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分类号:U457.210710-2015221086专业硕士学位论文重庆涪丰石高速方斗山隧道病害处治方案研究李世强导师姓名职称王亚玲教授专业学位类别申请学位类别硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年4月11日论文答辩日期2018年5月13日学位授予单位长安大学 ResearchonTreatmentPlanofDiseasesinFangdoushanTunnelofFufengshiExpresswayinChongqingAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiShiqiangSupervisor：Prof.WangYalingChang’anUniversity,Xi’an,China 论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，对论文的研宄做出重要贡献的个人和集体，。除论文中已经注明引用的内容外均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名年月岔曰＃论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：名＆孤財曰导师签名：災ｒ年＜月女曰／ 摘要本文以重庆方斗山隧道病害处治作为依托工程，通过对隧道衬砌结构进行详细的检测，在此基础上基于模糊综评价法对该隧道的健康状态进行评价，根据此健康值为方斗山隧道的病害处治提出合理的处治措施，并对整治前后的施工效果进行分析与评价。本论文的研究内容对类似病害整治工程可以起到一定的借鉴作用。本文主要的研究内容如下：1、通过对方斗山隧道病害现状进行详细的调查与检测，从而得到整个隧道现存的病害与缺陷，对其病害类型进行分类总结，并分析其病害产生成因。2、依据方斗山隧道病害检测结果，确定出影响隧道健康状态的主要因素，包括：渗漏水、隧底病害、衬砌劣化、裂缝和其他病害。运用多层次模糊综合评判法建立方斗山隧道健康诊断体系，结合隧道等级划分方法、诊断指标的选取标准以及隧道健康评判标准，对其健康状态进行评价，评价结果为隧道局部存在破坏，应对其采取处治措施。3、结合国内外现有的病害处治施工技术，并针对方斗山隧道的健康状况，提出符合本隧道实际情况的病害整治方案，并对其整治施工工艺进行描述。4、运用通用有限元软件MIDASGTSNX对方斗山隧道的施工过程进行数值模拟，分析隧道衬砌在仰拱开挖和补强前后的受力变化情况及其产生原因。结合现场的施工方案，对其施工过程进行优化，并与现场监测数据进行对比，提出更加合理安全的施工过程。5、运用通用有限元软件MIDASGTSNX对方斗山隧道施工前后的处治效果进行评价，主要是包括以下三个方面：换拱、衬砌加固、换拱和衬砌加固。在评价中主要对衬砌的受力情况、拱顶沉降以及围岩的等效应力进行分析，从而得出施工前后的处治效果是否满足本次病害处治的需要。关键词：隧道病害，病害检测，健康评价，处治技术，效果评价I AbstractThisarticletakesChongqingFangDouShantunneldiseasetreatmentasasupportprojecttocarryoutadetailedinspectionofthetunnelliningstructure.Basedonthis,afuzzycomprehensiveevaluationmethodisusedtoevaluatethehealthstatusofthetunnel.Basedonthis,thehealthvalueisthediseasetreatmentofFangDouShantunnel.Providereasonabletreatmentmeasuresandanalyzeandevaluatetheconstructioneffectsbeforeandaftertherenovation.Themainresearchcontentofthispaperisasfollows:1.ThroughdetailedinvestigationanddetectionofthestatusoftheFangDouShantunneldisease,theexistingdiseaseanddefectsoftheentiretunnelareobtained,thetypesofthediseaseareclassified,andthecausesofthediseaseareanalyzed.2.AccordingtothetestresultsofFangDouShanTunnelDisease,themainfactorsaffectingthehealthystateofthetunnelaredetermined,includingseepagewater,tunnelbottomdisease,liningdeterioration,crackandotherdiseases.ThemultilevelfuzzycomprehensiveevaluationmethodisusedtobuildthehealthdiagnosissystemoftheFangDouShanTunnel.Thehealthstateofthetunnelisevaluatedbythetunnelgradeclassificationmethod,theselectioncriteriaofthediagnosisindexandthestandardofthetunnelhealthevaluation.Theresultsoftheevaluationresultinthelocaldestructionofthetunnel,andthetreatmentmeasuresshouldbetaken.3.Accordingtotheexistingdiseasetreatmenttechnologyathomeandabroad,andthehealthstatusoftheFangDouShanTunnel,thediseaseregulationschemeisputforwardinaccordancewiththeactualsituationofthetunnel,andtheconstructiontechnologyisdescribed.4.UsingthegeneralfiniteelementsoftwareMIDASGTSNX,theconstructionprocessoftheFangDouShanTunnelissimulated,andthestresschangesofthetunnelliningbeforeandaftertheexcavationandreinforcementoftheinvertedarchareanalyzedandthecausesareanalyzed.Combinedwiththeon-siteconstructionplan,theconstructionprocessisoptimized,andcomparedwiththeon-sitemonitoringdata,amorereasonableandsafeII constructionprocessisputforward.5.EvaluationofthetreatmenteffectbeforeandaftertheconstructionoftheFangDouShanTunnel,ageneral-purposefiniteelementsoftwareMIDASGTSNX,mainlyincludesthefollowingthreeaspects:archreplacement,liningreinforcement,archreplacement,andliningreinforcement.Intheevaluation,thestressofthelining,thesettlementofthedome,andtheequivalentstressofthesurroundingrockwereanalyzedtoseewhetherthetreatmenteffectbeforeandaftertheconstructionmeetstheneedsofthediseasetreatment.Keywords:Tunneldisease,Diseasedetection,Healthassessment,Treatmenttechnology,EffectevaluationIII 目录第一章绪论...............................................................................................................................11.1选题的背景...................................................................................................................11.2选题的意义...................................................................................................................11.3国内外研究现状...........................................................................................................21.3.1国内研究现状....................................................................................................21.3.2国外研究现状....................................................................................................61.3.3目前国内现存的问题........................................................................................