(成都理工大学环境与土木工程学院 四川 成都 610059；地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室 四川 成都 610059)

围岩严重变形灾害发生后果极其严重，因此很多学者对其预测研究做了工作，如采用BP神经网络、SVM和灰色理论等对围岩变形进行预测[1-3]，但这一类工作对原始数据要求较高，预测过程复杂不适用于实际情况，因此，需构建一种适用于实际工程并能准确快速的预测围岩变形等级的方法，为地下工程施工提供参考。本文采用AHP法求解权重，综合专家评分构建围岩变形等级预测模型。

一、围岩变形等级预测模型理论

(一)AHP法。AHP(层次分析)法能有效结合定量和定性指标，且能用于目标决策事件。AHP法计算权重过程为：1)基于决策目标构建自上而下的层次结构；2)基于层次结构且考虑同层指标对上层目标的影响程度构建判断矩阵F=(fij)m*m；3)解析目标矩阵并检查矩阵合理性[4]。

(二)专家评分。确定各个评价指标的次级范围，结合专家意见确定各个指标的分值，各指标的最大分值为其权重乘以100。最后将各个指标的打分求和，由此得到评价结果。

二、围岩变形等级预测指标体系构建及权重求解

(一)指标选取。综合考虑类似工程案例选择岩石坚硬程度、地下水情况、地应力情况和围岩级别4个指标对围岩变形进行快速预测。围岩严重变形一般在软岩中发生；地下水会软化围岩，使其强度降低更易发生变形；在相对高地应力条件下，围岩更易发生严重变形；根据以往工程经验，围岩严重变形一般发生Ⅴ级围岩中，少部分发生在Ⅳ级围岩中[5]。由此构建围岩变形等级预测模型指标体系，如图1。

图1 大变形快速预测指标体系

(二)AHP法求权。采用AHP法对图1建立的指标体系中的各指标权重进行求解，构建A-B判断矩阵，见表1。

表1 A-B判断矩阵

由表1可得岩石坚硬程度权重0.351，地下水权重0.189，围岩级别权重0.109，地应力权重0.351。

三、围岩变形等级预测模型构建

(一)评分细则

各个指标的最高分值为对应指标求得的权重乘以100，综合考虑专家的意见打出各个指标的具体分值范围，见表2。

表2 围岩变形等级预测打分体系

(二)围岩变形等级分值范围

通过收集部分地下工程的围岩严重变形案例，将其打分并统计分值分布规律，得到围岩变形等级和各指标总分的关系，见表3。

表3 围岩变形等级预测分值范围

注：本文将围岩变形等级分为4个等级，分别为无、Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级。

四、结论

采用AHP法计算权重，利用专家评分建立围岩变形等级预测模型，得到以下结论。

(1)通过分析围岩严重变形的关键影响因素，考虑指标的重要程度及现场施工实际情况，选取岩石坚硬程度、地下水、围岩级别和地应力4个指标来建立围岩变形等级预测模型。

(2)由AHP法解出权重，得出岩石坚硬程度和地应力对围岩严重变形的影响程度一样，地下水对围岩严重变形的影响程度大于围岩级别而小于岩石坚硬程度和地应力对围岩变形的影响程度。

(3)基于AHP和专家评分建立围岩变形等级预测模型简单实用，能较为快速且准确的对施工现场的围岩变形情况进行预测，该预测体系应用于地下工程的围岩变形等级预测有一定价值。