陈庆发等：基于块体化程度和物元可拓理论的顶板稳定性分级方法及应用 ·1555· 表10不同试验区岩体SR法分级结果表 Table 10 RSR classification results of rock mass in different tests 试验区 各指标评分值 等级 编号 RSR值 结构等级 节理类型 地下水和节理条件 1* 20 16 10 46 Ⅲ 2 24 20 10 60 3# 8 24 6 38 在 4* 24 26 6 50 表1山不同试验区岩体Q法分级结果表 Table 11 Q classification results of rock mass in different tests 各指标评分值 试验区编号 Q值 等级 RQD 节理组数 节理粗糙 节理蚀变系数 含水折减系数 应力折减系数 28.7 12 1.0 0.75 1 2.0 1.594 Ⅲ笼 2# 69.5 9 1.5 0.75 1 2.0 7.722 亚 3# 40.6 9 1.0 0.75 0.66 2.0 1.985 瓜整 28.6 9 1.0 0.75 0.66 2.0 1.398 亚笼 利用BT法对四个试验区分别进行稳定性等级评 分级结果均与真实顶板稳定性有较大差别，不如BET 价的结果如表12所示.由表12知，1~4试验区巷道 法分级结果描述客观. 顶板稳定性分别为Ⅲ级不稳定、Ⅲ级不稳定、Ⅳ级极不 分级科学合理性方面，传统分级方法均通过标准 稳定和Ⅱ级中等稳定 打分进行分级，得到的评分值是一种半定量的结果，且 表12不同试验区BT法分级结果 各因素对顶板稳定性的定额分值是不连续的分段定 Table 12 BT classification results of different test areas 值，临界值会对结果产生直接影响：而BET法运用物 试验区块体化岩石单轴节理地下水 元可拓评价模型对现场数据进行量纲一化计算，大大 总分值等级 编号程度抗压强度条件条件 减小了主观性对分级结果的影响，且通过关联度和隶 1# 37.840 40 100 48.12 免 属度的计算，消除指标值临界点对分级结果产生的直 2 25.1 40 10 40 25.04 Ⅲ 接影响. 3# 7.96 40 10 10 13.68 永 此外，各传统分级方法本身均存在严重影响分级 4# 83.7 40 40 40 57.48 结果准确性的缺点.MR分级法未评价指标重要程 度，仅按产状对评分值进行修正：RSR法对指标进行赋 4.2比较分析 值后加和，指标权重不明确：Q分类用乘积法计算Q 将BET法与RMR法、RSR法、Q法三种传统分级 值，未分析指标权重 方法及BT法分级结果进行对比，见表13. BT法作为新岩体质量分级方法，较其他传统分级 表13各种计算方法结果对比 方法有明显的优势.BET法是在BT法基础上创新和改进 Table 13 Comparison of results between calculation methods 的新分级方法，故在评价指标选取、稳定性描述等方面与 试验区RMR法RSR法Q法 BT法 BET法 BT法相同，但在整体评价体系构建、评价指标权重确定、 1# Ⅲ一般Ⅲ Ⅲ差 Ⅲ不稳定 Ⅲ不稳定 指标不相容性处理等方面做了较大创新与改进 2# Ⅲ一般ⅢⅢ一般Ⅲ不稳定 V极不稳定 分级准确性方面，BT法分级结果中，1*和2试验 3# N差NⅢ差N极不稳定 N极不稳定 区岩体均属不稳定级别（Ⅲ级），3验区属极不稳定级 别(N级)，4试验区工程岩体属中等稳定（Ⅱ级）：但 4#Ⅲ一般ⅢⅢ差Ⅱ中等稳定Ⅱ中等稳定 BET法分级结果中2*试验区为不稳定级别(N级).由 分级准确性和稳定性描述真实性方面，RMR法和 实际调查结果可知，2*试验区岩体极破碎，结构面潮 RSR法分级结果中，1、2和4*试验区均属于Ⅲ级岩 湿，常有大块冒落，自稳能力很差.因此，BET法更能 体，稳定性相差不大：Q法分级结果中，四个试验区顶 反映2试验区的真实稳定性 板都为Ⅲ级：BET法分级结果中，1试验区顶板属不稳 分级科学合理性方面，T法虽然运用层次分析确 定级别（Ⅲ级），2和3试验区均属极不稳定（Ⅳ级）级 定指标权重，但未充分考虑稳定性指标的随机性和模 别，4试验区属中等稳定（Ⅱ级）级别.