71.4研究内容及技术路线...................................................................................................81.4.1研究的内容与方法............................................................................................81.4.2技术路线............................................................................................................9第二章方斗山隧道病害检测与成因分析.............................................................................102.1工程概况.....................................................................................................................102.1.1隧道概况..........................................................................................................102.1.2工程地质和水文地质条件..............................................................................112.2方斗山隧道病害调查与检测.....................................................................................122.2.1外观检测结果..................................................................................................122.2.2专项检测结果..................................................................................................152.3隧道结构病害类型.....................................................................................................212.4隧道结构病害成因.....................................................................................................272.5本章小结.....................................................................................................................30第三章方斗山隧道健康状态评价.........................................................................................313.1模糊综合评价方法.....................................................................................................313.2模糊综合评价法的原理和步骤.................................................................................313.3方斗山隧道健康状态综合评价.................................................................................333.3.1健康诊断综合指标体系的构建......................................................................333.3.2建立影响因素集..............................................................................................343.3.3建立评价矩阵..................................................................................................35IV 3.3.4指标权重计算及一致性检验..........................................................................413.3.5方斗山隧道综合评判......................................................................................453.4本章小结.....................................................................................................................47第四章方斗山隧道结构病害整治措施.................................................................................484.1隧道病害安全监测.....................................................................................................484.1.1隧道病害自动化监测方案设计......................................................................484.1.2隧道病害安全监测数据分析..........................................................................504.2路面变形及衬砌腐蚀整治.........................................................................................554.2.1拆除工作..........................................................................................................554.2.2路面变形及衬砌腐蚀整治施工工艺.............................................................564.3衬砌结构整治.............................................................................................................584.3.1无渗水裂缝整治..............................................................................................584.3.2渗漏水裂缝整治..............................................................................................594.3.3衬砌强度缺陷整治..........................................................................................614.4本章小结.....................................................................................................................62第五章方斗山隧道病害整治模拟分析和处治效果评价.....................................................635.1方斗山隧道病害整治施工过程数值模拟.................................................................635.1.1计算软件简绍..................................................................................................635.1.2三维模型建立步骤..........................................................................................645.1.3施工过程数值模拟结果分析..........................................................................655.2施工过程优化数值模拟结果分析.............................................................................755.3现场对比分析.............................................................................................................865.4方斗山隧道病害整治效果评价.................................................................................895.4.1二维模型建立步骤..........................................................................................895.4.2换仰拱效果评价..............................................................................................905.4.3衬砌加固效果评价..........................................................................................935.4.4换仰拱及衬砌加固效果评价..........................................................................955.5本章小结.....................................................................................................................98第六章结论与展望.................................................................................................................99V 