【正文】 的鐵路隧道圍巖分類(lèi)專(zhuān)家系統(tǒng)均屬此類(lèi)。但是，盡管目前專(zhuān)家系統(tǒng)研制和開(kāi)發(fā)的很多，而達(dá)到適用程度的少。1997年李世輝等提出從定性到定量的綜合集成法是比較可行的途徑。(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是20世紀(jì)80年代后期迅速發(fā)展起來(lái)的一種智能科學(xué)，它具有極強(qiáng)的自學(xué)習(xí)、非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)和并行分布式處理能力。在處理信息十分復(fù)雜、背景知識(shí)不清楚、推理規(guī)則不明確的問(wèn)題時(shí)，尤其凸現(xiàn)其獨(dú)特的優(yōu)越性。1998年張玉祥展示了其對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性識(shí)別模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊數(shù)學(xué)的研究成果。武漢科技大學(xué)的雷學(xué)文等運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，建立了圍巖穩(wěn)定性分類(lèi)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，為隧道圍巖問(wèn)題的解決提供了一種強(qiáng)有力的理論工具。 1975年國(guó)家建委提出的人工洞室圍巖分類(lèi)，及1981年水電部東北院提出的地下洞室圍巖分類(lèi)等均屬巖體力學(xué)介質(zhì)分級(jí)之列。這種分級(jí)方法首先是將巖體劃分為不同力學(xué)屬性的介質(zhì)類(lèi)型，再跟據(jù)其力學(xué)介質(zhì)類(lèi)型確定力學(xué)模型和圍巖應(yīng)力計(jì)算理論與方法，從而評(píng)價(jià)圍巖的穩(wěn)定性和進(jìn)行合理的支護(hù)設(shè)計(jì)忙。對(duì)于特殊巖類(lèi)(如具膨脹性的巖石)，用一般的分級(jí)方法是不合適的，必須根據(jù)它們的特殊力學(xué)屬性進(jìn)行分級(jí)。 圍巖分級(jí)中的問(wèn)題 隧道按其功能可分為國(guó)防隧道、水電隧道、探礦隧道、鐵路隧道及公路隧道等。各類(lèi)隧道的工程特點(diǎn)及對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的要求是不同的，因而對(duì)圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的原則、準(zhǔn)則和測(cè)試方法都不盡相同，不僅選用定量指標(biāo)的參數(shù)不同，而且采用的評(píng)價(jià)模型也應(yīng)不同，其他諸如分級(jí)的檔數(shù)、分級(jí)的界限等都不盡相同。例如，現(xiàn)行高速公路隧道圍巖分級(jí)方法主要參考國(guó)標(biāo)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)的建立主要借鑒了國(guó)防、鐵路、水電等方面的隧道隧洞資料。高速公路隧道以其特有的工程特點(diǎn)對(duì)圍巖穩(wěn)定性有著極為嚴(yán)格的要求，所制訂的圍巖分級(jí)方案應(yīng)充分體現(xiàn)高速公路隧道的特殊性，要具有專(zhuān)用性。如此才能更加高效的運(yùn)用于公圍巖的等級(jí)評(píng)價(jià)。 巖體工程性質(zhì)的不均一性、巖體裂隙發(fā)育的各向異性和巖體工程地質(zhì)特征的復(fù)雜性,使得可能相隔不遠(yuǎn)的巖體,工程性質(zhì)卻相差的很大。這些性質(zhì)給勘探工作增加了難度和工作量,而現(xiàn)在的公路隧道正向長(zhǎng)大發(fā)展,又沒(méi)有相應(yīng)的勘察規(guī)范,一般的勘探過(guò)程中所取樣本偏少,且代表性不夠,就會(huì)使地質(zhì)勘探的數(shù)據(jù)離散性增加,降低了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。如此一來(lái)，在京進(jìn)行圍巖等級(jí)分類(lèi)時(shí)便會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。 目前，幾乎所有隧道圍巖分級(jí)方法中，都不同程度的帶有一定的主觀性。特別是在勘察階段，較容易受主觀因素的影響。以定性為主的分級(jí)方法，如現(xiàn)行的公路、鐵路隧道圍巖分級(jí)等方法經(jīng)驗(yàn)的成分較大，有一定人為因素和不確定性，在使用中往往存在結(jié)論不一致，隨勘察人員的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的差別，對(duì)同一圍巖常做出級(jí)別不同的判斷。定量分級(jí)中，對(duì)公式中各參數(shù)的打分，以及測(cè)試對(duì)象的抽樣，數(shù)據(jù)的選取也都帶有一定的人為主觀性?？