更全的杂志信息网

层次分析法在隧道掏槽爆破中的应用

更新时间:2009-03-28

0 引言

中国已建成的各类隧道较多,累计长度已达7 000 km[1]。隧道掘进中施工方法大大制约着隧道通车时间,在已有的通车隧道中90%以上用钻爆法施工,即炸药爆破隧道岩石开挖[2]。而爆破参数的选取直接影响着钻爆法施工中隧道的掏槽爆破效果。国外对掏槽爆破参数的研究开展较早,文献[3-5]针对掏槽爆破技术构建了新的爆破效果评价体系,对不同掏槽布置方式的爆破效果进行了对比分析,并确定了一些最优爆破参数。随着中国经济建设的发展需要,国内掏槽爆破技术飞速发展[6-7]。文献[8-12]利用理论分析方法和工程现场实测数据,对不同形式的隧道掏槽爆破时的掏槽方式和爆破参数进行了一些合理性评价与优化分析,取得了一定的改进效果。但应用于工程实际中,往往还是偏重现场经验。掏槽爆破在隧道掘进中并没有形成具体的适用原则,主要原因是对掏槽设计的影响参数分析不够透彻,对各参数之间的相互影响不够了解。

针对以上问题,本文在研究隧道掏槽爆破影响参数的前提下,利用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)对影响掏槽爆破效果的参数进行定量化分析,建立了隧道掘进掏槽爆破参数指标体系,得出各个影响参数的重要性程度。并将结论应用于金峰隧道爆破开挖的工程实例中,重点针对主要影响参数,重新设计掏槽区炮眼爆破参数,进一步验证以上参数在隧道掏槽爆破中的重要影响和层次分析法在隧道掏槽爆破应用中的合理性、科学性。

1 层次分析法

层次分析法是一种将定性分析和定量分析相结合的分析方法。其原理是将复杂问题分解成若干层次和若干因素,对两两指标间的重要程度做出对比判断,并建立判断矩阵。经过计算判断矩阵的最大特征值和对应的特征向量,得出不同方案重要性程度的权重,为最佳方案的选取提供重要依据[13]

1.1 构造判断矩阵

X个影响因素分别罗列出来,形成一个XA=(Xij)n×n矩阵,各个因素通过两两组合进行相互重要性比较。X阶矩阵每一行矩阵aij表示其中一个因素对其余每个因素的重要性程度;同样,每一列矩阵aji表示其他因素关于同一个因素的重要性程度。经过向专家咨询和理论推导,结合工程实际状况,针对判断矩阵准则,对同一准则下任意两个因素两两比较其相对重要性和重要性程度,并根据重要性程度赋予数字1~9逻辑关系,影响因素重要性程度定义见表1。

 

表1 影响因素重要性程度定义

  

重要性程度定义1表示两个因素前者与后者相同重要3表示两个因素前者比后者稍微重要5表示两个因素前者比后者一般重要7表示两个因素前者比后者非常重要9表示两个因素前者比后者绝对重要2、4、6、8表示两个因素前者比后者的重要性介于上述相邻等级之间

形成的判断矩阵为A=(Xij)n×n,其中:aij>0,aji=1/aijaii=1。

1.2 影响因素重要性排序

影响因素重要性排序就是判断矩阵A对应于最大特征值λ的特征向量W,经归一化后即为同一层次相应因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值[14]

1.3 判断矩阵的一致性检验

在建立判断矩阵的过程中,涉及人的主观判断,所以会出现判断不一致的情况。为保证评价的有效性,需要对判断矩阵进行一致性检验。一致性是指判断思想的逻辑一致性,如当AB是非常重要,B对于C是稍微重要,显然A一定比C重要。

1.3.1 一致性指标CI

 

(1)

其中:λ为判断矩阵A的最大特征值;nA的特征根之和。

变化比较明显的有几个品类。一是经济类,由1978年的261种,占年度图书出版的1.9%;增加到2017年的24564种,占年度图书出版的7.38%,数量增长了94倍。二是环境科学、劳动保护科学(安全科学)类,由1978年的25种,占年度图书出版的0.18%;增加到2017年的1806种,占年度图书出版的0.54%,数量增长了72倍。三是农业科学类,由1978年的508种,占年度图书出版的3.71%;到2017年的3751种,占年度图书出版的1.13%,所占比例下降明显。图书出版种类比例的变化,反映了我国社会逐步从农业大国向经济大国的转型。

1.3.2 随机一致性检验指标RI

对于n=1,2,3,…,10,可得出平均随机一致性检验指标RI[15],如表2所示。

[6] 陈淑圆,傅菊根.楔形掏槽爆破技术在熊洞湾隧道的应用[J].煤炭技术,2016,35(9):49-51.

