基于模糊數(shù)學(xué)和改進(jìn)遺傳算法的濱海地層盾構(gòu)選型研究

詹金武，黃明，孫春明，王佳程，王更峰

(1. 福建工程學(xué)院土木工程學(xué)院，福建 福州 350118；2. 福州大學(xué)土木工程學(xué)院，福建 福州 350116；3. 中鐵十一局集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430061)

隨著城市交通擁堵日益嚴(yán)重，越來越多的城市開始修建地鐵，以緩解城市交通擁堵問題。盾構(gòu)法作為城市地鐵的重要工法，所選用盾構(gòu)的地層適應(yīng)能力及選型成功與否對(duì)于工程至關(guān)重要。盾構(gòu)施工的突出特點(diǎn)就是地層的適應(yīng)性問題，針對(duì)不同的土質(zhì)、施工條件和要求，尤其是在復(fù)雜地層條件下，與之適應(yīng)的盾構(gòu)類型的選用非常關(guān)鍵[1]。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)盾構(gòu)選型方面開展了相關(guān)研究。在盾構(gòu)選型的定性研究方面，如CORDES 等[2]對(duì)隧道沿線土體自西向東分類，重點(diǎn)考慮地下水分布的影響，為巴爾的摩城市紅線隧道盾構(gòu)選型提供依據(jù)。RENGSHAUSEN 等[3]討論了C310 泰晤士河隧道復(fù)合土壓平衡盾構(gòu)和復(fù)合泥水平衡盾構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，并進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)比較評(píng)估，最終選取了復(fù)合泥水平衡盾構(gòu)。SONG 等[4]為了研究土壓平衡盾構(gòu)在膨脹黏土層中的適應(yīng)性，依托徐州地鐵2號(hào)線一期工程，提出了盾構(gòu)選擇的目標(biāo)設(shè)計(jì)和開挖參數(shù)的選擇。姚樂[5]針對(duì)我國(guó)華南地區(qū)廣泛分布的復(fù)合地層，以深圳地鐵11 號(hào)線車公廟～紅樹灣和南山～前海灣盾構(gòu)區(qū)間為依托，開展了土壓平衡盾構(gòu)的適應(yīng)性研究。劉旭全[6]以濟(jì)南地鐵R2 號(hào)線烈士陵園站～開源路站為依托，參考國(guó)內(nèi)其他城市類似地層施工經(jīng)驗(yàn)，獲得了適應(yīng)該地層施工的盾構(gòu)選型。在盾構(gòu)選型的定量化研究方面，EDALAT 等[7]采用多標(biāo)準(zhǔn)分析法開展了大不里士城市鐵路2 號(hào)線一期項(xiàng)目盾構(gòu)選型的研究。HYUN 等[8]對(duì)盾構(gòu)隧道有關(guān)的潛在風(fēng)險(xiǎn)和典型地層進(jìn)行研究，采用故障樹分析(FTA)和層次分析法(AHP)進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析，并通過實(shí)地觀測(cè)比較驗(yàn)證了該方法。吳賢國(guó)等[9]基于TOPSIS 方法開展了地鐵施工盾構(gòu)選型研究，并選取武漢軌道交通2號(hào)線進(jìn)行實(shí)例分析，驗(yàn)證了該方法的可行性。黃新淼等[1]通過統(tǒng)計(jì)分析法，分析了相關(guān)參數(shù)與地層之間、相關(guān)參數(shù)內(nèi)部之間的差異性和規(guī)律性，并將其應(yīng)用于成都地鐵18 號(hào)線土建1 標(biāo)的盾構(gòu)選型上。這些方法為盾構(gòu)選型提供了有效建議，但是它們?nèi)鄙倏陀^的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，易受主觀因素影響。因此，亟需建立一個(gè)能夠綜合地評(píng)估復(fù)雜地層條件下盾構(gòu)選型的評(píng)價(jià)方法。因此，本文在前人定性分析盾構(gòu)選型適應(yīng)性的基礎(chǔ)上，綜合考慮濱海地層的適應(yīng)性影響因素，構(gòu)建了濱海地層盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；基于改進(jìn)的遺傳算法和層次分析法，得到盾構(gòu)選型評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，并確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù)，建立濱海地層盾構(gòu)選型適應(yīng)性模糊綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)濱海地層盾構(gòu)選型適應(yīng)性做出定量評(píng)價(jià)。