6.1主要结论.....................................................................................................................996.2展望...........................................................................................................................100参考文献.................................................................................................................................101致谢.........................................................................................................................................105VI 第一章绪论第一章绪论1.1选题的背景随着我国经济的快速发展以及人们对交通服务的需求，中国的交通运输事业正逐步地进入繁荣发展阶段。隧道作为公路工程、地下工程以及城市地铁建设中的一个重要结构物，也迎来了空前绝后的建筑热潮期。主要是因为它能在改善路线规划、缩短行车里程和时间以及提高运营效益等方面发挥着广泛的作用。然而，目前我国公路隧道的发展运营管理情况却一直处于人们忽视的状态，因此，在运营公路隧道中频繁的出现各种各样的工程质量问题，不但给国家的经济造成了巨大的损失，并且也威胁着过路行人和行人的安全。随着我国公路建设的不断发展，由此而产生了不同程度的病害，运营老旧隧道的整治工程也日益增多。可是，我国在隧道整治研究方面还处在一个比较低的水平。所以，我们不但要对隧道整治措施进行总结，还要根据现场的施工情况及需要提出新的整治技术。1.2选题的意义近几年我国公路隧道的建设得到了突飞猛进的发展，隧道的设计形式也是多种多样，并且不断出现新的创新和发展。目前，我国的公路隧道和铁路隧道，不论从整体规划长度还是从建设发展规模上，都占据着举足轻重的地位。在我国进入第十三个五年规划以来,国家在进一步加快基础设施建设的发展,特别是在我国制定的“7918”高速公路大规划和全面向西部进军的建设战略,为了向全球人民展现我国的综合实力，公路和铁路建设进入了一个新的高速发展时期。近几年来，我国在不同的交通建设中开展了许多新型结构形式，主要是根据具体工作的不同地形地貌特点，提出了具有创新性和多样性的路线形式和隧道结构类型，并且在施工工艺方面也创造性地应用了多种工法。但是，由于我国公路建设管理和养护技术发展较晚、复杂的工程地质、规范的不完整、施工水平限制、施工进度的要求、以及施工管理等方面的原因，导致隧道在建设中存在种种不足，比如出现渗漏水、界限入侵、衬砌开裂、路面塌陷等比较常见的问题。为此不仅增加了隧道的运营成本，同时也造成了交通的不便。所以，我们不仅要在隧道建设方面有1 长安大学硕士学位论文新的突破，也要加强对隧道病害整治措施的总结和完善，从而延长隧道的使用寿命。本文以方斗山隧道整治作为依托工程，G50S方斗山隧道也是我国特长公路隧道的典范，并且在修建时也经遇了许多不良地质，其中主要有断层、软弱围岩、岩溶、含瓦斯煤系地层、煤巷采空区等。这些都将是隧道在长期运营过程中产生病害的突发源。本文将通过现有的病害整治理论与方斗山隧道病害整治技术进行对比，同时结合现场的施工效果，对隧道结构病害成因和整治措施进行总结，并提出部分改进的整治措施。本次整治工程将采用监控量测的手段来指导施工，同时使用的设备包括：地质雷达、激光指向仪、瓦斯监测器等，使施工过程更加信息化，从而提高施工质量。最后，通过整治过程中所得到的监测数据对隧道结构的稳定进行分析，并且运用有限元软件对整治段施工前后的力学行为进行模拟，并评价其整治效果。1.3国内外研究现状1.3.1国内研究现状随着中国交通建设事业的猛速发展，公路隧道建设也取得了突飞猛进的发展。但由于地质勘察不全面、设计缺陷、施工不当、运营和维修管理不完善等方面的原因，使得隧道病害频频发生，有些危险行车安全，有些虽然进行了整治，但效果不甚理想。为了提高我国隧道整治的技术，必须科学地评价隧道病病害状况和合理的采用国外的整治技术，以便提出切中要害的整治方案。[1,2]我国隧道病害最早是在铁路隧道中展开的,高鹤江、刘修炜、铁道部工务局系统地介绍了隧道限界、衬砌缺陷和病害、渗漏水病害、洞内有害气体等一系列病害的基本检测方法，并且根据铁路隧道病害的基本特征,详细的阐述了对应病害和缺陷的防治对策。[3]《公路隧道养护规范》详细的制定了公路隧道病害的日常、定期、特别和专项检查的程序与方法，并通过内因和外因将病害成因进行了详细的划分。[4]《铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定》将衬砌健康状况分为三种大：衬砌完好、衬砌存在缺陷以及衬砌存在病害，并按衬砌健康状况及危机行车安全的程度划分为健康、亚健康、较严重、严重、极严重五个等级。[5]《铁路桥隧建筑物劣化评定标准》将隧道病害大致分为三种类型：衬砌劣化、衬2 第一章绪论砌破损、衬砌渗漏水，在此基础上将铁路隧道划分为四个等级：A、B、C、D。[6]《城市轨道交通设施养护维修技术规范》将隧道按主体和附属结构分类，分别对其进行状态评价，状态等级共划分为五个等级：轻微、中等、较重、严重、极严重，并针对不同病害程度提出了相应的处理措施。[7]关宝树通过对大量的工程实例进行总结，将病害按产生病害的原因对其进行归类：内外力病害，衬砌损害，其他病害，又根据各种病害成因不同对病害类型进行了细划，同时也详细的阐述了各种病害的特征、机理、具体形态等。[8]吕康成主要对我国公路山岭隧道的防排水技术进行了研究和总结，在此基础上提出了对隧道渗漏水产生的原因、治理方法、适用的材料以及施工工艺。[9]吕康成通过对国内外的公路隧道运营管理的发展现状进行了比对，找到了发展中的不足之处，并结合我国现有的技术情况，提出了较为完整的公路运营管理方式。[10]李宇杰、王梦恕等对北京地铁所表现出病害进行了研究，主要对衬砌裂缝的宽度和长度以及衬砌劣化的厚度和面积进行了统计与分析，并提出了地铁隧道衬砌病害分级标准和对应的补强手段。[11]谢玲儿、陈立平等对运营公路隧道换拱工程实验段的衬砌荷载和温度进行现场检测，并与新建隧道衬砌荷载分布规律进行对比，评价换拱过程中新施做衬砌的承载性能。[12]赵鹏、付兵先等对狮子岭隧道现场的勘察数据进行分析，得出了相应的隧道病害成因，并建立了相应的有限元模型对基底结构性安全进行了分析验算。[13]项敏对神朔铁路隧道病害的发生情况进行了分析，主要对隧道界限不足和隧底变形这两种情况分析其产生的原因，并最终提出了相应的整治方案。[14]张进、周伟以梅子洲过江通道隧道为研究对象，主要针对隧道在养护和运营管理中常出现的问题，阐明了在运营阶段、如何运用技术和对策。[15]王心刚对运营隧道中出现的衬砌裂缝、渗漏水、仰拱上浮等影响结构和行车安全的病害进行了分析，并从施工控制角度提出了相应的工程建议。[16]潘文硕、朱益军以膨胀土隧道为研究对象，对其衬砌病害进行充分调查分析，并对其进行了实验研究和数值模拟分析，探究出膨胀土断层破碎带对隧道衬砌病害的影响机理。[17]蔡鹏超以北京地区地铁隧道作为研究对象，通过广泛查阅相关资料以及现场检3 长安大学硕士学位论文测，对隧道所出现的病害质量缺陷的分布规律和作用机理进行了统计分析，最后将衬砌结构安全状况进行了分级。[18]孟庆威采用数值模拟的方法，分别对无损衬砌、空洞、衬砌不足、强度不足、裂缝进行了数值模拟，通过对仿真计算结果进行回归得到了病害严重程度与衬砌整体安全性下降程度的相关性。[19]杨文辉以黄土隧道作为研究对象，通过模型试验研究了黄土围岩浸水恶化后隧道衬砌结构性能演化特征和衬砌结构劣化机理。并运用模糊数学理论的方法，构建了安全等级隶属函数，改进了目前隧道健康等级评价中常用的分级评定方法。[20]周强以分界梁隧道作为依托工程，对衬砌背部空洞所引起的衬砌受力偏压、山体坡体移动、地表下沉、隧道衬砌结构承载力不足等病害进行了详细的说明。[21]李骏基于地层—结构法，采用数值模拟的方法对衬砌厚度缺陷和衬砌背后空洞这两大常见缺陷进行分析，研究了这两大缺陷对隧道衬砌结构安全性的影响。[22]曹文婷对古牛坡隧道的裂缝进行调查研究，并分析其产生的原因。利用有限元软件对古牛坡隧道衬砌的拆除进行仿真分析，得到了较合理的拆除进尺和拆除顺序。[23]代昱昊摒弃了以往概率统计的隶属度确定方法，通过对模糊可变集合工程方法的基本原理以及动态可变性进行了研究，明确了公路隧道健康状况评价方法中的隶属度，提高了隶属度确定值的精确度。[24]谢永利、王亚琼对在役隧道结构安全、健康监测与评估进行研究，并对石梯沟隧道健康状态进行评价，提出了在隧道运营期间建立实时监测及评价体系能够高效保证隧道运营期间结构的安全。[25]蔡爽根据多地隧道检测报告进行衬砌裂缝统计分析，采用荷载—结构法对开裂衬砌结构进行数值模拟，对比分析在V级围岩条件下不同裂缝位置的衬砌结构的力学特性及对结构承载力的影响。