 

表2 平均随机一致性检验指标RI

  

矩阵阶数12345678910RI000.51490.89311.11851.24941.34501.42001.46161.4874

(1)利用层次分析法对隧道掏槽爆破的影响参数进行分析,计算得出了各个参数的重要程度。最终确定影响隧道掏槽爆破效果的主控参数依次是:掏槽眼倾斜角度、掏槽眼深度、装药量和炸药类型。

由图2可知,随着时间的推移,柠檬果醋的感官评定得分呈上升趋势,且三月的柠檬果醋样品得分最高。随着发酵时间的加长,柠檬果醋的滋味逐渐变得柔和,由最初的难以接受到酸味调和;颜色更加鲜艳,且亮度有所提高;气味也变得醇厚起来,香味更加诱人;澄清度有所提升,果醋更加清澈。考虑到随着贮藏时间的推移,柠檬中的芳香性物质逐渐萃出,且果醋进行着一系列缓慢的反应,萃出的物质被逐渐溶解于果醋中,从而使果醋更为清澈且香味风味浓郁。

综合英语课堂中设立的演讲活动是一种以学生为中心的言语教学活动。它以主题内容为基础,突破传统纯语言形式的操练模式,起到了引发学生能动思维的效果,给学生提供了用英语交流的平台,增强了学生的自信心及交流意识,提高了学生的思辨能力和综合运用英语的能力。[5]通过演讲活动,学生逐渐形成了对竞争与合作的正确认识。

影响隧道掏槽爆破效果的爆破参数有很多,应用层次分析法分析隧道掏槽爆破影响参数能使定性问题定量化,增强了解决问题的客观性、全面性和科学性。根据隧道掏槽爆破的理论与实践分析,其影响因素S包括单循环进尺S1、槽腔体积S2和施工工艺S3,组成AHP评价体系的第2层。

 

(2)

CR<0.1时,A的不一致性程度在允许范围内,可按照重要性系数的总排序结果进行决策,否则需要重新构造判断矩阵。

2 基于层次分析法对隧道掏槽爆破的影响参数分析

2.1 建立隧道掏槽爆破影响参数的层次分析模型

一致性比率能确定矩阵A的不一致性的允许范围,因此矩阵A的特征向量可以作为影响因素的重要性排序系数。

在隧道掏槽爆破过程中,单循环进尺S1是保证隧道掏槽爆破掘进速度的重要参数,其衡量指标Y包括掏槽眼倾斜角度Y1、掏槽眼深度Y2、掏槽孔口间距Y3和掏槽孔底间距Y4。槽腔体积S2直接关系到掏槽爆破创造自由面的数量,其衡量指标包括炸药类型Y5、装药量Y6、起爆方式Y7和起爆顺序Y8。施工工艺S3的指标包括炮眼填塞Y9、钻孔长度Y10和钻孔时间Y11,是掏槽爆破达到理想效果的保证。Y1Y11构成AHP评价体系的第3层。

金峰隧道是一座高速公路分离式长隧道,隧道的进口处在湖北省保康县城关镇三溪沟村,出口位于湖北省保康县城关镇云溪沟村,隧道轴线方向约为310°,呈东南—西北向展布,采用复合式衬砌。为了验证层次分析法所得结论的准确性,结合金峰隧道爆破开挖在建工程,针对原有爆破设计方案,对掏槽区炮眼爆破参数进行重新设计,以期获得最优掏槽效果的掏槽爆破参数,实现金峰隧道快速施工。

  

图1 隧道掏槽爆破影响参数指标体系层次结构图

2.2 构造判断矩阵

根据大量工程实例以及向专家询问,分析出各爆破影响参数两两之间的相对重要程度,并根据AHP原理,结合表1可构造出第1层和第2层(F-S)的判断矩阵B,第2层和第3层(S-T)的判断矩阵P5P6P7

 