紤]多種因素組合的分級(jí)是以大量實(shí)踐資料為基礎(chǔ)的，是圍巖分級(jí)研究中一個(gè)有發(fā)展前途的方法。但目前這類(lèi)分級(jí)方法還沒(méi)有與有關(guān)的地質(zhì)測(cè)試手段聯(lián)系起來(lái)，因而在確定各項(xiàng)指標(biāo)時(shí)，有的通過(guò)試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)確定的，有的主要是憑經(jīng)驗(yàn)決定．，帶有一定的主觀因素，對(duì)同一處圍巖體進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)時(shí)難免產(chǎn)生矛盾和失誤。再如，由模糊模型進(jìn)行圍巖分級(jí)時(shí)，需建立隸屬函數(shù)對(duì)分級(jí)指標(biāo)進(jìn)行“特征化”處理，其隸屬函數(shù)的建立則具有一定的主觀性，另外對(duì)權(quán)值的選取也有很濃的人為因素。 在勘察和設(shè)計(jì)階段，受勘察手段、工作量和自然地質(zhì)條件的限制，勘察階段圍巖的分類(lèi)是非常初步的，由此進(jìn)行的設(shè)計(jì)也是一種預(yù)設(shè)計(jì)，對(duì)圍巖級(jí)別的劃分是較粗的，還可能出現(xiàn)圍巖級(jí)別失誤的現(xiàn)象。在隧道進(jìn)行開(kāi)挖施工時(shí)，隧道圍巖應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，因而圍巖的等級(jí)也可能發(fā)生變化。在整個(gè)施工過(guò)程中，可以說(shuō)圍巖等級(jí)是處于動(dòng)態(tài)變化之中的。因此，在隧道施工階段的圍巖分級(jí)至關(guān)重要。然而這種變更沒(méi)有特定的準(zhǔn)則，只是現(xiàn)場(chǎng)工程人員的主觀臆斷，隨意性很大，常因個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和判別方式的不同，在圍巖級(jí)別變更上出現(xiàn)矛盾。因而，我們急切需要在施工階段制訂一套有效的圍巖分級(jí)方案。既要考慮到圍巖現(xiàn)場(chǎng)暴露后的各實(shí)際參數(shù)值，又要考慮隧道施工的動(dòng)態(tài)變化。 縱觀當(dāng)前隧道圍巖分級(jí)的現(xiàn)狀，可以看到它正在向一個(gè)動(dòng)態(tài)化、定量化、智能化和信息化的方向發(fā)展。 動(dòng)態(tài)化 隧道工程在施工過(guò)程中導(dǎo)致工程失穩(wěn)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它是一個(gè)由多種介質(zhì)組成的高度復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。隧道穩(wěn)定性呈現(xiàn)出一個(gè)隨時(shí)間演化發(fā)展的動(dòng)態(tài)過(guò)程，該動(dòng)態(tài)行為受到各種因素的共同作用，眾多因素耦合在一起。在隧道穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)演化中這些因素的重要程度會(huì)隨施工的進(jìn)行時(shí)刻發(fā)生轉(zhuǎn)化，并且相互影響、相互作用。因此，隧道圍巖分級(jí)必須是一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)工程。圍巖級(jí)別除了取決于地質(zhì)條件外，還應(yīng)和工程尺度、形狀、施工工藝技術(shù)等條件有關(guān)。在圍巖級(jí)別判別中，要在隧道施工過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定影響隧道穩(wěn)定性的各種因素，并將這些信息動(dòng)態(tài)優(yōu)化集成，進(jìn)而評(píng)價(jià)隧道工程的穩(wěn)定性。 定量化 隧道圍巖分級(jí)應(yīng)向多參數(shù)定量化、統(tǒng)一化發(fā)展。圍巖分級(jí)定量化包括2個(gè)方面：一是分級(jí)因素的定量化；二是總體判別準(zhǔn)則的定量化。定量化是學(xué)科發(fā)展的趨勢(shì)，也是隧道圍巖分級(jí)成熟的標(biāo)志。如果我們能夠定量地描述巖體工程中的各種不確定性因素，并研究出適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ诠こ虇?wèn)題的分析中考慮它們的影響，那么巖土工程設(shè)計(jì)與施工的質(zhì)量必將大大提高。隧道工程施工過(guò)程和運(yùn)行期間的穩(wěn)定性目前都有相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法，但多是基于經(jīng)驗(yàn)和定性評(píng)價(jià)。