[26]杨新安针对我国目前隧道常见的病害和缺陷以及结合相应的工程实例，详细的阐述了病害的分类、防治设计、施工方法以及新型材料、工艺的应用。[27]刘海京等通过国内外隧道病害的现状进行调查研究,阐述了隧道病害的研究方法和特点,指出了目前研究中任然存在的问题,在此基础上提出了病害研究的总体思路。[28]周念通过对重庆南涪隧道进行了详细的调查与检测后，在此基础上对南涪隧道病4 第一章绪论害的成因以及病害对该隧道的安全影响程度进行了分析，同时也提出了相应的病害处治方案。[29]杨仲尼通过对山东省内灰岩地区隧道进行研究，提出了针对灰岩地区隧道常见种类及其产生原因，提出了灰岩地区隧道病害诊断技术，并发明了隧道施工缝渗漏水微创处治技术。[30]郑阳焱主要是以断裂力学理论和断裂力学的扩展有限元法为基础，通过对衬砌裂损进行模拟分析，证明了扩展有限元法对衬砌结构裂损病害进行模拟是正确的，在此基础上提出了衬砌劣化病害的等级标准以及如何对结构安全进行评价的方法。[31]刘会迎针对目前常见的公路和铁路病害和缺陷产生的现象和影响进行了详细的描述，并详细的分析了各种病害和缺陷产生的原因、对隧道结构产生影响的主要因素以及其影响因素的发展规律。[32]侯建斌通过对大量的实例工程进行了总结，并研法了适应于公路隧道的病害治理及质量验收管理系统软件，该系统软件主要是适应于各种公路隧道的病害治理方法和质量验收评定。[33]李猛以重庆南城隧道为依托工程，为了能使监测有效全面的反映隧道的实际状态确定了适应各个检测部位相应的检测方法，最终确定了适应于本工程的检测方法。[34]周绍文通过对六河和宜河高速公路隧道现场检测数据进行统计分析，利用模糊层次分析法和熵值理论综合法确定了评价指标的权重，提出了应用可变模糊集理论对公路隧道健康状况进行评价的方法。[35]吴剑飞通过对286座运营隧道定期检查数据，建立了适应于运营隧道的健康状况评价结构体系，并确定了各个评价指标的分级范围和统计了各级指标的病害特征，最后用正向正态发生器构建了相应的云模型形成了完整的评价结构体系。[36]段怀志通过运用层次分析法确定出了隧道的健康状态评价指标权重的取值，并建立出出隧道健康状态的评价模型，并以重庆向阳隧道作为实例对象，对该隧道健康状态进行了综合评价。[37]秦洲以六盘山隧道工程作为依托工程，利用建立的公共路隧道健康状态综合评价模型对所选的病害隧道区段以及区段内典型病害断面进行了相关分析和评价，并提出了对应的处理措施。5 长安大学硕士学位论文[38]叶英对运营隧道做了全面的分析，总结了运营隧道常见病害类型，并提出了运营隧道安全风险评估，通过对隧道全面的检测，在此基础上对隧道的将康状态进行评价以及隧道的全寿命分析，最后提出了对应的处理措施。[39]申志军、冯文山等对我国运营公路隧道的发展状况、运营隧道结构缺陷和病害现状进行了详细的说明，并对运营隧道常见病害以及产生原因做出了总结，最后又以相关工程实例提出了相对对应的病害处理措施。[40]常凯对铁路隧道底部结构上拱病害进行研究，通过现场调查、理论分析以及数值模拟，分析了产生隧底上拱的主要原因，研究了不同影响因素对隧道底部结构变形和受力的影响，并提出了针对隧底上拱病害的整治措施。[41]杨艳青对铁路隧道的衬砌不足进行研究，采用有效的调查和检测方法得到了影响隧道衬砌结构安全的主要因素，并建立了相应的评价模型对隧道剩余寿命进行了相应的评估，为运营隧道的维修养护提出借鉴理论参考。[42]党丁对宁波在役公路隧道衬砌病害类型进行分析，提出了衬砌裂缝对隧道结构的影响，得出裂缝所在位置对衬砌结构影响因素的大小。[43]吴秀清对结合了理论分析和数值计算的方法，提出了隧道衬砌缺陷的判定标准，对隧道结构的质量缺陷和病害的产生规律、对衬砌结构安全系数造成影响的规律以及隧道加固整治措施进行了研究。1.3.2国外研究现状日本可以认为是最好的典范，因为日本是目前全球上修建隧道最多的国家之一。日本隧道协会中的维修管理委员会，通过对本土隧道病害进行了广泛调查和研究，在此基础上对隧道的运营与维修管理方面提出了许多很有实用价值的措施。比如：日本铁路隧[44]道就利用健全度法将铁路和公路隧道的安全等级大致上分为了四个等级,并按照对隧道进行总体和个别检查的形式,并对不同病害类型制定了相应的健全度判定基准。[45]美国《高速公路及铁路隧道维护、修理指南》将隧道的病害类型分为渗漏水、混凝土裂缝及破损、衬砌破损三大类，并详细介绍了各种病害的成因及修复方法。[46]法国铁路公司也相应的颁布了铁路隧道养护标准，也是根据检测数据对其健康状态进行评价，其中包含了相应的检测方法、维修手段以及将康状态评价方法，遗憾的是6 第一章绪论没有提出综合诊断的评价方法。[47]德国在《人工建筑物的监控和检查规范》中提出了对隧道定期检查的要求，也提出了检查的次数与时间间隔，同时应注意隧道早前变化的情况，以判断速调结构的安全、运营以及工作状态。[48]Casanova等研究了隧道初级衬砌喷射混凝土使用钢纤维加固强化后的性能特点，并根据裂损区的分析结论提出新的钢纤维混凝土衬砌的设计方法。[49]AkriaInokuma和ShigeroInano通过对日本公路隧道的结构现状进行研究，得出地质情况影响是引起隧道病害生成的主要原因，其中主要包括地层压力的变化、衬砌的劣化、渗漏水等多方面的影响因素。[50,51]Mashimo通过对素混凝土衬砌与不同种类的纤维混凝土衬砌在不同养护条件下的实验进行对比研究，分析得出混凝土的收缩是引起隧道衬砌开裂的一个关键原因，并将其在现场工程进行实验对比，并根据监测结果进行效果评价。[52]F.Sandrone，V.Labiouse通过对瑞士公路隧道的数据资料进行研究，将公路隧道病害成因按照施工、环境、运营等方面进行分类，分别总结除了各个产生病害的主要原因。1.3.3目前国内现存的问题（1）由于部分隧道建成的时间过长，基础资料缺失和不完善，管理手段落后。（2）对隧道的调查和检测方法落后而且没有详细的规范，在运营期间对隧道的定期检测和监测也是存在许多的不足之处，早期出现的病害不能及时发现，使得早期就可以进行处理的病害，没有得到及早的治理，以至于发展成严重的病害，增加了彻底整治的困难。（3）整治材料的性能与耐久性不是很好，一些隧道处治后效果不理想，同样的病害易反复出现。（4）由于管理理念不强，使得新建隧道在设计和施工方面总是遗留许多缺陷问题，某些隧道还相当严重。（5）隧道整治缺陷和病害所需费用大，并且牵扯的单位较多。新开通隧道的病害缺陷整治费用一般由施工单位承担，运营隧道病害根据造成原因分别由施工单位、运营[39]管理单位或业主承担，筹集整治费用较难。7 长安大学硕士学位论文1.4研究内容及技术路线1.4.1研究的内容与方法1）研究的主要内容（1）通过调查与检测对方斗山隧道的现存病害进行分类，并对其病害成因进行总结。（2）依据检测结果确定出影响方斗山隧道健康状况的主要影响因素，并运用模糊综合评价方法对隧道的健康状态进行评价。（3）结合检测结果与方斗山隧道健康状态评价结果以及国内外的施工技术，提出针对本隧道的施工方案。（4）运用有限元软件对隧道整治段施工前后的力学行为进行模拟，结合现场的施工方案对其施工过程进行优化，并与监控量测数据进行对比分析，提出合理的施工过程。（5）运用有限元软件对其整治效果进行评价。2）研究方法（1）现场调查法。在隧道内观察病害的表现特征，并拍摄相关照片。在隧道外勘察洞门、地表的地质情况。（2）资料收集法。在网上收集有关方斗山隧道的资料，到技术部拷贝有关该隧道的详细资料。参加专家意见会，多和专家交流，并参考专家意见。（3）工程类比法。参考其他相关隧道整治工程的整治方案，优化本次整治方案。（4）现场实践法。到现场参与整治工程，并对整治段进行监测。（5）理论分析。进行数值模拟，以及分析现场采集的监测数据。8 第一章绪论1.4.2技术路线9 长安大学硕士学位论文第二章方斗山隧道病害检测与成因分析2.1工程概况2.1.1隧道概况G50S沪渝南线方斗山特长隧道是一座四车道分离式高速公路隧道，它位于重庆市石柱县境内，也是丰都县与石柱县的交通枢纽（如图2.1所示）。方斗山隧道左线运营桩号为ZK79+165～ZK86+450，全长为7285m，右线运营桩号为YK79+150～YK86+460，全长7310m，隧道进口段平面位于直线段和R-2600m左偏圆曲线上，整个洞身是处于直线形式，出口段位于直线上和R-2600m左偏圆曲线及直线段上；隧道路线采用的是0.7%~0.6%的人字坡。隧道进出口均设计采用削竹式洞门（如图2.2~图2.5所示）。图2.1涪丰石高速地理位置图图2.2左线隧道石柱侧图2.3右线隧道石柱侧10 第二章方斗山隧道病害检测与成因分析图2.4左线隧道石柱侧图2.5右线隧道石柱侧2.1.2工程地质和水文地质条件1、地形地貌隧址区地貌的发育受地质构造、地层岩性的控制明显，方斗山背斜隆起成山，走向呈北东——南西，山脉全长约140km，山体的横向宽度一般为4～6km，山脊高程分布在1.6km～1.65km，其主峰的高程为1.68km，类型为条状低中山，具有剥蚀——溶蚀地貌特点，按构造形式分类为褶皱断块山。隧道至西向东横穿方斗山山脉南段，进、出口段均归类于中低山区，主要是受到地质构造的影响以及长期受到雨水侵蚀作用；隧道中段则属于上述低中山，地形上形成“三山夹两槽”的地貌形态，其中西侧槽谷新湾、白眼凼、石滚井一带以碳酸盐岩溶蚀特点为主。2、地质构造方斗山隧区内横梁子逆冲断层从方斗山背斜轴部倾向西通过，将区内地层隔断成两部分。隧道自西向东穿越了上盘中生界三叠系（T）、古生界二叠系（P）地层，下盘主要为中生界三叠系（T）地层，地质构造复杂，主要的褶曲构造有方斗山背斜、丰都——忠县向斜及石柱向斜；断裂构造有横梁子逆冲断层（F1）、F2逆断层、F3逆断层及F4平移断层；由于区内构造发育，裂隙相对发育，不同的岩组其特征多有不同。3、地层岩性方斗山地层属于万州小区，地层分布主要为二叠系下统至中生界侏罗系中统沙溪庙组（J2s）一套浅海相、内陆河湖相的碳酸盐岩类和碎屑岩系沉积地层。进口段～K83+000段处在方斗山背斜北西翼靠近核部，主要分布着灰白、白云岩、泥质灰岩，局部夹泥质页岩等岩石类型。K83+000～出口段处在方斗山背斜南东翼，主要分布着粉砂岩、灰黄、深灰色粉砂质页岩、紫红色粉砂质泥岩等岩石类型。11 长安大学硕士学位论文4、水文地质条件方斗山隧区内地下水较丰富，由于受岩层类性、地质构造以及地形条件的因素，富水情况主要受到岩体裂隙和碳酸盐岩类的岩溶发育程度的影响，地下水的分布情况和分布范围没有一个稳定的状态，当含水层经由地表从外面获得补充后，就沿着岩石裂隙及岩溶空向下渗流移动，渗流在沟谷导流的作用下，地下水经常作短途流动后，就在山体地势低洼处分流排出。