1 盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法研究

1.1 盾構(gòu)選型綜合適應(yīng)度及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.1.1 盾構(gòu)選型綜合適應(yīng)度計(jì)算方法

為了合理地評(píng)價(jià)由不同地質(zhì)段構(gòu)成的盾構(gòu)區(qū)間的盾構(gòu)選型適應(yīng)性，特定義綜合適應(yīng)度-D這一概念對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)：

式中：L為盾構(gòu)區(qū)間總長(zhǎng)度；Li為盾構(gòu)區(qū)間第i段長(zhǎng)度；Di為盾構(gòu)隧道長(zhǎng)度Li的適應(yīng)度。

1.1.2 盾構(gòu)選型分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

在綜合分析國(guó)內(nèi)外等級(jí)劃分方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合濱海地層盾構(gòu)施工與盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)實(shí)際情況，現(xiàn)將濱海地層盾構(gòu)選型適應(yīng)性分為如表1所示的5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)：

表1 適應(yīng)度等級(jí)劃分對(duì)照表Table 1 Comparison table of fitness level

1.2 盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

在考慮盾構(gòu)選型的依據(jù)及原則的基礎(chǔ)上，本文重點(diǎn)分析導(dǎo)致盾構(gòu)掘進(jìn)困難的各種施工風(fēng)險(xiǎn)源[3]，盾構(gòu)選型的關(guān)鍵因素主要包括以下3個(gè)方面：1)隧道設(shè)計(jì)參數(shù)；2)水文地質(zhì)條件；3)線路周邊環(huán)境。

泥水平衡盾構(gòu)和土壓平衡盾構(gòu)除了維持掌子面穩(wěn)定的工作原理不同之外，其余設(shè)備組成大致相同。因此，隧道設(shè)計(jì)參數(shù)中選取斷面直徑作為盾構(gòu)選型的關(guān)鍵性因素，選取水文地質(zhì)條件中的滲透系數(shù)、地層顆粒級(jí)配及地下水壓作為盾構(gòu)選型的關(guān)鍵影響因素。盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)保持建(構(gòu))筑物沉降不超限是施工控制中的一大難題，線路周邊環(huán)境方面選取施工時(shí)對(duì)地層沉降控制能力作為影響盾構(gòu)選型的關(guān)鍵性因素。盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)體系如圖1所示。

圖1 盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.1 Adaptability evaluation system of shield selection

2 基于改進(jìn)遺傳算法指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

2.1 基于AHP原理構(gòu)建權(quán)重最優(yōu)數(shù)學(xué)模型

2.1.1 改進(jìn)的遺傳算法

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的缺點(diǎn)做出針對(duì)性改進(jìn)，增大改進(jìn)后遺傳算法的全局尋優(yōu)能力及其魯棒性。改進(jìn)后的遺傳算法實(shí)質(zhì)上是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的遺傳操作中的選擇操作、交叉操作及變異操作做了不同程度上的改進(jìn)。改進(jìn)的遺傳算法流程如圖2所示，其參數(shù)取值及詳細(xì)步驟如下所示：

圖2 改進(jìn)遺傳算法運(yùn)行流程圖Fig.2 Operation flow chart of improved genetic algorithm

3) 自適應(yīng)選擇操作。將按照個(gè)體的適應(yīng)度排名分為精英種群和進(jìn)行遺傳操作的種群。

4) 自適應(yīng)交叉操作。采取交叉概率與個(gè)體適應(yīng)度相關(guān)的自適應(yīng)2點(diǎn)交叉算子。

5) 自適應(yīng)變異操作。采取變異概率與個(gè)體適應(yīng)度相關(guān)的自適應(yīng)隨機(jī)均勻交叉算子。

6)生成子代種群。將步驟3的精英種群和步驟4，5 的遺傳算子生成的種群混合，并按照適應(yīng)度排名篩選出前5 000個(gè)個(gè)體。

7) 判斷算法是否滿足終止條件。經(jīng)過對(duì)改進(jìn)遺傳算法的多次運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，算法一般迭代次數(shù)達(dá)300 代時(shí)收斂，為了保守起見，故本文迭代次數(shù)設(shè)置為1 000，即當(dāng)?shù)螖?shù)大于1 000 時(shí)，算法結(jié)束，解碼最優(yōu)個(gè)體，輸出目標(biāo)函數(shù)的全局最優(yōu)解。

