[發(fā)明專利]一種隧道滲漏水風(fēng)險空間相依性預(yù)測方法及預(yù)測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010218305.5
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111401653A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王帆;陳虹宇;吳賢國;張立茂;楊賽;劉茜;鄧婷婷;劉瓊
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/08
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

1.一種隧道滲漏水風(fēng)險空間相依性預(yù)測方法，其特征在于，所述隧道滲漏水風(fēng)險空間相依性預(yù)測方法包括：

步驟一，通過分析盾構(gòu)隧道運營期滲漏水風(fēng)險的演化機理，確定影響盾構(gòu)隧道運營期滲漏水的風(fēng)險因素，構(gòu)建影響盾構(gòu)隧道滲漏水的風(fēng)險三級指標體系，形成安全風(fēng)險感知框架；

步驟二，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖確定系統(tǒng)中所有風(fēng)險因素之間的相互作用，擬合隧道滲漏水風(fēng)險系統(tǒng)；再通過各個風(fēng)險指標的實測數(shù)據(jù)確定Copula函數(shù)理念中的最優(yōu)邊緣分布，表征風(fēng)險指標的實測值分布規(guī)律，并輸入貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的DAG中，構(gòu)建符合實際工程的滲漏水風(fēng)險評價模型；

步驟三，使用各個風(fēng)險指標的實測數(shù)據(jù)驗證構(gòu)建的PCBN模型，構(gòu)建出的PCBN模型獲取風(fēng)險系統(tǒng)中各個風(fēng)險指標間的空間相依性關(guān)系，及耦合作用下各個風(fēng)險指標對于滲漏水風(fēng)險的空間相依性影響信息；

步驟四，利用根據(jù)風(fēng)險指標實測值構(gòu)建的該隧道工程運營期滲漏水風(fēng)險評價PCBN模型對該隧道的滲漏水風(fēng)險狀態(tài)進行評估；再利用系統(tǒng)風(fēng)險指標對風(fēng)險輸出結(jié)果的相關(guān)性程度進行決策優(yōu)先權(quán)確定。

2.如權(quán)利要求1所述的隧道滲漏水風(fēng)險空間相依性預(yù)測方法，其特征在于，步驟一中，所述影響盾構(gòu)隧道運營期滲漏水的二級風(fēng)險因素包括接頭滲漏水B1、裂縫滲漏水B2、襯砌材料劣化程度B3、其他因素B4四類；

接頭滲漏水B1包括：接縫寬度V1、管片錯臺量V2、封墊破損及老化率V3、螺栓失效率V4；

裂縫滲漏水B2包括：裂縫面積V5-裂縫長度V51、裂縫寬度V52；

襯砌材料劣化程度B3包括：管片剝落面積V6、襯砌強度降低比值V7、鋼筋截面損失率V8；

其他因素B4包括：土層含水率V9、管片差異沉降V10、拱頂土壓力增大系數(shù)V11；

影響盾構(gòu)隧道滲漏水的風(fēng)險三級指標體系包括基于對盾構(gòu)隧道病害的發(fā)生機理及各種病害間的相互關(guān)系的分析綜合選取的用于評估滲漏水風(fēng)險狀態(tài)的指標。

3.如權(quán)利要求1所述的隧道滲漏水風(fēng)險空間相依性預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟二中，PCBN模型的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計確定方法進一步包括：

(1)將風(fēng)險系統(tǒng)中的三級風(fēng)險指標作為節(jié)點輸入貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，將基于經(jīng)驗和專家知識下的相關(guān)關(guān)系用有向箭線表示在網(wǎng)絡(luò)中，完成DAG結(jié)構(gòu)圖初步構(gòu)建；

(2)基于實測數(shù)據(jù)對節(jié)點進行Spearman相關(guān)系數(shù)的獨立性假設(shè)檢驗，并剔除相互獨立節(jié)點的經(jīng)驗相關(guān)關(guān)系，對貝葉斯網(wǎng)絡(luò)DAG結(jié)構(gòu)進行修剪和完善；Spearman相關(guān)系數(shù)的獨立性假設(shè)檢驗的過程如下：原假設(shè)H0：變量X和Y相互獨立，備選假設(shè)H1：變量X和Y相關(guān)；Spearman相關(guān)系數(shù)的計算公式為

式中，為2個變量等級差，即2個風(fēng)險指標實測值的排序之差；z為等級差的個數(shù)，即風(fēng)險指標實測值的維度；在給定的顯著水平α，確定臨界值C_α，當βC_α時，拒絕H₀，即變量X和Y間存在相關(guān)關(guān)系；反之，當β≤C_α時，接受H₀，即變量X和Y相互獨立；

(3)對完善后的DAG結(jié)構(gòu)圖計算兩兩風(fēng)險指標之間的Spearman相關(guān)系數(shù)并輸入DAG網(wǎng)絡(luò)圖的節(jié)點間的有向箭線上，量化滲漏水風(fēng)險系統(tǒng)中的相關(guān)關(guān)系。