地下水形态以大泉和暗河为主，为强透水带，其最低排泄口标高640～720m之间，隧道路面设计标高在553.70～579.35m，位于地下水位标高以下，将会出现涌、突水等环境工程地质问题。2.2方斗山隧道病害调查与检测本次隧道调查以丰都方向至石柱方向为正方向，并由此确定左右线隧道，左线隧道入口为石柱方向，出口为丰都方向，如图2.6所示。右线隧道入口为丰都方向，出口为石柱方向。调查主要是以采用步行目测方式的方法，必要时配备相关的的检查仪器或设备。检查时，应尽量接近隧道本身，依次详细检查每个结构部位，随时关注存在异常情况以及存在异常情况的结构，在其适当位置作出标记。图2.6方斗山隧道病害检测方向示意图2.2.1外观检测结果（1）左右线隧道混凝土衬砌裂损情况（见表2.1）。12 第二章方斗山隧道病害检测与成因分析表2.1衬砌裂损统计表位置裂缝类型数量（条或处）总长（m）宽度（mm）面积（m2）环向8873003.40.08~2.5/纵向227847.70.08~2.4/左隧斜向216620.930.08~2.2/网状42//407.31环向8523168.40.03~3.3/纵向3441202.30.04~3.5/右隧斜向217703.10.06~2.6/网状100//939.02（2）隧道渗漏水左隧：左线隧道衬砌混凝土共存在13处渗水和泛碱（见表2.2）。表2.2左线衬砌混凝土渗漏水统计结果位置构件病害类型ZK18+145板面（施工缝）渗水泛碱ZK18+850板面渗水泛碱、渗水呈滴状，未成线ZK19+330~340板面渗水泛碱（严重）、渗水呈滴状ZK19+401墙脚（施工缝）浸渗ZK19+612~637板面渗水泛碱ZK19+663板面（施工缝）渗水泛碱ZK19+670板面（施工缝）渗水泛碱ZK20+440~470板面渗水泛碱ZK20+496~520板面（施工缝）浸渗ZK20+736墙脚浸渗拱顶滴漏、滴水成线、侧壁渗水泛碱严重，ZK21+010~080拱顶、侧壁路面有少量积水，排水管处水量大ZK21+910板面渗水泛碱ZK22+042板面泛碱13 长安大学硕士学位论文右隧：右线隧道衬砌混凝土共存在13处渗水和泛碱（见表2.3）。表2.3右线衬砌混凝土渗漏水统计结果位置构件病害类型YK22+665墙面渗水泛碱YK22+555~560板面（施工缝）渗水泛碱YK21+990~YK22+020板面渗水泛碱YK21+850~860板面渗水泛碱YK21+100~120板面渗水泛碱（严重），现场有水声YK21+010~060板面渗水泛碱（严重）YK20+910~960板面渗水泛碱（严重）YK20+480~560板面（施工缝）渗水泛碱YK19+700~730板面渗水泛碱，水流呈滴状渗水泛碱（严重），有涌水现象，水量大，YK19+791~840板面能听见水流声YK19+700~730板面渗水泛碱，水流呈滴状YK19+640~670板面（施工缝）渗水泛碱YK19+620~640板面渗水泛碱YK19+380~390板面渗水泛碱、左边墙墙脚处涌水（4）隧道内路面左隧：左线隧道路面ZK18+300～ZK18+860、ZK19+071～ZK19+155段存在沉降现象，沉降段长度为644m，部分沉降段路面开裂。右隧：右线隧道路面YK18+903～YK19+404段存在沉降现象，沉降段长度为501m。（5）检修道左隧：左线隧道ZK18+614～ZK18+666段检修道存在变形与腐蚀现象；ZK18+847～ZK18+906段检修道盖板存在破损现象；ZK19+050～ZK19+060、ZK20+920～ZK20+931段检修道存在变形现象。右隧：右线隧道YK18+881～YK18+890段检修道存在变形、盖板破损现象。14 第二章方斗山隧道病害检测与成因分析2.2.2专项检测结果（1）衬砌混凝土强度检测1）检测方法对于方斗山隧道衬砌强度检测采用回弹法，并通过钻芯对回弹法检测结果进行修正，然后用修正值加上回弹法检测样本中的各测区强度换算值得到修正后的值，见表2.4。表2.4钻芯修正回弹修正量△tot对应回弹强混凝土强度芯样芯样强度取芯位置度换算值修正值编号（MPa）（MPa）（△tot）1（ZK16+615.5，0.83）左线30.9936.42（ZK17+393.9，0.70）左线19.1323.83（ZK18+150.0，0.73）左线22.3228.74（ZK18+677.6，0.75）左线23.3334.05（ZK19+557.5，0.85）左线18.1426.56（ZK22+560.0，0.71）左线22.2444.2-7.97（YK22+660.0，0.70）右线28.8140.78（ZK22+017.8，0.72）右线33.0042.49（YK20+336.6，0.73）右线24.5332.910（YK18+878.3，0.62）右线19.2521.411（YK18+351.5，0.64）右线23.2426.712（YK16+914.8，0.61）右线20.3922.22）衬砌混凝土强度推定值根据钻芯修正量，结合现场碳化深度测量值和回弹实测值，计算得隧道二衬混凝土强度抽测结果，见表2.5。15 长安大学硕士学位论文表2.5回弹法检测构件混凝土强度结果混凝土强混凝土强度换算值（MPa）混凝土构件构件碳化检测桩号度修正量编号位置深度推定强度（△tot）平均值均方差最小值（MPa）1侧墙右线YK16+400≥6-7.929.31.7626.326.42侧墙右线YK16+550≥6-7.923.11.321.121.03侧墙右线YK16+700≥6-7.928.20.8127.226.94侧墙右线YK17+000≥6-7.926.11.1623.524.25侧墙右线YK17+180≥6-7.9300.772928.76侧墙右线YK17+400≥6-7.928.42.1124.924.97侧墙右线YK17+550≥6-7.930.21.5728.327.68侧墙右线YK17+700≥6-7.925.11.7922.722.29侧墙右线YK17+850≥6-7.929.8127.628.210侧墙右线YK18+300≥6-7.9291.227.627.011侧墙右线YK18+450≥6-7.924.62.0122.521.312侧墙右线YK18+600≥6-7.924.51.5222.922.013侧墙右线YK18+750≥6-7.929.11.625.826.514侧墙右线YK20+250≥6-7.926.31.2924.824.215侧墙右线YK20+400≥6-7.928.91.4826.126.516侧墙右线YK18+150≥6-7.921.52.011918.217侧墙右线YK17+950≥6-7.922.50.7821.621.218侧墙右线YK18+150≥6-7.921.21.731918.419侧墙右线YK18+000≥6-7.924.40.6523.823.320侧墙右线YK17+250≥6-7.920.51.3118.418.321侧墙左线ZK16+860≥6-7.927.91.4424.925.522侧墙左线ZK17+060≥6-7.926.31.9622.223.123侧墙左线ZK18+250≥6-7.927.72.1323.624.224侧墙左线ZK18+450≥6-7.930.32.527.626.216 第二章方斗山隧道病害检测与成因分析表2.5回弹法检测构件混凝土强度结果（续）混凝土强混凝土强度换算值（MPa）混凝土构件构件碳化检测桩号度修正量编号位置深度推定强度（△tot）平均值均方差最小值（MPa）25侧墙左线ZK18+650≥6-7.924.80.7123.623.626侧墙左线ZK18+850≥6-7.929.31.9725.826.127侧墙左线ZK19+050≥6-7.924.41.6421.721.728侧墙左线ZK19+250≥6-7.928.70.727.327.529侧墙左线ZK19+450≥6-7.925.21.223.923.230侧墙左线ZK19+650≥6-7.929.30.8227.928.031侧墙左线ZK17+330≥6-7.921.91.2319.919.932侧墙左线ZK17+490≥6-7.922.70.8121.421.433侧墙左线ZK16+040≥6-7.933.82.130.630.334侧墙左线ZK16+090≥6-7.933.91.6831.131.135侧墙左线ZK16+210≥6-7.932.72.7328.628.236侧墙左线ZK17+560≥6-7.923.61.5819.921.037侧墙左线ZK17+630≥6-7.932.52.5327.828.338侧墙左线ZK17+730≥6-7.920.62.118.317.139侧墙左线ZK19+050≥6-7.924.41.6421.721.740侧墙左线ZK20+450≥6-7.924.82.3521.920.9根据检测结果，实测方斗山隧道二衬混凝土推定强度值为17.1~31.1MPa，平均值为24.3MPa，为了保证隧道的整体安全，现将混凝土强度低于25MPa的认为是强度不足，从表中可以看出部分段落已出现强度不足的现象。（2）病害严重段衬砌裂缝统计按照检测方向对方斗山隧道衬砌裂缝进行统计，通过肉眼观察裂缝分布、钢尺量测裂缝长度和读数显微镜读取裂缝宽度，本文主要是对隧道病害严重段（5#加宽带~6#加宽带之间）衬砌表面裂缝（宽度≥0.2）进行统计，从而绘制裂缝分布图，如图2.7~图2.8所示。17 长安大学硕士学位论文图2.7左线隧道病害严重段二衬病害分布图18 第二章方斗山隧道病害检测与成因分析图2.8右线隧道病害严重段二衬病害分布图（3）地质雷达检测结果采用地质雷达对隧道衬砌不足及背后缺陷进行全长检测，检测结果如图2.9~图2.12所示，并且对五条测线的检测结果进行统计，从表中可以看出拱顶部位多数段落处均存在背后空洞和衬砌厚度不足的现象，见表2.6~表2.7。