[發明專利]一種巖溶隧道塌方災害風險綜合評估方法及系統

在審

• 申請號: 202211450666.8
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN115689387A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 晏啟祥;劉琛堯;孫潤方;謝文清;陳耀;鄧寶華;楊龍偉
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;中鐵二局第二工程有限公司
• 主分類號: G06Q10/0639
• 分類號: G06Q10/0639;G06Q10/0635;G06F17/16
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 周蕓嬋

本發明公開了一種巖溶隧道塌方災害風險綜合評估方法及系統，方法包括以下步驟：構建巖溶隧道塌方風險評估體系及對應層次結構；建立各層次判斷矩陣，計算綜合權重向量并檢查各判斷矩陣的一致性，檢驗判斷矩陣合理性；建立巖溶隧道塌方災害風險評價集；確定風險評估指標隸屬度，并形成模糊矩陣；將模糊矩陣和由綜合權重向量組成的權重矩陣進行模糊綜合評判，得到模糊綜合評判集；根據最大隸屬度原則，將模糊評判集中最大元素在巖溶隧道塌方災害風險評價集對應的風險等級作為評價結果，形成巖溶塌方災害風險綜合評估模型。本發明評估體系全面、評估指標參數易于獲取、評估流程易于操作；排除了人為主觀因素的干擾；提高了巖溶隧道施工安全性。

技術領域

本發明涉及塌方災害領域，具體涉及一種巖溶隧道塌方災害風險綜合評估方法及系統。

背景技術

高可溶性巖石在我國分布廣泛，面積多達365萬km²，占我國領土面積的1/3以上。在地表水、地下水的溶蝕、侵蝕作用下，高可溶性巖石區域產生了諸如巖溶漏斗、巖溶洼地、天窗、巖溶洞穴等巖溶景觀，其對周圍隧道工程的影響主要表現在隧道施工中易引起巖溶塌方現象。

總結國內大量巖溶隧道塌方事故，其形成機理可概述為：巖溶隧道中存在大量較大的孔洞，當隧道在開挖過程，應力重新分布破壞原有結構受力平衡，關鍵巖層失穩破壞。地下水位的下降也會使原有孔洞中的水排出，導致結構受力發生變化。由隧道塌方的發生機理可知，隧道塌方的發生主要受水文地質條件、地形地貌、地層巖性和地質構造等條件的制約。而目前對于考慮上述影響因素的巖溶隧道塌方災害風險評估，傳統專家評分法主觀性大、常導致權重預測與實際情況相矛盾，其他現有風險評估方法則大多僅依靠單一或個別指標來評估風險程度，評估結果實用性不足。

因此，為切實保障巖溶隧道施工安全、彌補已有巖溶隧道風險評估方法的短板，科學合理制定統一風險評估指標及建立綜合風險評估體系，是當下亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種巖溶隧道塌方災害風險綜合評估方法及系統解決了現有技術主觀因素大、評價結果實用性不足的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種巖溶隧道塌方災害風險綜合評估方法，包括以下步驟：

S1、通過對巖溶隧道塌方案例調研，構建巖溶隧道塌方風險評估體系及對應層次結構；

S2、建立各層次結構的判斷矩陣，計算綜合權重向量并檢查各判斷矩陣的一致性，檢驗判斷矩陣合理性；

S3、根據評估指標進行風險分級，建立巖溶隧道塌方災害風險評價集；

S4、根據巖溶隧道塌方災害風險評價集確定風險評估指標隸屬度，并形成模糊矩陣；

S5、將模糊矩陣和由綜合權重向量組成的權重矩陣進行模糊綜合評判，得到模糊綜合評判集；

S6、根據最大隸屬度原則，將模糊評判集中最大元素在巖溶隧道塌方災害風險評價集對應的風險等級作為評價結果，形成巖溶塌方災害風險綜合評估模型。

進一步地，巖溶隧道塌方風險評估體系包括準則層和指標層；其中：

獲取隧道施工中巖溶塌方風險分級為巖溶隧道塌方風險評估體系的目標；

準則層包括地質條件指標、自然條件指標、巖溶溶洞特性指標和設計、施工因素指標這四個評價指標；

指標層包括構成準則層四個評價指標的具體評估對象；

其中地質條件指標包括圍巖級別、圍巖軟化系數和風化程度；

自然條件指標包括降雨量和地下水狀況；

巖溶溶洞特性指標包括溶洞尺寸、溶洞與隧道凈距、巖溶填充物特性、溶洞與隧道位置關系；