[發(fā)明專利]基于多源信息融合的隧道地質(zhì)綜合超前預(yù)報方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710318950.2
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107167852A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宗輝;周東;吳恒;劉毛毛;吳一帆;王業(yè)田
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司45104
• 代理人: 黃永校

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道地質(zhì)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于多源信息融合的隧道地質(zhì)綜合超前預(yù)報方法。

背景技術(shù)

隧道地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重制約著隧道的設(shè)計(jì)、施工、工期和造價。如何準(zhǔn)確預(yù)報隧道施工過程中是否會存在富水帶、斷層破碎帶及溶洞暗河等不良地質(zhì)，已成為隧道施工過程中亟待解決的關(guān)鍵問題，它將對減少隧道施工過程中的盲目性，實(shí)現(xiàn)安全快速施工有著重要指導(dǎo)作用。

綜合超前地質(zhì)預(yù)報思想早已提出，但大部分情況下還是停留在常用預(yù)報方法簡單組合混搭階段。隧道地質(zhì)綜合超前預(yù)報過程，實(shí)際上是根據(jù)已經(jīng)獲取的大量多元信息，即地質(zhì)信息、物探資料，對隧道未開挖的地質(zhì)情況進(jìn)行預(yù)報，為此人們逐漸探索能夠融合多方面信息的綜合預(yù)報方法，但目前仍處于初級階段。當(dāng)前綜合預(yù)報過程依然屬于經(jīng)驗(yàn)預(yù)報，過度依賴于專業(yè)預(yù)報人員，缺乏其內(nèi)在聯(lián)系和作用協(xié)調(diào)機(jī)制，未針對隧道洞身不良地質(zhì)預(yù)測建立科學(xué)綜合分析體系。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于多源信息融合的隧道地質(zhì)綜合超前預(yù)報方法，它能融合宏觀地質(zhì)分析、洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查、TSP法、陸地聲吶法、瞬變電磁法、地質(zhì)雷達(dá)法多種單一預(yù)報方法結(jié)果，模擬多專家分析決策過程。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于多源信息融合的隧道地質(zhì)綜合超前預(yù)報方法，包括以下步驟：

(1)資料準(zhǔn)備：信號預(yù)處理和特征參數(shù)提取，

(2)根據(jù)宏觀地質(zhì)預(yù)報結(jié)果構(gòu)造可能出現(xiàn)的不良地質(zhì)識別框架，

(3)將單一預(yù)報方法的預(yù)報結(jié)果視為證據(jù)，對每個證據(jù)賦基本概率值，

所述構(gòu)造單一證據(jù)賦基本概率值的方法包括將模式識別結(jié)果轉(zhuǎn)換為基本概率值、由領(lǐng)域?qū)＜抑饔^賦值、引入基于區(qū)間數(shù)的歐氏距離得到各證據(jù)的基本概率值，

所述將模式識別結(jié)果轉(zhuǎn)換為基本概率值具體是指將典型巖溶不良地質(zhì)體探地雷達(dá)預(yù)報結(jié)果的模式識別測度值歸一化后轉(zhuǎn)換為基本概率值，

所述由領(lǐng)域?qū)＜抑饔^賦值具體包括兩種方式：第一種為將宏觀地質(zhì)預(yù)報專家系統(tǒng)推理結(jié)論的可信度轉(zhuǎn)換為基本概率值，第二種為在實(shí)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上借助專家經(jīng)驗(yàn)得到證據(jù)基本概率值，

(4)通過引入修正系數(shù)來對證據(jù)源進(jìn)行修正，所述引入修正系數(shù)來對證據(jù)源進(jìn)行修正包括根據(jù)已有先驗(yàn)知識獲取、由證據(jù)間相似度換算，

所述根據(jù)已有先驗(yàn)知識確定修正系數(shù)是指綜合考慮了每種預(yù)報方法特點(diǎn)、現(xiàn)場探測條件、解譯方法及預(yù)報人員水平四方面因素后給出的修正系數(shù)，

(5)根據(jù)登普斯特證據(jù)合成法則，按“宏觀預(yù)報→洞內(nèi)地質(zhì)分析→長距離物探→短距物探”步驟，逐層合成修正后的各證據(jù)源，得出多個證據(jù)聯(lián)合作用下的組合概率值。

(6)根據(jù)信度占優(yōu)準(zhǔn)則確定成最終的預(yù)報結(jié)論，

所述信度占優(yōu)準(zhǔn)則具體指：首先根據(jù)多個證據(jù)聯(lián)合作用下的組合概率值，得到組合證據(jù)源對識別框架Θ中所有可能出現(xiàn)的不良地質(zhì)情況的信度區(qū)間[Bel_j,pl_j]，以及證據(jù)源的不確定度Wm(Θ)，然后按以下規(guī)則確定最終預(yù)報結(jié)論F_c：

規(guī)則1：

規(guī)則2：Wm(Θ)<ε₁

規(guī)則3：Bel(F_c)-Bel(F_j)>ε₂

規(guī)則4：Bel(F_c)>Wm(Θ)

參數(shù)ε₁，ε₂需要根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。

所述單一預(yù)報方法具體指：宏觀地質(zhì)分析、洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查、TSP法、陸地聲吶法、瞬變電磁法、地質(zhì)雷達(dá)法。

所述單一預(yù)報方法的基本概率值修正系數(shù)確定標(biāo)準(zhǔn)如下：

宏觀地質(zhì)分析法，一般情況下修正系數(shù)取值范圍為0.5～0.7，與地質(zhì)分析人員水平以及地質(zhì)資料完備程度因素有關(guān)，當(dāng)為隧道地質(zhì)專家且已有地質(zhì)資料十分完備時修正系數(shù)取大值；

TSP法或陸地聲吶法，一般情況下修正系數(shù)取值范圍為0.6～0.8，與探測解譯技術(shù)人員水平以及現(xiàn)場探測環(huán)境因素有關(guān)，當(dāng)技術(shù)人員為領(lǐng)域?qū)＜仪椰F(xiàn)場探測環(huán)境好時修正系數(shù)取大值。當(dāng)采用洞內(nèi)外探測或其他輔助方法相互驗(yàn)證時，修正系數(shù)取值可進(jìn)一步提高；