图2.9YK81+102～YK81+104处空洞图2.10ZK83+019～YK23+021处空洞图2.11YK80+910.5～YK80+928.5处厚度不足19 长安大学硕士学位论文图2.12ZK82+679～YK82+688处厚度不足表2.6左线隧道衬砌不足及背后缺陷统计表序号桩号部位探地雷达检测情况ZK82+422～1左拱腰衬砌厚度最小29cmZK82+427ZK82+442～2左拱肩衬砌厚度最小25cmZK82+450ZK82+548～3左拱肩衬砌厚度最小27cmZK82+552ZK82+560～4左拱肩衬砌厚度最小22cmZK82+564ZK82+570～5左拱腰衬砌厚度最小24cmZK82+576ZK82+631.5～6右拱肩衬砌厚度最小23cmZK82+635ZK83+071～7右拱肩衬砌厚度最小30cmZK83+077ZK83+394～8右拱腰衬砌厚度最小26cmZK83+397ZK84+029～9拱顶衬砌表面20cm后存在150cm长空洞，深度约10cmZK84+030.5ZK84+204～10左拱肩衬砌厚度最小30cmZK84+208ZK84+528.5～11拱顶衬砌表面22cm后存在150cm长空洞，深度约14cmZK84+530ZK84+636～12拱顶衬砌表面22cm后存在500cm长空洞，深度约25cmZK84+638ZK85+226～13右拱肩衬砌防水板外露，衬砌最薄2cmZK85+230附注1：只取病害段的检测结果20 第二章方斗山隧道病害检测与成因分析表2.7右线隧道衬砌不足及背后缺陷统计表序号桩号部位探地雷达检测情况YK79+706.5～1拱顶衬砌厚度最小26cmYK79+708.5YK80+616.5～2右拱腰衬砌厚度最小27cmYK80+623YK80+806～3右拱肩衬砌厚度最小25cmYK80+809YK80+809～4拱顶衬砌表面27cm后存在200cm长空洞，深度约为16cmYK80+811YK80+898～5右拱肩二次衬砌厚度最小27cmYK80+904YK81+459～6右拱腰衬砌厚度最小30cmYK81+465YK81+957～7拱顶衬砌厚度最小27cmYK81+967YK82+130.5～8拱顶衬砌表面20cm后存在200cm长空洞，深度约为23cmYK82+132.5YK82+176.5～9右拱肩衬砌表面32cm后存在200cm长空洞，深度约为18cmYK82+178.5YK82+216～10右拱肩衬砌厚度最小26cmYK82+218YK82+250.5～11拱顶衬砌厚度最小21cmYK82+252.5YK83+449～12右拱腰衬砌厚度最小25cmYK83+451YK85+628～13右拱肩衬砌厚度最小30cmYK85+639附注2：只取病害段的检测结果2.3隧道结构病害类型通过在方斗山隧道现场的检测以及相关单位提供的检测报告，隧道结构病害的表现形式有以下几种：1）衬砌病害（1）裂缝：隧道内衬砌存在大量的环向、斜向、纵向裂缝及部分网状裂缝，裂缝宽度在0.08mm~3.30mm之间（如图2.13~图2.16所示）。21 长安大学硕士学位论文图2.13环向裂缝图2.14纵向裂缝图2.15斜向裂缝图2.16网裂按裂缝的宽度和类型所占比例进行分类（如图2.17~图2.20所示），可以直观的看出各种病害的分布情况。1）按裂缝宽度分类图2.17左线隧道裂缝宽度分布比例图图2.18右线隧道裂缝宽度分布比例图2）按裂缝发展类型分类22 第二章方斗山隧道病害检测与成因分析图2.19左线隧道裂缝类型分布比例图图2.20右线隧道裂缝类型分布比例图（2）蜂窝、麻面：左隧衬砌混凝土共有32处蜂窝麻面，总面积293.20m2。右隧衬砌混凝土共有74处蜂窝麻面，总面积535.26m2（如图2.21所示）。图2.21蜂窝麻面（3）露筋：左隧衬砌混凝土拱顶存在明显露筋，露筋长度共45m（如图2.22所示），右线衬砌混凝土拱顶位置有露筋6处，共9m。图2.22露筋（4）混凝土破损：左隧衬砌混凝土存在1处破损，破损面积1.22m2。右隧衬砌混23 长安大学硕士学位论文凝土存在1处破损，破损面积0.22m2（如图2.23所示）。图2.23边墙砼破损（5）混凝土强度不足从隧道中取典型的段落对侧墙混凝土的强度进行检测，对测得数据进行统计并绘成变化曲线图（如图2.24~图2.25所示）可以看出在左右隧道中混凝土强度在部分段落出现混凝土强度低于25MPa的现象，导致部分段落衬砌的承载能力不足。图2.24左线隧道强度分布曲线图图2.25右线线隧道强度分布曲线图（6）衬砌厚度不足和背后空洞通过用地质雷达对拱顶进行检测，发现左线隧道存在16处空洞（如图2.26所示）、右线隧道存在11处空洞，但是左右线隧道拱顶衬砌的厚度普遍不足，没有达到设计要求。24 第二章方斗山隧道病害检测与成因分析图2.26衬砌背后空洞（7）防水板外露由于当时施工过程不严格控制爆破质量，导致隧道现在超欠挖的现象，同时在施工过程中也没有处理，就进行布设防水板以及施做二衬，从而导致在二衬脱模后，防水板裸露（如图2.27所示）出来，使得衬砌的厚度远远不够。图2.27拱顶防水板外露2）水害（1）衬砌渗漏水、左线隧道衬砌混凝土共存在13处渗水和泛碱（如图2.28~图2.29所示）。图2.28ZK21+031板面渗水泛碱（严重）图2.29ZK20+450板面渗水泛碱右线隧道衬砌混凝土共存在13处渗水和泛碱（如图2.30~图2.31所示）。25 长安大学硕士学位论文图2.30YK22+555板面（施工缝）渗水泛碱图2.31YK22+665墙脚浸渗（2）衬砌腐蚀：主要集中左右洞隧道5#加宽道至6#加宽道，拱脚局部衬砌混凝土存在粉化及表面翘皮等腐蚀现象（如图2.32所示）。图2.32电缆沟腐蚀3）隧底病害由于隧底泥质砂岩、泥岩等软岩地段基底软化，衬砌背后设置的环向和纵向排水系统、横向排水系统及中央水沟已部分被堵死，从而出现局部排水不通畅和地下水位升高，在车辆荷载的作用下，路面发生沉降变形（如图2.33~图2.34所示）。部分段落可能存在施工质量缺陷，导致局部混凝土结构比较疏松，仰拱施工时虚渣及积水未清理干净，使道床出现塌陷、断裂，渗水等病害。图2.33ZK83+270路面开裂图2.34YK83+530路面鼓起26 第二章方斗山隧道病害检测与成因分析2.4隧道结构病害成因根据现场检测、查阅原设计文件、竣工资料，调查原建设情况等多种方式，经分析认为造成隧道病害的主要原因有如下几方面：1）地质问题：隧道穿越方斗山背斜，洞身发育F1断层，洞身段围岩主要为各种灰岩类型（如图2.35所示），它的特点是围岩较破碎，岩体渗透系数大。同时，隧道地表为“三山夹两槽”的地貌形态，由于地表溪沟的形成，多条溪沟横穿隧道顶部，且隧道所在地区降雨量丰富，岩溶溶洞水、岩溶裂隙岩溶水、孔隙裂隙水等都较丰富。方斗山隧道建成后，将产生以隧道为中心的椭圆形裂隙水渗补漏斗，在一定程度上改变了地下水渗流状态，隧道衬砌长期承受水压作用。另外，在开挖施工扰动及地下水的作用下，围岩可能产生松弛荷载，增大衬砌压力，导致衬砌开裂及渗水。因此，隧道区域内的不良工程地质和水文地质条件是导致隧道存在裂缝及渗漏水等病害的主要原因。图2.35泥质灰岩2）混凝土强度问题：根据检测报告及芯样的力学性能试验结果，衬砌混凝土（特别是仰拱）的整体抗压强度及抗渗等级偏低，平均强度为20MPa，抗渗等级大多在P3～P5之间。故混凝土自身性能低亦是隧道发生病害的主要原因。3）水质问题：隧道施工过程中发生过瓦斯燃烧及渗流不明油状物质，后经取水试验，局部段落地下水SO2-4含量稍微偏高。在具有腐蚀性水质的长期浸润、渗透作用下，混凝土结构受到腐蚀性介质的冲刷，就会出现结构酥松、起鼓剥落、骨料分离等材质破坏，导致结构强度降低，衬砌出现裂缝、渗漏水严重，降低结构使用寿命（如图2.36所示）。硫酸盐侵蚀混凝土，使混凝土结构劣化、破坏。硫酸盐之所以能够使混凝土结构劣化，主要原因是水泥水化物会与硫酸盐反应生成膨胀性物质，其中钙矾石是难溶性物质，而石膏是易溶性物质，这些膨胀物质会产生膨胀应力，当混凝土中膨胀应力达到27 长安大学硕士学位论文一定程度时。就会开裂、崩坏；同时硫酸盐也可使混凝土产生溶析破坏，使水泥中的水化产物CH和C-S-H等溶出分解，导致混凝土强度溃散。此外，裂缝又会导致其他侵蚀性介质进入混凝土内部，使混凝土结构结构劣化，丧失部分承载力。混凝土发生硫酸盐侵蚀破坏主要机理可以分为膨胀破坏和溶析破坏。（1）钙硅石膨胀破坏有些结构在遭受硫酸盐侵蚀后，会发生胀裂、鼓泡的病害，混凝土松软，强度降低。这主要是钙硅石膨胀破坏其原因是有概硅石(CaCOCaSOCaSiO15HO)的膨胀产3442物,它是由CaOH、CaCO与无定形的SiO及石膏在低温下形成的。232目前国内外研究认为，钙硅石的形成有两种形成机理。钙硅石的形成有两种情况，一是钙矾石反应产生的，二是在溶液中反应直接产生。一般情况下，环境温度小于15℃时，易生成钙硅石。但钙硅石不会产生明显的膨胀，其产生的主要破坏的原因是，钙矾石反应生成钙硅石，随着钙硅石的不断生成，混凝土中的C-S-H不断消耗，最后形成泥状。（2）硫酸镁溶析破坏当混凝土与含MgSO4的溶液接触时，硫酸镁与混凝土中的氢氧化钙发生反应生成难溶物质Mg(OH),反应化学方程式是：2Ca(OH)MgSO2HOCaSO2HOMg(OH)（2.1）242422反应中有氢氧化镁沉淀生成，如果侵蚀溶液不是流动状态，MgOH会对混凝土2起到一定的保护作用，降低硫酸盐的侵蚀速率。但是如果侵蚀溶液流动，混凝土将会丧失MgOH保护层。由化学反应动态平衡理论，伴随MgOH的生成，混凝土中的22CaOH也会析出，进而使混凝土分解分解。反应产物石膏又会发生石膏侵蚀破坏。此2外，还有可能发生钙矾石膨胀破坏。最后石膏破坏和钙矾石破坏会使混凝土结构松散，Mg2+扩散到混凝土内部，使硫酸镁破坏加快，硫酸镁破坏加快又加速了石膏和钙矾石的侵蚀破坏。硫酸镁溶析破坏导致C-S-H的分解，而产生的硅酸镁强度不高，所以混凝土强度丧失，这是混凝土在硫酸镁环境下强度降低的原因。28 第二章方斗山隧道病害检测与成因分析根据以上硫酸盐腐蚀破坏的类型机理，结合方斗山隧道病害现场实际情况，虽然现场水样中硫酸根离子浓度较低但是干湿循环作用下，衬砌电缆沟表面没有粗大裂纹但遍体溃散，符合石膏膨胀破坏的特征。且硫酸根离子小于1000mg/L所以方斗山隧道的硫酸盐腐蚀类型应该为石膏膨胀破坏和钙矾石破坏。图2.36混凝土结构失效4）材料问题：由于之前施工和腐蚀等原因，衬砌内的防水板可能已部分失效，衬砌背后设置的环向和纵向排水系统、横向排水系统及中央水沟已经部分被堵死（如图2.37~图2.38所示），出现了局部排水不通畅和地下水位较高。泥质砂岩、泥岩等软岩地段基底软化，在车辆荷载的作用下，路面发生沉降变形。图2.37横向排水管堵塞图2.38纵向排水管堵塞5）施工工艺原因：在施工过程当中开挖断面控制不严，造成开挖段面出现超欠挖现象。同时，衬砌混凝土在浇筑时不进行充分的振捣，使得衬砌厚度分布不均匀以及混凝土受到干缩作用后在较薄部位出现拉应力集中现象。由于监理单位的不严格，加快施工施工进度，衬砌施做时间随意，围岩变形还没有稳定，衬砌脱模过早使得低强度混凝土早期承受过量的荷载，而且脱模后没有及时养护，混凝土失水干燥而影响混凝土水化过程。隧道衬砌施工接缝处处理不平整，使得施工缝的防水处理效果不好，给隧道内的水形成了良好的通道。6）施工质量原因：部分段落可能存在施工质量缺陷，导致局部混凝土结构比较疏29 长安大学硕士学位论文松，如施工过程中混凝土的配合比控制不当；仰拱施工时虚渣及积水未清理干净，使道床出现塌陷、断裂，渗水等病害；初期支护与围岩未紧贴，初支混凝土平整度达不到设计规范要求，防水板挂设松弛度有限，不能紧贴基面，局部存在空洞。