際獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)樣本，對盾構(gòu)隧道管片的破損程度進(jìn)行系統(tǒng)性評價(jià)。

4 結(jié)語

本文依據(jù)西安某地鐵盾構(gòu)區(qū)間管片破損的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，運(yùn)用熵權(quán)法修正的優(yōu)劣解距離法和灰色關(guān)聯(lián)分析法對影響管片破損的主要因素和管片的破損程度進(jìn)行了綜合分析，主要結(jié)論如下。

1)基于本文的工程案例，通過熵權(quán)法求解了在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中影響管片破損的因素的權(quán)重，結(jié)果表明對于該工程案例而言，3號和4號砂漿口處的注漿堵塞是引起管片破裂的可能原因之一，其注漿壓力的變化和調(diào)整與其他注漿口壓力的變化表現(xiàn)出顯著的差異，這一結(jié)果就為管片破損埋下了誘因。管片破損可能的原因包括注漿壓力的不均勻?qū)е碌墓芷植康膽?yīng)力集中而發(fā)生破壞，以及不均勻的注漿引起管片姿態(tài)變動(dòng)，從而造成管片局部裂損。

2)通過熵權(quán)法修正的優(yōu)劣解距離法和灰色關(guān)聯(lián)分析法分別對管片的破損程度進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果表明兩種方法的評估結(jié)果具有一致性，且與相關(guān)文獻(xiàn)中已有分級方法的評價(jià)結(jié)果相近，表明該兩種方法適用于盾構(gòu)掘進(jìn)過程中管片破損程度的分級評價(jià)。

3)通過分別對比熵權(quán)法修正的優(yōu)劣解距離法和灰色關(guān)聯(lián)分析法的排序結(jié)果和得分結(jié)果，發(fā)現(xiàn)兩種方法在評價(jià)管片輕微破損和嚴(yán)重破損兩種情況下的結(jié)果具有一致性，而對于管片較嚴(yán)重破損的評價(jià)情況，兩種方法的評價(jià)結(jié)果較為接近，印證了兩種方法在此類問題上應(yīng)用的適用性。