2.1.2 構(gòu)造判斷矩陣權(quán)重計(jì)算數(shù)學(xué)模型

通常針對(duì)目標(biāo)問題利用專家打分法得到判斷矩陣，但因不同專家對(duì)目標(biāo)問題的認(rèn)識(shí)不同和多個(gè)影響因素之間的相互影響，往往會(huì)使5階以下矩陣一致性指標(biāo)滿足條件，5 階以上(包括5 階)判斷矩陣一致性程度較差。

高階判斷矩陣的權(quán)重計(jì)算多采用層次分析法的特征向量法或和積法，但是對(duì)于既定的判斷矩陣，不論采取上述2種方法的何種方法其權(quán)重及一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CR都已經(jīng)確定，況且得到的權(quán)重并不是精確值。因此，根據(jù)判斷矩陣的構(gòu)造原理及判斷矩陣性質(zhì)可得到關(guān)于判斷矩陣最大特征值的表達(dá)式(3)；得到關(guān)于判斷矩陣一致性檢驗(yàn)與權(quán)重的關(guān)系公式(4)，取其最小值即為改進(jìn)遺傳算法(Im‐proved Genetic Algorithm，IGA-AHP)計(jì)算最優(yōu)權(quán)重的目標(biāo)函數(shù)，見公式(5)與(6)。

2.2 盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)專家的職稱和工程經(jīng)驗(yàn)等將專家分為3個(gè)等級(jí)，不同等級(jí)的專家的評(píng)判結(jié)果在最終綜合的判斷矩陣中的占比權(quán)重也是不同的，具體權(quán)重如表2所示。

表2 不同等級(jí)專家評(píng)判結(jié)果權(quán)重占比Table 2 Proportion of weight of expert evaluation results of different grades

設(shè)第1 等級(jí)(First)的專家共有n位，第2 等級(jí)(Second)專家共有m位，第3等級(jí)(Third)專家共有k位。根據(jù)表2，最終判斷矩陣A為：

根據(jù)IGA-AHP 計(jì)算得到判斷矩陣A的一致性指標(biāo)值CI=0.028 3，計(jì)算得到其一致性比率CR=0.049<0.1，因此，盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)體系準(zhǔn)則

圖3 盾構(gòu)選型準(zhǔn)則層的指標(biāo)權(quán)重Fig.3 Index weight of shield selection criteria layer

2)盾構(gòu)選型指標(biāo)層的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

圖4 水文地質(zhì)條件指標(biāo)層權(quán)重Fig.4 Index layer weight of hydrogeological conditions

2.2.2 總層次排序評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)計(jì)算得到盾構(gòu)選型評(píng)價(jià)指標(biāo)層次總排序的一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CR和層次總排序權(quán)重如表3所示。

表3 盾構(gòu)選型評(píng)價(jià)指標(biāo)層次總排序權(quán)重Table 3 Total ranking weight of shield selection evaluation index levels

由表3 及圖5 可知，盾構(gòu)選型評(píng)價(jià)指標(biāo)的層次總排序一致性比率CR滿足一致性檢驗(yàn)，盾構(gòu)選型評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重從大到小依次為地下水壓力(u23)，隧道斷面尺寸(u11)，地層滲透系數(shù)(u22)，沉降控制要求(u31)，土層顆粒級(jí)配(u21)。

圖5 盾構(gòu)選型評(píng)價(jià)指標(biāo)總排序權(quán)重Fig.5 Overall ranking weight of shield selection evaluation index

3 盾構(gòu)選型評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬函數(shù)