2.5本章小结1）在对方斗山隧道病害处治之前，首先要做的就是隧道病害检测，通过对方斗山隧道衬砌表观检测以及配合仪器对其结构做了详细检测，将整个隧道的病害与缺陷进行统计汇总，对方斗山的状况进行一次详细的摸底。2）在检测数据的基础之上，将主要的病害与缺陷进行分类总结，确定出影响方斗山隧道健康的主要病害类型，为下一步的健康状态评价打下基础。3）根据以上确定的病害类型分析其病害产生的原因，为之后的方斗山隧道病害处治方案提供处治依据。30 第三章方斗山隧道健康状态评价第三章方斗山隧道健康状态评价隧道病害是引起运营公路隧道健康状态变化的主要因素，而对隧道健康状态评价的来源是对隧道病害特征的研究，上文已经对方斗山隧道的病害特性进行了全面的分析，但是还不能从直观上确定方斗山隧道病害程度，下面将运用模糊综合评价方法对其隧道进行系统而全面的健康诊断，科学合理的评价该隧道结构的健康状态，以便为后文提出有效的整治措施提供依据。3.1模糊综合评价方法模糊方法是在上个世纪六十年代由美国科学家扎德教授所创立的，该方法主要对具有模糊性的经济现象而设计的一种评价方法。随着时间的发展，该方法在实践中不断被应用，并被有关专家不断推演和运用。该方法既有严格的定量刻划，也有主观上的定性描述，把这两者结合起来是对受到多种因素影响的事物做出全面评价的一种高效方法。模糊综合评价法（FCEM）是从模糊数学中总结出来的一个基本概念，对现实生活中的一些还有模糊综合问题进行评价的特殊的方法。也可以这样认为，模糊综合评价方法是以模糊数学为核心思想，通过运用模糊关系的相关联原理，将对定性问题的评价转变到对定量问题进行评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象作出一个综合评价。它具有结果清晰，系统性强的特点，能较好地解决模糊的、难以量化的问题，适合各种非确定性问题的解决。3.2模糊综合评价法的原理和步骤（1）模糊综合评价法的原理首先，要将评价对象确定出来，分别确定出对评价对象产生主要影响的因素集的权重；其次，确定出主要影响因素中最主要的影响因子，从而构成各个主要影响因素的评价矩阵；最后把模糊评判矩阵与因素的权矢量进行模糊运算并进行归一化，得到模糊综合评价结果。（2）模糊综合评价法的步骤1、一级模糊综合评价31 长安大学硕士学位论文1）确定因素（指标）集B={C1、C2、··········Cn}，表示各影响因素评价指标；2）确定评判（评语）集V={V1、V2、V3、V4}，分别表示健康等级：健康、微病变、病变、病危；3）进行各个影响因素评判得到隶属度向量ri={ri1、ri2、···rin}，形成评价矩阵：r11r12....r1nr21r22....r2nRi=..........i=1，2，....n(3.1)..........rn1rn2....rnn4）确定出各个主影响因素和影响因子的权重，对其进行归一化和一致性检验；①计算判断矩阵每一行元素的乘积MiMiCiji=1，2，....n；j=1，2，....n(3.2)②计算Mi的N次方根Wi1/nWi(Mi)i=1，2，....n(3.3)T③对向量Wi(W1,W2....Wn)进行归一化WiWi/Wii=1，2，....n(3.4)得到特征向量W(W1,W2,....Wn)④计算判断矩阵的最大特征根λmaxn(AWi)max（3.5）i1nWi⑤一致性检验第一步计算一致性指标CImaxnCI（3.6）n1第二步计算一致性比例CRCICR（3.7）RI32 第三章方斗山隧道健康状态评价RI可由平均随机一致性指标查出，当判断矩阵具有安全一致性时：当CR=0；当CR<0.1时，判断矩阵基本符合一致性条件；当CR>0.1时，判断矩阵不符合一致性条件。5）各影响因素的以及综合评判矩阵B1W1R1B2W2R2（3.8）B3W3R3B4W4R42、二级综合评价1）计算综合评价矩阵；B1b1B2b2BWRW（3.9）B3b3B4b42）根据隶属度所占比例的分布原则作出评判，或计算出最终的综合评价值。分别给评判语取值为4，3，2，1，则综合评价值为：F4b13b22b31b4（3.10）3.3方斗山隧道健康状态综合评价通过对方斗山隧道的检测发现，隧道内存在的问题较多，但由于影响隧道健康状况的因素较多，同时又考虑到对病害处理的造价问题，所以在施工前对隧道的健康状态做出评价是非常重要的，它可以客观地反映出隧道所处的健康状态，为下一步的施工方案的确定具有指导意义。然而，隧道健康状态评价是一个很广泛的概念，在评价过程中要考虑的因素多，并且有加入了许多的主观因素，使得评价得效果有所偏差。因此，采用模糊理论的方法对方斗山隧道健康状态进行综合评价具有一定的科学性。在对该隧道的健康状态进行综合评价之前，首先要对该隧道进行检测，确定对隧道健康状态产生影响的主要因素。其次，分析它们对该隧道健康状态的影响程度，对比它们之间的重要性。最后，用模糊层次综合法对该隧道的健康状态进行评价。3.3.1健康诊断综合指标体系的构建本文根据《公路隧道养护规范》[3]、《运营隧道管养指南》[38]、日本《公路隧道维33 长安大学硕士学位论文持管理便览》[44]、《美国隧道养护维修手册》[45]等相关规范，依据其中的判定以及对方斗山隧道的检测报告对诊断指标进行拟定。为了使诊断指标更加有代表性和准确性，本文采用内排水系统、渗漏水部位与状态、PH值、电缆沟腐蚀、路面变形、中央水沟堵塞、裂缝、钢筋锈蚀、衬砌强度不足、衬砌厚度不足、空洞、排水设施堵塞、照明设施损坏、其他附属设施损坏共14个诊断指标来综合评价。隧道健康诊断体系是一个比较全面而又复杂的系统工程，很难做出适合于所有隧道与地下工程的完美架构。本文根据第二章的检测资料以及相关规范的评判标准，建立了一个三层次递推的诊断结构体系（如图3.1所示）。图3.1方斗山隧道健康状况诊断结构体系3.3.2建立影响因素集根据本文的需求以及评判的便利性，将建立两个层次的影响因素集。第一层为主影响因素层，评价指标包括：渗漏水状况评价、隧底病害状况评价、衬砌缺陷状况评价、34 第三章方斗山隧道健康状态评价其他病害状况评。这四个方面用集合表示A（因素）=｛渗漏水（B1），隧底病害（B2），衬砌裂损（B3），其他病害（B4）｝。第二层为主影响因素指标层，B1=｛内排水系统（C11），渗漏水部位及状态（C12），PH值（C13）｝、B2=｛仰拱或底板裂损（C21），路面变形及积水（C22），中央水沟堵塞（C23）｝、B3=｛裂缝（C31），衬砌材料劣化（C32），衬砌强度不足（C33），衬砌厚度不足（C34），空洞（C35）｝、B4=｛排水设施堵塞（C41），照明设施损坏（C42），其他附属设施病害（C43）｝。3.3.3建立评价矩阵本文借鉴《公路隧道养护规范》[3]、《运营隧道管养指南》[38]、日本《公路隧道维持管理便览》[44]、《美国隧道养护维修手册》[45]等相关规范以及本行业有的研究成果，并且结合方斗山隧道病害检测报告，即可得到各个影响因子对应与健康等级的隶属度，从而得到单因素判断矩阵。（1）渗漏水状况评价1）渗漏水部位及渗水状态指标取值，见表3.1。表3.1公路隧道渗漏水评判标准[3]渗漏水状态渗漏水部位喷射涌流滴漏浸渗拱部病危病变微病变健康侧墙病危病变微病变健康是否妨碍交通是是是否通过对病害段进行详细的检查，发现隧道衬砌内的排水系统局部段落已经完全失效，使得衬砌渗漏水情况相当严重，引起了大部分段落衬砌均有渗水泛碱现象。因此，对渗漏水部位及状态指标取值如下：C11=0.50.30.10.12）渗漏水PH指标取值，见表3.2。35 长安大学硕士学位论文表3.2公路隧道渗漏水PH值评判标准[38]PH值对混凝土的作用健康等级<4.0水泥溶解崩溃病危4.1~5.0在短时间内表面凹凸不平重度病变5.1~6.0表面容易破坏轻度病变6.1~7.9混凝土表面有轻微腐蚀现象微病变>8.0对混凝土影响较小健康从电缆沟盖板的腐蚀情况来看，外部的混凝土变得酥松，而内部已出现了包浆的现象。因此，对隧道渗漏水PH值指标取值如下：C12=0.60.20.10.13）内排水系统状况指标取值，见表3.3。表3.3内排水系统评判标准[3]、[38]状态健康等级排水系统健全健康大部分排水功能良好微病变部分具备基本排水功能病变丧失排水功能病危从检测过程中看到，内排水系统由于当时施工不当的原因，在病害段将纵向排水管全部被混凝土堵死了，基本判定排水功能失效了。因此，内排水系统状况指标取值如下：C13=0.50.20.20.1由此构成方斗山隧道渗漏水状况评价矩阵为：0.50.30.10.1R1=0.60.20.10.10.50.20.20.1（2）道床病害状况评价1）仰拱或底板裂损指标取值，见表3.4。36 第三章方斗山隧道健康状态评价表3.4仰拱或底板裂损评判标准[44]、[45]状态健康等级全部完好健康大部分功能良好微病变部分具备功能病变丧失功能病危在病害处治段落，只有病害段两侧的电缆沟，腐蚀较严重，其他部位腐蚀较不明显。因此，仰拱或底板裂损指标取值如下：C21=0.60.20.10.12）路面变形指标取值，见表3.5。表3.5路面变形评判标准[3]状态健康等级路面完好健康路面有浸湿、轻微裂缝、落物等，引起轻微不舒适感微病变路面的局部段落存在沉陷、隆起、坑洞、轻微积水、给行人造成明显的不舒病变适感、可能会影响行车和行人安全路面的大面积段落存在明显沉陷、隆起、坑洞、路面板严重错台、裂缝、出病危现漫水、结冰或堆冰、严重影响交通安全在左右线隧道的检测中，统计出左线隧道路面共有644m沉降段，部分沉降段路面开裂。右线隧道路面共有501m沉降段。因此，路面变形指标取值如下：C22=0.70.20.10.03）中央水沟堵塞指标取值，见表3.6。表3.6中央水沟评判标准[44]、[45]状态健康等级中央水沟排水通畅健康中央水沟部分堵塞，小部分影响排水系统微病变中央水沟大部分堵塞，影响排水系统病变中央水沟严重堵塞，严重影响排水系统病危37 长安大学硕士学位论文在病害处理前对非整治段的中央水沟开挖查看堵塞情况，发现中间段落中央水沟堵塞情况较严重，而导致水位上升，有的路面有轻微的积水现象，而在洞口段中央水沟堵塞情况基本就没有了。因此，中央水沟堵塞指标取值如下：C23=0.50.20.20.1由此构成方斗山隧道道床病害状况评价矩阵为：0.60.20.10.1R2=0.70.20.10.00.50.20.20.1（3）衬砌病害状况评价1）裂缝指标取值，见表3.7~表3.8。表3.7发展裂缝评判标准[3]裂缝长度L（m）L>55≥L裂缝宽度B（mm）B>3病危/病变病变/微病变B≤3微病变健康表3.8一般裂缝裂缝评判标准[3]裂缝长度L（m）L>1010≥L>55≥L裂缝宽度B（mm）B>2病危/病变病变/微病变病变/微病变2≥B>1病变病变/微病变微病变1≥B微病变/健康微病变/健康健康在对左右线隧道的检测中看到，最多的就是衬砌裂缝。