[發(fā)明專利]一種基于模糊層次分析法的隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報方法及系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910902253.0
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110646854A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王騰文;杜斌;羅浩;楊令;朱華棟;蔣永壘;夏偉嚴(yán);趙先科;唐浩;胡小強(qiáng);楊興山
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州順康路橋咨詢有限公司
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12;G01S13/88;G06F17/18
• 代理公司: 11308 北京元本知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 王紅霞

本發(fā)明屬于隧道施工信息處理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于模糊層次分析法的隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報方法及系統(tǒng)，以各地質(zhì)因素作為評價因子建立第一級綜合評價，根據(jù)評分確立各不良地質(zhì)體存在的可能性大小；采用TRT長距離探測，并將TRT分析圖像以及一級地質(zhì)綜合評價作為二級綜合評價的評價因子建立二級綜合評價，根據(jù)評分進(jìn)一步確認(rèn)不良地質(zhì)體的性質(zhì)及位置；采用地質(zhì)雷達(dá)對重點(diǎn)位置進(jìn)行補(bǔ)測，并采用地質(zhì)雷達(dá)HHT信號分析法，分析不良地質(zhì)體的規(guī)模、位置及形態(tài)。本發(fā)明將模糊層次分析法應(yīng)用到綜合超前地質(zhì)預(yù)報中，以更加客觀、有效的方式進(jìn)行隧道預(yù)報工作，從而得到準(zhǔn)確的預(yù)報結(jié)論，更好的為隧道施工提供支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隧道施工信息處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于模糊層次分析法的隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，最接近的現(xiàn)有技術(shù)：

為了更加有效地掌握隧道施工期間掌子面前方的地質(zhì)情況，實(shí)現(xiàn)減少或杜絕施工期地質(zhì)災(zāi)害、保障生產(chǎn)安全的目的，隧道超前地質(zhì)預(yù)報應(yīng)運(yùn)而生。超前地質(zhì)預(yù)報起源于上世紀(jì)50年代，經(jīng)過近70年的發(fā)展，人們先后發(fā)明了多種超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)，總的來說可分為兩類：地質(zhì)分析法及物探類分析方法。

目前國內(nèi)超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)普遍存在預(yù)報手段單一、地質(zhì)調(diào)查深度及力度不夠、人員專業(yè)素質(zhì)參差不齊等問題，具體體現(xiàn)在進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查時沒有深入研究各地質(zhì)要素間的內(nèi)在聯(lián)系，只是單一的列出各種地質(zhì)現(xiàn)象，另外，地質(zhì)與物探的綜合物探法結(jié)合方式較為單一片面，未將地質(zhì)調(diào)查與物探方法緊密結(jié)合在一起，常常緊靠物探當(dāng)方面解譯，而得出一些違背地質(zhì)約束的結(jié)論。

模糊層次評價法：是一種綜合利用模糊評價法、專家打分法、層次分析法的綜合評估方法。其在使用中，首先要將問題層次化，根據(jù)問題的性質(zhì)和所要達(dá)到的目的建立目標(biāo)集、對象級、因素集和評價集，然后計(jì)算評價因素相對于評價對象的權(quán)重值，生成評判矩陣，再通過適當(dāng)?shù)哪：阕舆M(jìn)行綜合評估，以客觀的評分來分析災(zāi)害存在的可能性大小，該方法在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評估領(lǐng)域有很多較為成功的應(yīng)用，是一種較為成熟可靠的方法。

HHT信號分析技術(shù)是1998年由NASA(National Aeronautics and SpaceAdministration，美國國家航空航天局)的HUANG等提出的。HHT方法與建立在先驗(yàn)性諧波基函數(shù)上的傅里葉變換和建立在小波基函數(shù)上的小波變換不同，它依據(jù)數(shù)據(jù)本身的時間尺度特性進(jìn)行分解，是當(dāng)前國際上公認(rèn)的最新的時頻局部化分析方法之一。該方法消除了人為因素的影響，克服了傳統(tǒng)方法中用毫無意義的諧波分量來表示非平穩(wěn)、非線性信號的缺陷，并可得到極高的時頻分辨率，具有良好的時頻聚集性。已被廣泛應(yīng)用于潮汐、地震信號、結(jié)構(gòu)分析、語音信號、故障診斷、圖像處理等領(lǐng)域的信號分析與處理。

超前地質(zhì)預(yù)報的手段方法眾多，可概括為兩類：地質(zhì)分析法及物探法。目前，綜合超前地質(zhì)預(yù)報被行業(yè)內(nèi)所認(rèn)可，因?yàn)槊糠N的預(yù)報手段的優(yōu)缺點(diǎn)各有不同，利用不同的預(yù)報手段進(jìn)行預(yù)報時可以相互驗(yàn)證、相互補(bǔ)充、相互約束，可在一定程度上起到降低多解性、提高探測可靠性的作用，從而改善超前預(yù)報質(zhì)量及可靠性。目前，綜合超前地質(zhì)預(yù)報方法可歸結(jié)為：長短結(jié)合、地質(zhì)與物探結(jié)合、不同物探方法結(jié)合。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：

(1)目前現(xiàn)有的綜合超前地質(zhì)預(yù)報方法處于1+1＝2甚至小于2的狀態(tài)，即只是簡單的用不同的預(yù)報方法來驗(yàn)證結(jié)論，并未對預(yù)報方法進(jìn)行改善，同時在做預(yù)報結(jié)論時大多依靠工程師的經(jīng)驗(yàn)判斷，無法客觀的分析，使得很難保障預(yù)報結(jié)論的準(zhǔn)確性。

(2)現(xiàn)有的地質(zhì)調(diào)查常常只是對地質(zhì)情況簡單的定性調(diào)查，并未深入分析各地質(zhì)體內(nèi)在的聯(lián)系，更沒有將地質(zhì)調(diào)查結(jié)論與物探方法有機(jī)結(jié)合。

解決上述技術(shù)問題的難度：隧道地質(zhì)情況往往較為復(fù)雜，勘察難度大，成本高，物探方法又具有多解性的通病，另外，兩種方法都非常依靠工程師的經(jīng)驗(yàn)判斷。如何將地質(zhì)調(diào)查定性分析轉(zhuǎn)為客觀評價的定量分析并且與物探手段建立內(nèi)在約束、聯(lián)系，將兩種地質(zhì)預(yù)報手段有機(jī)結(jié)合，形成更為準(zhǔn)確的預(yù)報方法是目前超前地質(zhì)預(yù)報的難題之一。