根據(jù)前文所構(gòu)建的盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，分別構(gòu)建泥水平衡盾構(gòu)(Slurry Pressure Bal‐ance Shield，SPB)和土壓平衡盾構(gòu)(Earth Pressure Balance Shield，EPB)的隸屬函數(shù)。

3.1 隧道設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬函數(shù)

盾構(gòu)隧道施工時(shí)，盾構(gòu)掘進(jìn)不可避免地會(huì)對(duì)前方開挖土體造成擾動(dòng)，隧道斷面尺寸越大，其對(duì)土體造成的擾動(dòng)越大。地鐵運(yùn)營(yíng)要求盾構(gòu)隧道的直徑不能過小，直徑在6～7 m 之內(nèi)的盾構(gòu)隧道已經(jīng)逐漸不能滿足要求，直徑7～8 m 的中型斷面已逐漸成為主流[10?11]。同時(shí)，在盾構(gòu)機(jī)的類型上，超大直徑SPB 的數(shù)量遠(yuǎn)超過EPB，通常來說，直徑超過13 m 的超大直徑盾構(gòu)隧道開挖一般優(yōu)先考慮使用SPB。截止目前，最大的SPB是中國(guó)香港屯門?赤鱲角隧道，盾構(gòu)機(jī)開挖直徑達(dá)17.6 m；最大的EPB 為美國(guó)西雅圖隧道，盾構(gòu)機(jī)開挖直徑達(dá)17.48 m。因此，構(gòu)建盾構(gòu)選型評(píng)價(jià)指標(biāo)中隧道斷面尺寸對(duì)應(yīng)不同模式盾構(gòu)的隸屬函數(shù)如表4所示。

表4 不同模式盾構(gòu)對(duì)應(yīng)隧道斷面尺寸的隸屬函數(shù)Table 4 Membership function of section size of corresponding tunnel of shield machine in different modes

3.2 水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬函數(shù)

3.2.1 土層滲透性

根據(jù)大量施工經(jīng)驗(yàn)給出的不同盾構(gòu)類型與土層滲透系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)土層滲透系數(shù)大于10-4m/s 時(shí)，此時(shí)可選用SPB；當(dāng)土層滲透系數(shù)在10?7～10?4m/s 之間時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況選用SPB，也可以對(duì)渣土進(jìn)行改良選用EPB。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)盾構(gòu)施工實(shí)例，一般認(rèn)為EPB 作業(yè)的土層滲透系數(shù)上限為10?5m/s[12]。

3.2.2 土層顆粒級(jí)配

一般說來，若盾構(gòu)掘進(jìn)土層中細(xì)顆粒的含量在40%以上時(shí)，此時(shí)可選用EPB；相反的，適宜選用SPB。細(xì)顆粒粒徑的以0.075 mm 作為界限。在實(shí)際盾構(gòu)施工中，若土層中細(xì)顆粒含量少于30%，對(duì)渣土進(jìn)行改良后，也可以選用EPB，且EPB 螺旋輸送機(jī)形成止水壁的細(xì)顆粒含量最低也是30%～35%[13]。

3.2.3 地下水壓力

若盾構(gòu)掘進(jìn)地層的地下水壓力大于0.3 MPa時(shí)，可以選用泥水平衡盾構(gòu)，而對(duì)于地下水壓能擊穿泥膜的最大數(shù)值沒有具體的規(guī)定。根據(jù)盾構(gòu)施工實(shí)例[14]，地下水壓力不超過0.6 MPa 時(shí)幾乎不會(huì)對(duì)泥水平衡盾構(gòu)造成影響。若盾構(gòu)掘進(jìn)地層的地下水壓力值小于0.3 MPa，宜選用土壓平衡盾構(gòu)。但若土壓平衡盾構(gòu)通過加長(zhǎng)螺旋輸送機(jī)的長(zhǎng)度或者采用二級(jí)螺旋輸送機(jī)也可以在地下水壓力不大于0.55 MPa 的地層中掘進(jìn)[15]。綜上，構(gòu)建水文地質(zhì)條件對(duì)應(yīng)不同模式盾構(gòu)的隸屬函數(shù)見表5所示。

表5 不同模式盾構(gòu)對(duì)應(yīng)水文地質(zhì)條件指標(biāo)的隸屬函數(shù)Table 5 Membership function of hydrogeological condition indexes corresponding to shield machines in different modes