对隧道结构影响最大的就是纵向裂缝，其次为斜向裂缝，左线隧道的纵向裂缝占了1/6，右线隧道的纵向裂缝占了1/5，并且共有10条裂缝处于发展状态。根据以上情况裂缝指标取值如下：C31=0.60.20.10.12）衬砌材料劣化指标取值，见表3.9。38 第三章方斗山隧道健康状态评价表3.9衬砌材料劣化评判标准[3]衬砌材料劣化类型混凝土衬砌腐蚀衬砌材料劣化等级健康衬砌几乎没有起毛或蜂窝麻面微病变衬砌有起毛或蜂窝麻面现象，但不严重衬砌材料剥落，材质劣化，衬砌厚度减少，混凝土强度有一病变定的降低病危衬砌材料劣化严重，随时发生剥落，危机行车和行人安全在对隧道衬砌检测时，衬砌多处出现网裂与蜂窝麻面的现象，有的范围较大。根据统计结果，衬砌劣化指标取值如下：C32=0.60.20.20.03）衬砌强度不足指标取值，见表3.10。表3.10衬砌强度评判标准[3]状态等级存在衬砌劣化情况，但对衬砌强度几乎没有影响健康由于衬砌劣化等原因，衬砌强度有所下降，结构功能可能受到损害微病变由于衬砌劣化等原因，衬砌强度有相当程度的下降，结构功能受到一定的损害病变由于衬砌劣化等原因，衬砌强度明显下降，结构功能损害明显病危对左右线隧道的部分段落做了强度检测，发现重度不足之处略少，大部分强度还是满足设计要求的。因此，衬砌强度不足指标取值如下：C33=0.50.40.10.04）衬砌厚度不足指标取值，见表3.11。表3.11衬砌厚度评判标准[3]实际厚度/设计厚度部位<1/31/3~1/21/2~2/3>2/3拱部病危病变微病变健康侧墙病危病变微病变健康从检测结果可以看出，衬砌厚度不足之处最多的就是拱顶位置，可能由于当时施工管理原因，而导致多处出现露筋的现象。因此，衬砌强度不足指标取值如下：39 长安大学硕士学位论文C34=0.50.20.20.15）背后空洞指标取值，见表3.12。表3.12空洞评判标准[38]空洞深度H（mm）等级_健康100>H>0微病变500≥H>100病变H>500病危在用地质雷达对拱顶检测时，出现空洞的位置较少，因此，空洞指标取值如下：C35=0.60.10.20.1由此构成方斗山隧道衬砌病害状况评价矩阵为：0.60.20.10.10.60.20.20.0R3=0.50.40.10.00.50.20.20.10.60.10.20.1（4）其他病害状况评价1）排水设施损坏、堵塞指标取值，见表3.13。表3.13排水设施评判标准[38]状态健康等级排水设施完好，排水通畅健康排水设施部分堵塞，小部分影响排水系统微病变排水设施大部分堵塞，影响排水系统病变排水设施严重堵塞，严重影响排水系统病危在检查的过程中看到，只有部分段落出现排水设施堵塞的现象，其他段落未发现病害。因此，排水设施损坏、堵塞指标取值如下：C41=0.60.20.10.12）照明设施损坏指标取值，见表3.14。40 第三章方斗山隧道健康状态评价表3.14照明设施评判标准[38]状态健康等级照明设施完好健康照明部分损坏，略影响驾驶者视觉微病变照明设施大部分损坏，影响行车安全病变照明设施严重损坏，严重影响行车安全病危在检测中照明基本处于完好状态，只有部分照灯灰尘覆盖太厚，基本不影响驾驶者的安全。因此，照明设施损坏指标取值如下：C42=0.90.10.00.03）其它附属设施病害指标取值，见表3.15。表3.15其他附属设施评判标准[38]状态健康等级消防、通讯、交通指示等附属设施完好健康消防、通讯、交通指示等附属设施小部分损坏微病变消防、通讯、交通指示等附属设施部分损坏，存在安全隐患病变消防、通讯、交通指示等附属设施严重损坏，存在极大安全隐患病危检测时发现，左线隧道各消防设备门均存在不同程度的破损现象，左线隧道ZK21+920位置，靠右侧指示灯故障。右线隧道各消防设备门均存在不同程度的破损现象。因此，其他附属设施损坏指标取值如下：C43=0.90.10.00.0由此构成方斗山隧道其他病害状况评价矩阵为：0.60.20.10.1R4=0.90.10.00.00.90.10.00.03.3.4指标权重计算及一致性检验根据本文建立的健康评价体系，通过利用本行业已具备的研究成果以及专家经验，对每项影响指标进行赋值，经过计算整理，可以得到每个影响因素所对应的等级的隶属度，在此基础上可以得到各个影响因素的判断矩阵，并进行一致性检验。1）对主因素以及影响因子进行权重赋值，见表3.16。41 长安大学硕士学位论文表3.16主因素及影响因子权重赋值B主因素权重赋值影响因子权重赋值内排水系统（C11）1/2B1渗漏水1/3渗漏水部位及状态（C12）1/3PH值（C13）1/6仰拱或底板裂损（C21）1/2B2隧底病害1/3路面变形及积水（C22）1/3中央水沟堵塞（C23）1/6裂缝（C31）1/3衬砌材料劣化（C32）1/6B3衬砌病害4/15衬砌强度不足（C33）1/6衬砌厚度不足（C34）1/6空洞（C35）1/6排水设施堵塞（C41）1/3B4其他病害1/15照明设施损坏（C42）1/3其他附属设施病害（C43）1/32）对A目标层进行一致性检验，见表3.17。表3.17A层次判断矩阵及权重各行元素连乘目标层AB1B2B3B4Mi的n次方根Wi将Wi归一化Mi=ΠCijB1115/456.251.5810.333B2115/456.251.5810.333B34/54/5142.561.2650.267B41/51/51/410.010.3160.067一致性λmax=4.000CI=0RI=0.90检验CR=0<0.10符合一致性检验要求3）对B1因素层进行一致性检验，见表3.18。42 第三章方斗山隧道健康状态评价表3.18B1层次判断矩阵及权重各行元素连乘B1C11C12C13Mi的n次方根Wi将Wi归一化Mi=ΠCijC1113/234.51.6510.5C122/3121.3331.1010.333C131/31/210.16670.5510.167一致性λmax=3.000CI=0RI=0.59检验CR=0<0.10符合一致性检验要求4）对B2因素层进行一致性检验，见表3.19。表3.19B2层次判断矩阵及权重各行元素连乘B2C21C22C23Mi的n次方根Wi将Wi归一化Mi=ΠCijC2113/234.51.6510.5C222/3121.3331.1010.333C231/31/210.1670.5510.167一致性λmax=3.000CI=0RI=0.59检验CR=0<0.10符合一致性检验要求5）对B3因素层进行一致性检验，见表3.20。表3.20B3层次判断矩阵及权重各行元素连乘B3C31C32C33C34C35Mi的n次方根Wi将Wi归一化Mi=ΠCijC3112222161.7410.333C321/211110.50.8710.167C331/211110.50.8710.167C341/211110.50.8710.167C351/211110.50.8710.167一致性λmax=5.000CI=0RI=1.12检验CR=0<0.10符合一致性检验要求6）对B4因素层进行一致性检验，见表3.21。43 长安大学硕士学位论文表3.21B4层次判断矩阵及权重各行元素连乘B4C41C42C43Mi的n次方根Wi将Wi归一化Mi=ΠCijC41111110.333C42111110.333C43111110.333一致性λmax=3.000CI=0RI=0.59检验CR=0<0.10符合一致性检验要求7）对层次进行总排序并进行一致性检验，见表3.22。表3.22层次总排序B1B2B3B4总排序0.3330.3330.2670.067C110.50.167C120.3330.111C130.1670.056C210.50.167C220.3330.111C230.1670.056C310.3330.089C320.1670.045C330.1670.045C340.1670.045C350.160.045C410.3330.022C420.3330.022C430.3330.022层次总排序一致性检验：CR=0.333×0+0.333×0+0.267×0+0.067×0=0符合一致性要求44 第三章方斗山隧道健康状态评价3.3.5方斗山隧道综合评判根据检测的实际结果，并结合已有的研究成果，通过计算整理得到了各个主因素的判断矩阵以及各个影响因子的权重。基于以上两部分，下面将进行各个因素集的一级综合评价。（1）一级综合评价1）方斗山隧道渗漏水状况评价结果0.50.30.10.1B1=W1·R1=0.50.3330.1670.60.20.10.10.50.20.20.1=0.5330.250.1170.12）方斗山隧道道床病害评价结果0.60.20.10.1B2=W2·R2=0.50.3330.1670.70.20.10.00.50.20.20.1=0.6170.20.1170.0673）方斗山隧道衬砌病害评价结果0.60.20.10.10.60.20.20.0B2=W2·R2=0.3330.1670.1670.1670.1670.50.40.10.00.50.20.20.10.60.10.20.1=0.5670.2170.150.0674）方斗山隧道其他病害评价结果0.60.20.10.1B4=W4·R4=0.3330.3330.3330.90.10.00.00.90.10.00.0=0.7990.1330.0330.033（2）二级综合评判45 长安大学硕士学位论文将方斗山隧道健康状态的一级评价结果组合转变成方斗山隧道健康状态二级评价矩阵B，其综合评价的结果为：B1B2A=W·B=W·=0.3330.3330.2670.067B3B40.5330.250.1170.10.6170.20.1170.067·=0.5880.2170.120.0760.5670.2170.150.0670.7990.1330.0330.033（3）评价结果分析1）用隶属度将方斗山隧道的健康状态反映出来，那么通过以上的计算得出方斗山隧道的健康状态综合评价集A={健康，微病变，病变，病危}的隶属度情况见表3.23：表3.23方斗山隧道健康状况隶属度健康微病变病变病危0.5880.2170.120.076从表中可以看出，“健康”“微病变”的隶属度占的比例较大，利用隶属度分布比列情况对评价结果进行评价，可以看出方斗山隧道健康状况大约一半已经从健康状态向微病变和病变状态开始转变。将模糊评价集合用饼状图表示出来，可以直观地理解评价效果，如图3.2所示。图3.2隶属度分布比例图2）用加权平均值来反映方斗山隧道的健康状况，可以参考隧道健康等级量化表来46 第三章方斗山隧道健康状态评价判断（见表3.24），分别对四种状态进行赋值健康=4、亚健康=3、病变=2、病危=1。表3.24隧道健康等级量化表[36]状态定义健康值健康一切完好3.5