三种传统方法 糊性：然而，BET法运用可拓层次分析较精确地确定影陈庆发等: 基于块体化程度和物元可拓理论的顶板稳定性分级方法及应用 表 10 不同试验区岩体 ＲSＲ 法分级结果表 Table 10 ＲSＲ classification results of rock mass in different tests 试验区 编号 各指标评分值 结构等级 节理类型 地下水和节理条件 ＲSＲ 值 等级 1# 20 16 10 46 Ⅲ 2# 24 20 10 60 Ⅲ 3# 8 24 6 38 Ⅳ 4# 24 26 6 50 Ⅲ 表 11 不同试验区岩体 Q 法分级结果表 Table 11 Q classification results of rock mass in different tests 试验区编号 各指标评分值 ＲQD 节理组数 节理粗糙 节理蚀变系数 含水折减系数 应力折减系数 Q 值 等级 1# 28. 7 12 1. 0 0. 75 1 2. 0 1. 594 Ⅲ差 2# 69. 5 9 1. 5 0. 75 1 2. 0 7. 722 Ⅲ 3# 40. 6 9 1. 0 0. 75 0. 66 2. 0 1. 985 Ⅲ差 4# 28. 6 9 1. 0 0. 75 0. 66 2. 0 1. 398 Ⅲ差 利用 BT 法对四个试验区分别进行稳定性等级评 价的结果如表 12 所示． 由表 12 知，1# ～ 4# 试验区巷道 顶板稳定性分别为Ⅲ级不稳定、Ⅲ级不稳定、Ⅳ级极不 稳定和Ⅱ级中等稳定． 表 12 不同试验区 BT 法分级结果 Table 12 BT classification results of different test areas 试验区 编号 块体化 程度 岩石单轴 抗压强度 节理 条件 地下水 条件 总分值 等级 1# 37. 8 40 40 100 48. 12 Ⅲ 2# 25. 1 40 10 40 25. 04 Ⅲ 3# 7. 96 40 10 10 13. 68 Ⅳ 4# 83. 7 40 40 40 57. 48 Ⅱ 4. 2 比较分析 将 BET 法与 ＲMＲ 法、ＲSＲ 法、Q 法三种传统分级 方法及 BT 法分级结果进行对比，见表 13． 表 13 各种计算方法结果对比 Table 13 Comparison of results between calculation methods 试验区 ＲMＲ 法 ＲSＲ 法 Q 法 BT 法 BET 法 1# Ⅲ一般 Ⅲ Ⅲ差 Ⅲ不稳定 Ⅲ不稳定 2# Ⅲ一般 Ⅲ Ⅲ一般 Ⅲ不稳定 Ⅳ极不稳定 3# Ⅳ差 Ⅳ Ⅲ差 Ⅳ极不稳定 Ⅳ极不稳定 4# Ⅲ一般 Ⅲ Ⅲ差 Ⅱ中等稳定 Ⅱ中等稳定 分级准确性和稳定性描述真实性方面，ＲMＲ 法和 ＲSＲ 法分级结果中，1# 、2# 和 4# 试验区均属于Ⅲ级岩 体，稳定性相差不大; Q 法分级结果中，四个试验区顶 板都为Ⅲ级; BET 法分级结果中，1# 试验区顶板属不稳 定级别( Ⅲ级) ，2# 和 3# 试验区均属极不稳定( Ⅳ级) 级 别，4# 试验区属中等稳定( Ⅱ级) 级别． 三种传统方法 分级结果均与真实顶板稳定性有较大差别，不如 BET 法分级结果描述客观． 分级科学合理性方面，传统分级方法均通过标准 打分进行分级，得到的评分值是一种半定量的结果，且 各因素对顶板稳定性的定额分值是不连续的分段定 值，临界值会对结果产生直接影响; 而 BET 法运用物 元可拓评价模型对现场数据进行量纲一化计算，大大 减小了主观性对分级结果的影响，且通过关联度和隶 属度的计算，消除指标值临界点对分级结果产生的直 接影响． 此外，各传统分级方法本身均存在严重影响分级 结果准确性的缺点． ＲMＲ 分级法未评价指标重要程 度，仅按产状对评分值进行修正; ＲSＲ 法对指标进行赋 值后加和，指标权重不明确; Q 分类用乘积法计算 Q 值，未分析指标权重． BT 法作为新岩体质量分级方法，较其他传统分级 方法有明显的优势． BET 法是在 BT 法基础上创新和改进 的新分级方法，故在评价指标选取、稳定性描述等方面与 BT 法相同，但在整体评价体系构建、评价指标权重确定、 指标不相容性处理等方面做了较大创新与改进． 分级准确性方面，BT 法分级结果中，1# 和 2# 试验 区岩体均属不稳定级别( Ⅲ级) ，3# 验区属极不稳定级 别( Ⅳ级) ，4# 试验区工程岩体属中等稳定( Ⅱ级) ; 但 BET 法分级结果中2# 试验区为不稳定级别( Ⅳ级) ． 由 实际调查结果可知，2# 试验区岩体极破碎，结构面潮 湿，常有大块冒落，自稳能力很差． 因此，BET 法更能 反映 2# 试验区的真实稳定性． 分级科学合理性方面，BT 法虽然运用层次分析确 定指标权重，但未充分考虑稳定性指标的随机性和模 糊性; 然而，BET 法运用可拓层次分析较精确地确定影 · 5551 ·