2.3 计算结果与分析

隧道掏槽第2层爆破影响因素权重系数排序如表3所示。由判断矩阵BP5P6P7,利用和法求解各特征向量并计算λCICR,可得第2层各因素重要性排序系数为:WB=(0.581 3,0.309 2,0.109 5),λ=3.092 4,n=3,代入式(1)得CI=0.046 2,查表2得RI=0.514 9,由式(2)得CR=0.089 7<0.1,因此判断矩阵B满足一致性检验。第3层各爆破影响参数权重系数及总权重系数排序如表4~表7所示。第3层各参数重要性权重系数和总权重系数为:WP5=(0.518 9,0.327 0,0.107 7,0.046 4),WP5总=(0.301 6,0.190 1,0.062 6,0.027 0),λ=4.082 5,n=4,代入式(1)得I=0.027 5,查表2得RI=0.893 1,由式(2)得CR=0.030 8<0.1,因此判断矩阵P5满足一致性检验。WP6=(0.319 0,0.502 0,0.089 5,0.089 5),WP6总=(0.098 6,0.155 2,0.027 7,0.027 7),λ=4.136 2,n=4,代入式(1)得CI=0.045 4,查表2得RI=0.893 1,则由式(2)得CR=0.051 6<0.1,因此判断矩阵P6满足一致性检验。WP7=(0.109 6,0.309 1,0.581 3),WP7总=(0.012 0,0.033 8,0.063 7),λ=3.047 2,n=3,代入式(1)得CI=0.023 6,查表2得RI=0.514 9,则由式(2)得CR=0.045 8<0.1,因此判断矩阵P7满足一致性检验。

由表3可得:单循环进尺影响最大,权重达到 58.13%,说明在掏槽设计中,为保证隧道爆破掘进速度,最有效的方法是尽可能加深单循环掏槽进尺;槽腔体积影响次之,权重为30.92%,槽腔体积的大小直接关系到掏槽创造自由面的多少,为后爆孔爆破提供便利;施工工艺影响相对较小,权重仅为10.95%,说明施工工艺是隧道掏槽爆破的外在因素。

 

表3 隧道掏槽第2层爆破影响因素权重系数排序

  

影响因素S总权重WS10.5813S20.3092S30.1095

 

表4 单循环进尺S1的影响参数权重系数排序

  

影响参数YS1权重系数总权重WY10.51890.3016Y20.32700.1901Y30.10770.0626Y40.04640.0270

 

表5 槽腔体积S2的影响参数权重系数排序

  

影响参数YS2权重系数总权重WY60.50200.1552Y50.31900.0986Y70.08950.0277Y80.08950.0277

 

表6 施工工艺S3的影响参数权重系数排序

  

影响参数YS3权重系数总权重WY110.58130.0637Y100.30910.0338Y90.10960.0120

 

表7 隧道掏槽爆破影响参数总权重系数排序

  

参数掏槽眼倾斜角度掏槽眼深度装药量炸药类型钻孔时间掏槽孔口间距总权重0.30160.19010.15520.09860.06370.0626参数钻孔长度起爆方式起爆顺序掏槽孔底间距炮眼填塞总权重0.03380.02770.02770.02700.0120

由表4可得:掏槽眼倾斜角度和掏槽眼深度的权重系数较大,分别达到51.89%和32.70%,是影响掏槽爆破单循环进尺的主要参数,而掏槽孔口间距和掏槽孔底间距权重系数仅为10.77%和4.64%,属于次要参数。由表5可得:影响槽腔体积的主要参数是装药量和炸药类型,权重系数分别达到50.20%和31.90%,起爆方式和起爆顺序权重系数均为8.95%,影响极小。由表6可得:在施工工艺中应重点考虑掏槽炮眼的钻孔时间和钻孔长度,权重系数分别达到58.13%和30.91%,炮眼填塞权重系数仅为10.96%,可忽略不计。

由表7可得:掏槽眼倾斜角度是影响隧道掏槽爆破最关键的参数,总权重系数达到30.16%;掏槽眼深度和装药量也是非常重要的影响参数,总权重系数分别为19.01%和15.52%;炸药类型、钻孔时间和掏槽孔口间距也有一定影响,总权重系数分别为9.86%、6.37%和6.26%;钻孔长度、起爆方式、起爆顺序、掏槽孔底间距和炮眼填塞总权重系数极小,因此对隧道掏槽爆破的影响很小。