鑒于隧道工程施工過(guò)程中的復(fù)雜性及使用標(biāo)準(zhǔn)的差異，應(yīng)該尋求一種對(duì)隧道系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行描述的定量評(píng)價(jià)方法，以確保隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)體系在施工和運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性。巖體力學(xué)的最新研究成果使高速公路隧道圍巖分級(jí)定量化成為可能，由巖體結(jié)構(gòu)面三維網(wǎng)絡(luò)模擬得到的RQD或入隨空間方位變化圖可分析結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度的各向異性，連續(xù)性系統(tǒng)為結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)分析提供了可靠的定量參數(shù)，輪廓曲線(xiàn)儀的研制和開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)面粗糙度。由人為定量描述向客觀定量描述的轉(zhuǎn)化，為結(jié)構(gòu)面力學(xué)性狀的定量統(tǒng)計(jì)研究提供了重要的手段。 智能化 重視新理論、新方法在巖體分級(jí)中的應(yīng)用。電子計(jì)算機(jī)等先進(jìn)手段的迅速發(fā)展，使一些新理論、新方法相繼應(yīng)用于巖體分級(jí)中，出現(xiàn)了一些新的分級(jí)方法。隧道圍巖的智能分級(jí)便是新分級(jí)方法中的典型。巖體的地質(zhì)條件、變形破壞機(jī)制、材料本構(gòu)模型及其參數(shù)等很難準(zhǔn)確地加以確定，在許多情況下對(duì)巖體進(jìn)行精細(xì)的定量模擬難以成功。而新型的智能科學(xué)可以看作是解決這類(lèi)問(wèn)題的一條可行途徑。它注重把巖體作為一種復(fù)雜多變地質(zhì)體的客觀實(shí)際，改用全新的研究思路，科學(xué)地運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)、不確定數(shù)學(xué)與多種非線(xiàn)性解題方法的綜合，將巖石工程穩(wěn)定性從定性上升到定量的綜合集成分析。對(duì)于該理論的學(xué)習(xí)研究，對(duì)我們的圍巖分級(jí)是一條可行之路。盡管智能化圍巖分級(jí)尚存在著一些不足，但還具有深遠(yuǎn)的發(fā)展空間，相信對(duì)該問(wèn)題今后會(huì)有所突破。 信息化 由于圍巖體地質(zhì)狀況的非線(xiàn)性、隨機(jī)性以及不確定性，加之人為因素的影響及勘測(cè)手段落后等原因，致使圍巖分級(jí)所需各參數(shù)值僅是相對(duì)準(zhǔn)確，因而不能真實(shí)反映圍巖體的性狀。新奧法中的信息化設(shè)計(jì)思想給我們提供了解決該問(wèn)題的思路。巖體力學(xué)問(wèn)題的決策大都是不完善的系統(tǒng)分析過(guò)程，不確定的信息只通過(guò)反饋才能進(jìn)一步確定。這里特別需要探索的是方法和多次反饋閉合求精法。從工程地質(zhì)調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)等人手，采用多手段、多方法的閉合，經(jīng)過(guò)一次或多次的反饋循環(huán)，逐漸逼近工程實(shí)際并完善信息化隧道圍巖分級(jí)方法。李世輝等將圍巖穩(wěn)定狀態(tài)系統(tǒng)看作開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，它不僅包括圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)，還包括施工方法等人為因素。他所開(kāi)發(fā)的典型類(lèi)比分析系統(tǒng)就將現(xiàn)場(chǎng)巖體力學(xué)試驗(yàn)資料和位移反分析的成果納入圍巖分級(jí)中，體現(xiàn)了信息化圍巖分級(jí)的思路。參考文獻(xiàn)[1] 李果,周承京,張勇,徐航,高云瑞,張茹. 地下工程巖爆研究現(xiàn)狀綜述 [J]. 水利水電科技進(jìn)展. 2013 (03)[2] 陳祥,孫進(jìn)忠,張杰坤,陳慶壽. 巖爆的判別指標(biāo)和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及可拓綜合判別方法 [J]. 土木工程學(xué)報(bào). 2009 (09)[3] 何滿(mǎn)潮,苗金麗,李德建,王春光. 深部花崗巖巖爆過(guò)程實(shí)驗(yàn)研究[A]. 中國(guó)軟巖工程與深部災(zāi)害控制研究進(jìn)展——第四屆深部巖體力學(xué)與工程災(zāi)害控制學(xué)術(shù)研討會(huì)暨中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）百年校慶學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C]. 2009[4] 譚以安. 巖爆形成機(jī)理研究 [J]. 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