[發明專利]一種隧道滲漏水風險空間相依性預測方法及預測系統

在審

• 申請號: 202010218305.5
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111401653A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）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）人: 華中科技大學
• 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權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明屬于盾構隧道滲漏水風險動態感知與控制技術領域，公開了一種隧道滲漏水風險空間相依性預測方法及預測系統，通過分析滲漏水致險機理，構建影響盾構隧道滲漏水的風險指標體系；模型設計：包括PCBN模型貝葉斯網絡結構設計、風險指標最優邊緣分布識別和擬合；模型驗證：模型運用，包括滲漏水風險評價和風險指標的相關性分析。本發明將貝葉斯網絡模型的動態推理與診斷和Copula理論對于指標間相依性處理優勢相結合，建立盾構隧道滲漏水風險評估Pair?Copula貝葉斯模型，實現最大程度上擬合實際盾構隧道運營期滲漏水病害的發生發展機理，從而獲得更加準確的風險評價結果，作為風險管理實時決策支持工具。

技術領域

本發明屬于盾構隧道滲漏水風險動態感知與控制技術領域，尤其涉及一種隧道滲漏水風險空間相依性預測方法及預測系統，具體涉及一種基于 Pair-Copula貝葉斯(PCBN)模型的隧道滲漏水風險空間相依性預測方法及系統。

背景技術

目前，經濟的發展帶來軌道交通的快速發展，而由于盾構隧道特殊構造特點與復雜的賦存環境，在隧道的運營期內，病害多發。滲漏水病害作為最常見的病害之一，不僅能直接導致地鐵電路破壞、列車停運，也是加劇其他類型隧道病害的致險因子，嚴重威脅隧道的安全運營。因此對運營期內的盾構隧道滲漏水進行風險評價與管理，對保證地鐵隧道的安全運營具有重要意義。

現有技術研究的盾構隧道滲漏水風險評價方法主要包括利用AHP法確定風險指標對系統風險的影響權重，通過灰色關聯系數法構建模糊綜合評價矩陣借助粗糙集理論得到的多級權重分配，利用模糊綜合評價法構建了滲漏等級評價指標體系和遞階層次評價結構等，雖然上述的這些方法基本實現了滲漏水風險的定性與定量評價，但其中定性成分較多，主觀性較強，計算復雜，且均未為考慮指標間的相依性關系。為了解決復雜系統中風險因素信息不確定性問題，已有研究將貝葉斯網絡(BN)應用于隧道滲漏水風險評價，利用BN的正向推理技術定量預測其滲漏水災害發生概率，運用BN反向推理技術進行動態循環診斷，實時判定滲漏水病害形成原因，但這些分析多從單一、獨立、靜態因素的角度對隧道滲漏水風險狀態進行研究，得到的結果不夠精確。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：(1)盾構隧道運營過程由于受到周圍諸多環境因素的共同影響，是一個有著復雜的時空演化效應的動態過程。隧道滲漏水病害的致險因子之間具有一定的相依性，不是單純的相互獨立的關系，而現有的研究多集中于研究單一風險指標對于滲漏水病害的片面影響，未考慮各個風險指標間的相關性，也無法實現在實測數據基礎上風險評價結果的實時更新。

(2)大多數有關隧道風險管理的研究，多從隧道施工期的風險管理角度進行研究，包括隧道建設方面的前期決策、設計和施工的風險識別與分析，而對于隧道運營期的病害風險，人們的關注度不高。其實隧道運營期損害對人們的出行安全影響更大，故更應收到人們的重視，積極開展隧道運營期安全風險評價與管理研究。因此非常需要建立成熟的定性與定量相結合的風險評價方法

解決以上問題及缺陷的難度為：盾構隧道運營期滲漏水風險系統具有復雜性、非線性和空間相依性，涉及多方面影響因素，且各種影響因素之間相互交錯、相互制約、相互促進，形成多作用耦合效應。加上風險因素狀態與整個系統的安全水平之間的非線性關系，促使已有的風險分析結果過于單薄。除此之外滲漏水病害的發生存在一個時空效應演化問題，隨時間的變化損傷狀態在內外因素的共同作用下在不斷的發展，要開展確定的盾構隧道滲漏水風險預測與控制研究，就要解決動態的不確定性風險推理分析問題，需要引入新的方法建立評價模型。

解決以上問題及缺陷的意義為：(1)如何有效地對盾構隧道運營階段滲漏水風險進行評價與管理，從根源上預防滲漏水病害的發生，是運營地鐵工程領域需要迫切解決的一大難題。故盾構隧道運營期滲漏水風險評價不僅對于地鐵隧道的安全運營與管理具有重要意義，對經濟和社會的發展也具有重要意義。