3 工程应用实例

综上所述,构造隧道掏槽爆破影响参数指标体系层次,其结构图如图1所示。

3.1 掏槽炮眼布置

金峰公路隧道开挖断面为三心圆曲墙断面,开挖高度为8.22 m,宽12.0 m,开挖面积98.64 m2。主掏槽区处在隧道中心偏下的位置,面积为4.5 m×3.0 m,采用垂直楔形布置,中间区域不设炮眼。通过上述运用层次分析法对隧道掏槽爆破影响参数的分析可知:掏槽眼倾斜角度和掏槽眼深度对爆破效果的影响较大。在金峰隧道掏槽爆破设计中,对掏槽眼倾斜角度和掏槽眼深度进行反复设计,结合理论分析,并重点考虑以往掏槽爆破工程实例,最终确定了掏槽参数实际取值为:隧道单循环进尺设计深度L0=2.8 m,掏槽眼倾斜角度θ=70°,掏槽眼深度L=3 m,炮眼直径rb=42 mm,楔形掏槽炮眼列间距a=800 mm,掏槽炮眼孔口间距d=200 mm,楔形掏槽炮眼孔口间距S=2 400 mm。金峰隧道掏槽炮眼布置如图2所示。

创业型企业共享型人力资源平台的建设是为助力建设创业型企业的技术创新体系,依据协同学理论,构建多主体、多因素、共同协作、相互补充的共享型人力资源管理平台,实现创业型企业、高校、高科技人才、教师、学生等多个利益相关者的协同创新发展,推动产学研深度合作,形成创业型企业联盟和高校联盟及社会高科技人才的无缝连接,以攻克高科技创新型人才培养和创业型企业可持续发展的瓶颈。

3.2 爆破装药参数

通过上述运用层次分析法对隧道掏槽爆破影响参数的分析可知:掏槽眼的装药量和炸药类型对爆破效果的影响较大。所以,本文对金峰隧道爆破掘进掏槽眼的装药参数进行反复设计,结合理论分析,并考虑了以往掏槽爆破工程装药实例,最终确定了掏槽眼装药参数及掏槽爆破参数,分别见表8和表9。

  

图2 金峰隧道掏槽炮眼布置图

 

表8 掏槽眼装药参数

  

钻孔长度/m装药眼数/个单位面积钻眼数/(个/m2)单孔装药量/kg炸药类型雷管使用段数3.2061.212乳化甘油炸药1

 

表9 掏槽爆破参数

  

炮眼类型炮眼数/个雷管段数炮眼长度/cm单位炮眼装药量/(kg/孔)炮眼总装药量/kg掏槽眼613202.012.0

在金峰隧道掏槽爆破施工中,根据现场实测数据的统计与分析可得:炮眼利用率达到92%,钻爆时间缩短,施工进度明显加快。每炮平均进尺2.74 m,平均每天3个循环,平均日进尺约8 m,炮眼眼痕率94%以上,达到了预期爆破效果,进一步说明了AHP结论中的主控爆破参数在隧道掏槽爆破中的重要影响,也验证了AHP在隧道掏槽爆破应用中的可行性和准确性。

4 结论

1.3.3 一致性比率CR

2018年,为了更好地将精准配肥技术推广应用,由玉稼兴合作社牵头,与华南农业大学作物营养与施肥研究室建立了试验站,并与广东东莞一翔液体肥料有限公司在马卜子村建立起乡村小型智能液体配肥站——乡喜精准配肥站,通过引进公司的智能液体自动施肥机,为种植户提供统测、统配、统供、统施的“四统一”精准技术服务。

(2)将AHP得出的结论应用于金峰隧道爆破开挖在建工程实例中,重点考虑AHP结论中的主控参数,对掏槽区炮眼爆破参数进行重新设计。通过现场数据统计分析发现:炮眼利用率达到92%,钻爆时间缩短,施工进度加快,爆破效果明显提高。进一步验证了运用AHP分析隧道掏槽爆破影响参数所得结论的准确性,说明了AHP在隧道掏槽爆破应用中的科学性和可行性,为隧道的掏槽爆破设计提供了有力的理论依据。

国内的小型MSW焚烧炉主要有3种类型:直接焚烧、气化燃烧和热解燃烧,典型的焚烧炉产品见表1,处理能力通常小于50 t/d。

参考文献

[1] 洪开荣.我国隧道及地下工程发展现状与展望[J].隧道建设,2015,35(2):95-107.