3.3 線路周邊環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬函數(shù)

盾構(gòu)開挖時(shí)不可避免地會(huì)對(duì)地層造成擾動(dòng)，繼而產(chǎn)生地表沉降，地表沉降過大或者沉降區(qū)域不均勻，極易導(dǎo)致近接建(構(gòu))筑物損壞。根據(jù)盾構(gòu)施工實(shí)際經(jīng)驗(yàn)[16]，土壓平衡盾構(gòu)能夠較容易地把地表沉降值控制在10 mm 以內(nèi)；而泥水平衡盾構(gòu)施加的泥水壓力控制精度為±0.1 MPa，其應(yīng)對(duì)掌子面水土壓力的變化更為靈敏，能夠把地表隆沉控制在5 mm 以內(nèi)。據(jù)此，構(gòu)建了地下水壓力對(duì)應(yīng)不同模式盾構(gòu)的隸屬函數(shù)如表6所示。

表6 不同模式盾構(gòu)對(duì)應(yīng)地表沉降控制值的隸屬函數(shù)Table 6 Membership function of ground settlement control values corresponding to shield machines in different modes

4 盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)實(shí)例驗(yàn)證

4.1 盾構(gòu)選型適應(yīng)性模糊綜合評(píng)價(jià)模型

將模糊數(shù)學(xué)方法應(yīng)用到盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)中，通過隸屬度將盾構(gòu)選型的模糊性轉(zhuǎn)化為確定性。

式中：B為O的綜合評(píng)判值集合，Di為評(píng)價(jià)目標(biāo)Oi的適應(yīng)度；A為評(píng)價(jià)指標(biāo)U的總排序權(quán)重集；R為U對(duì)O的隸屬度矩陣。

基于模糊綜合評(píng)價(jià)方法構(gòu)建了盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，引入改進(jìn)的遺傳算法求解最小一致性指標(biāo)下評(píng)價(jià)指標(biāo)的總層次排序。最終結(jié)合盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重和隸屬函數(shù)，如表7所示，為所建立的盾構(gòu)選型適應(yīng)性模糊綜合評(píng)價(jià)模型的相應(yīng)參數(shù)。

表7 盾構(gòu)選型適應(yīng)性模糊綜合評(píng)價(jià)模型Table 7 Fuzzy comprehensive evaluation model of shield selection adaptability

4.2 實(shí)例驗(yàn)證

4.2.1 工程概況

廈門市軌道交通4號(hào)線彭厝北站～蔡厝站區(qū)間起始于廈門市翔安區(qū)新店鎮(zhèn)彭厝北，沿在建翔安西路由西向東敷設(shè)，沿線地面現(xiàn)狀主要為在建翔安西路施工工地，兩側(cè)為農(nóng)田及荒地，彭蔡盾構(gòu)區(qū)間平面位置示意圖如圖6所示。

圖6 廈門地鐵4號(hào)線彭蔡區(qū)間平面示意圖Fig.6 Plan of Pengcai section of Xiamen Metro Line 4

區(qū)間右線起訖里程為右DK57+011.156～右DK59+197.857，右線全長(zhǎng)2 186.701 m；左線起訖里程為左DK57+011.156～左DK59+199.422，左線全長(zhǎng)2 188.266 m，區(qū)間采用盾構(gòu)法施工。區(qū)間分別在里程ZDK57+534，ZDK58+057，ZDK58+588

設(shè)聯(lián)絡(luò)通道3 座。其中2 號(hào)聯(lián)絡(luò)通道兼作廢水泵房。區(qū)間現(xiàn)狀覆土厚度為10～21.4 m。

4.2.2 盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)分析

本文選取右線區(qū)間進(jìn)行盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)分析，先對(duì)盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)取值，根據(jù)盾構(gòu)掘進(jìn)區(qū)間分段原則，將彭蔡盾構(gòu)區(qū)間右線盾構(gòu)選型分為6個(gè)區(qū)段進(jìn)行適應(yīng)性評(píng)價(jià)。彭蔡盾構(gòu)區(qū)間右線不同區(qū)段指標(biāo)取值結(jié)果如表8所示。

