系统工程方法在隧道围岩稳定分析中的应用14

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1、系统工程论文《系统工程方法在隧道围岩稳定分析中的应用》学院：建工学院姓名：谢永涛学号：28010904107系统工程方法在隧道围岩稳定分析中的应用【摘要】本文根据隧道工程的复杂性与模糊性特征，打破系统科学与岩石力学、数学等学科的界限，以系统科学的原理和方法作指导，将系统工程方法与岩石力学常规理论和方法结合起来，对隧道围岩进行稳定性分析；为保持系统的稳定性，在整个过程中进行全局性有效的自动调节与控制，通过最佳途径达到最优控制目标。【关键字】隧道围岩稳定分析系统工程1.引言随着城市地铁建设的扩大。研究隧道围岩稳定分析具有很大的实际意义。常规的围

2、岩稳定分析主要包括：将围岩的地质困素、工程结构因素、洞室开挖、支护过程等尽可能地分细：通过理论分析建立数学模型：多参数精确输入；进行确定性因果关系的力学分析；以分析结果可供精确定量使用为目标的数学模拟。这种传统方法在岩石力学与工程应用中带来了学术水平与试验技术的巨大发展，并且至今仍是岩石力学研究的基本方法。但是，随着隧道工程规模的扩大和新奥法的产生与发展，出现了传统的概念和方法难以解决的矛盾。由于庞大的隧道建设系统具有多层次、多困素等特点，其结构非常复杂，每一结构面的几何物理状态和力学性质等是逐点变化的，隧道工程充满了复杂性与模糊性，对任何

3、一个结构面的历史和现状。我们实际上无力查清并作精确描述；同时，隧道建设系统各个组成部分又是有组织的，形成有特定功能的整体，因而，隧道力学分析完全具备系统科学中所研究的“系统”的特征．所以，围岩稳定分析是对复杂的围岩系统的稳定性的模糊化认识和控制所作的数学模拟，用系统科学与传统岩石力学结合的方法更具合理性它能冲破传统方法难以解决的矛盾。2.系统工程7系统是由具有相互联系、相互制约的若干组成部分结合在一起并且有特定功能的有机整体。系统可分为自然系统和人工系统，前者是指本来就已存在着的、由自然物组成的系统；后者是指经过人的有意识的实践活动的创造而

4、出现或组成的系统系统具有全局性、关联性、择优性、综合性、实践性等特点。系统工程是为了更好地对系统进行组织建立或者经营管理，为了设计和实现一个整体以求达到我们所希望得到的效果，即为了更好地达到系统目标，而对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机构等进行分析与设计的技术。系统工程作为一门新兴的技术科学，它的一个突出特点是提出了一整套分析与处理人工系统的方法。钱学森指出：“系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法”。系统工程是各类人工系统组织管理技术的总称，它跨越许多学术领域而又渗透在这些领域中。对于各种不同的系统

5、工程，可以找到一套具有共同性的思路或方法、程序，称之为系统工程方法。由于所取的角度不同，可以提出不同的方法，例如美国贝尔电话研究中心A．D．Hal于1969年提出的三维结构就是一种影响较大的系统工程方法，由三组结构可导出Hal的系统工程活动矩阵。根据Hal关于系统工程的三维结构和活动矩阵，我们可以将系统工程方法看作是由系统分析、系统模拟、系统设计、系统管理等主要环节组成的过程。系统分析是系统工程中起核心作用的步骤，在某些论著中将系统分析看作是系统工程的同义语。系统分析由美国兰德公司在本世纪四十年代提出和使用，它能在不确定的情况下，通过对问题

6、的充分调查，找出其目标和各种可行方案，并通过直觉和判断，对这些方案的结果进行比较，帮助决策者在复杂问题中做出最佳的决策。7系统模拟是在系统分析提出初步模型后，用计算机对模型进行仿真，以便比较不同的方案，进行决策分析，作出优化或满意决策。系统设计是有效地利用系统目标分析，系统综合评估的结果，设计出能最大限度地实现预期目标的具体系统。为此，系统设计时首先应根据系统分析得出的结果，研究与确定系统设计的指导原则，随后在对上述分析结果的解释、研究和分析的基础上，制定系统的技术模型。由此可见，系统分析、系统模拟、系统设计、系统管理是实现系统工程方法的几

7、个重要环节。只有对系统进行详尽的综合分析，掌握系统的功能、目的、结构、信息量、系统内部诸要素的关系，我们才能认识系统。在此基础上我们才能进行系统模拟、系统设计和管理。这几个环节并不是孤立的，雨是互相渗透的．系统分析贯穿于系统模拟、系统设计始终。为了说明其关系，用如下简图表示：2.系统工程方法在围岩稳定分析中的应用7新奥法的产生和发展，为具有复杂性和模糊性的宠大隧道开挖提供了有效的技术方法。新奥法把隧道支护与围岩看作整体化的结构物，充分利用围岩的自承能力；把地质、设计、施工、量测部分的人员统一组织为一个整体．密切拂作，有机结合；隧道工程传统程

8、序是：施工部门其能按照已经批准的设计图纸施工．而新奥法则从地下工程地质条件的复杂性与认识不可能一次完成出发，认为非到竣工之日才为认识基本完成之时。强调在整个施工过程中，对围岩地质