[2] 郭陕云.隧道掘进钻爆法施工技术的进步和发展[J].铁道工程学报,2007(9):67-74.

[3] MOHAMMADI S,BEBAMZADEH A.A coupled gas-solid interaction model for FE/DE simulation of explosion[J].Finite element in analysis and design,2005,41:87-88.

由式(1)至式(16)可解得T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,T9,T10,T11,T12和T14,并由此可得循环的量纲-功率

[4] TARAN E P,SHAPRIO V Y.Action of the explosion a blast hole charge in the design of a direct cut with a compensation hole[J].Journal of mining science,1982,18(2):19-20.

[5] SHAPRIO V Y.Efficiency of cut configuration in driving tunnels with a set of deep blast holes[J].Journal of mining science,1989,25(4):379-386.

云服务是基于互联网的相关服务的增加、使用和交互模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云服务指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关,也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。简单来说,云服务可以将企业、个人所需的软硬件、资料都放到网络上,在任何时间、地点,使用不同的IT设备互相连接,实现数据存取、运算等目的。当前,常见的云服务有公共云(Public Cloud)与私有云(Private Cloud)两种。

在洞庭湖湿地旅游资源的开发中,要紧密结合市场需求,有计划地进行旅游资源的开发利用,并灵活地加以调整,保证不盲目的开发利用。此外,对洞庭湖的管理要有法可依,建立具有政治影响力的协调决策机制,避免过多漏洞,区域发展合力,形成全面高效的管理体制,合理开发。

[7] 邹翀,金星亮,高笑娟,等.超大断面隧道双侧壁导坑法开挖步序优化[J].河南科技大学学报(自然科学版),2017,38(4):66-71.

[8] 陈晓波,邹盛国.隧道直孔掏槽爆破的炮孔间距分析与确定[J].西部探矿工程,2015,27(5):163-166.

[9] 孙志果,王晓雯.浅埋隧道掏槽爆破地表质点震速规律研究[J].现代隧道技术,2015,52(1):163-167,169.

结果表明:组成采用特殊组分单独定量与只按碳数归类数据处理方式获得的组成结果,对烃露点预测值有较大影响。中特殊组分单独定量分析时,计算的烃露点比只按碳数归类时计算的烃露点低,最大偏低值达到6℃左右;而采用特殊组分单独定量时,计算预测值与实际测试值更为接近,两者平均绝对偏差在3.0℃以内,基本能够满足生产上对预测烃露点准确度的要求。

色散准则关系式隐含了液体射流表面波增长率与表面波数之间的关系。采用穆勒方法,可以对色散准则关系式求取数值解,并绘制出表面波增长率随表面波数的变化关系曲线图。图中曲线的最高点为最大表面波增长率点通常称之为支配表面波增长率(dominate wave growth rate)其所对应的波数称之为支配波数(dominate wave number)表示液体最不稳定的状况,也就是最容易碎裂的状况。因此,稳定性分析就是研究液体两侧气液流速比之差液流韦伯数 W el、欧拉数 E ul、雷诺数Rel 、气流马赫数 M agj等因素对曲线图以及的影响。

[10] 王军涛,王海亮,杨庆.城市硬岩隧道减振爆破直眼掏槽技术应用及实践[J].隧道建设,2014,34(6):564-568.

[11] 位宝磊,段明德,张涛峰,等.改进模糊层次分析法在车床可靠性分配中的应用[J].河南科技大学学报(自然科学版),2014,35(6):20-24.

[12] 王新生,崔国顺,梁为民,等.大断面岩巷快速掘进爆破参数优化[J].煤炭工程,2009(12):35-37.

[13] 许树柏.层次分析法原理[M].天津:天津大学出版社,1998.

[14] 马立平.层次分析法[M].北京:中国统计出版社,2007.

[15] 占济舟.关于层次分析法中标度问题的研究[D].南宁:广西大学,2005.

李碧华以女性特有的敏锐在小说中融入现代港人内心深处的香港意识,但其港人的身份在加剧这种意识的同时亦使得香港的本土意识在传统与现代两相对照中渐趋含混化了。

 
戴俊,杨强,李传净,卢金宇
《河南科技大学学报(自然科学版)》2018年第04期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号