表8 彭蔡盾構(gòu)區(qū)間右線不同區(qū)段盾構(gòu)選型評(píng)價(jià)指標(biāo)值Table 8 Evaluation index values of shield selection in different sections of right line of Pengcai shield interval

對(duì)盾構(gòu)選型適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)，將彭蔡區(qū)間右線盾構(gòu)選型評(píng)價(jià)指標(biāo)的取值代入與之相對(duì)應(yīng)的隸屬函數(shù)，分別構(gòu)建2 種盾構(gòu)類型的隸屬度矩陣REPB，RSPB及相應(yīng)的權(quán)重矩陣A，根據(jù)式(8)，計(jì)算得到不同類型盾構(gòu)第i分段適應(yīng)度值Di及綜合適應(yīng)度-D，如表9～10所示。

通過表9～10可知，彭蔡盾構(gòu)區(qū)間選用土壓平衡盾構(gòu)的綜合適應(yīng)度為0.86，評(píng)價(jià)結(jié)果為高度適應(yīng)；選用泥水平衡盾構(gòu)的綜合適應(yīng)度為0.39，評(píng)價(jià)結(jié)果為不適應(yīng)。基于盾構(gòu)選型的綜合適應(yīng)性評(píng)價(jià)結(jié)果可知，彭蔡盾構(gòu)區(qū)間應(yīng)選用土壓平衡盾構(gòu)，此評(píng)價(jià)結(jié)果與彭蔡區(qū)間選用土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)一致。

表9 彭蔡區(qū)間右線土壓平衡盾構(gòu)適應(yīng)度Table 9 Adaptability of EPB shield in right line of Pengcai section

表10 彭蔡區(qū)間右線泥水平衡盾構(gòu)適應(yīng)度Table 10 Adaptability of slurry balance shield on the right line of Pengcai section

5 結(jié)論

1) 確定了盾構(gòu)選型適應(yīng)度的計(jì)算方法和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；根據(jù)國(guó)內(nèi)外盾構(gòu)施工實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，從隧道設(shè)計(jì)、水文地質(zhì)條件、線路周邊環(huán)境3個(gè)方面建立了盾構(gòu)選型評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

2) 采用改進(jìn)遺傳算法及AHP(IGA-AHP)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的層次單排序權(quán)重和層次總排序權(quán)重，得到指標(biāo)層U對(duì)目標(biāo)層D的權(quán)值分別為0.263(u11)，0.103(u21)，0.214(u22)，0.308(u23)，0.111(u31)，總排序一致性比率CR=0.049<0.1，滿足一致性檢驗(yàn)要求，且權(quán)重結(jié)果符合實(shí)際，表明采用IGA-AHP 模型計(jì)算權(quán)重結(jié)果的準(zhǔn)確性；同時(shí)，采用模糊數(shù)學(xué)構(gòu)建各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù)，得到盾構(gòu)選型的隸屬度矩陣。

3) 通過彭蔡區(qū)間現(xiàn)場(chǎng)施工的參數(shù)和數(shù)據(jù)，對(duì)所構(gòu)建盾構(gòu)選型評(píng)價(jià)模型的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證，分別得到不同類型盾構(gòu)的分段適應(yīng)度值Di，最終取得彭蔡盾構(gòu)區(qū)間選用土壓平衡盾構(gòu)的綜合適應(yīng)度-D為0.86，為高度適應(yīng)；選用泥水平衡盾構(gòu)的綜合適應(yīng)度-D為0.39，為不適應(yīng)，表明土壓平衡盾構(gòu)適用于該區(qū)間掘進(jìn)，這與實(shí)際工程的選擇相符。

4) 將模糊數(shù)學(xué)和改進(jìn)遺傳算法應(yīng)用于盾構(gòu)選型適應(yīng)性評(píng)價(jià)中，仍有不少問題有待解決，例如考慮更全面的因素，建立更完善的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；同時(shí)，后續(xù)將進(jìn)一步開展基于人工智能方法的盾構(gòu)選型評(píng)價(jià)方法的研究，應(yīng)用大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)、推理等。