一种缓倾层状软质岩段隧道底鼓风险预测方法技术

本发明专利技术涉及隧道工程建设技术领域，提供了一种缓倾层状软质岩段隧道底鼓风险预测方法，包括：根据历史数据确定底鼓潜势影响因素；基于所述底鼓潜势影响因素的重要程度构建判断矩阵；根据所述判断矩阵确定所述底鼓潜势影响因素的权重；根据待预测区域所述底鼓潜势影响因素的基本分值以及所述权重获得待预测区域的底鼓风险潜势分值，实现底鼓风险预测。本发明专利技术的风险预测方法填补了隧道底鼓风险预测的空白，为底鼓风险的识别和分级整治提供理论支撑，使整治措施更为合理、经济、有效。有效。有效。

【技术实现步骤摘要】
一种缓倾层状软质岩段隧道底鼓风险预测方法


[0001]本专利技术涉及隧道工程建设
，具体而言，涉及一种缓倾层状软质岩段隧道底鼓风险预测方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于我国建成或新建铁路隧道断面较大、速度较高且埋深较大、地应力较高、地质条件较复杂，隧道建设难度越来越大，部分运营隧道局部出现隧底隆起底鼓、填充开裂，从而导致轨道变形。我国的高速铁路采用无砟轨道技术，与有砟轨道相比，无砟轨道能够长久保持钢轨的形状和位置，但是无砟轨道可调性差，造成多处隧道限速，运营铁路隧底整治难度大、代价高、进度慢，整治措施并非一劳永逸，给列车运营带来了极大影响。尤其对于缓倾层状软质岩段隧道底鼓，运营期间采取锚杆(索)、拆换仰拱等措施后，部分隧道整治效果较差，底鼓仍在持续，影响列车正常运营。因此在勘察设计阶段对缓倾层状软质岩段隧道底鼓进行科学的风险预测和分级尤为重要。
[0003]现有的隧道风险预测一般为综合性的预测，缺乏针对底鼓风险的预测，无法在勘察设计阶段精确预测底鼓风险，无法针对性地加强整治，导致整治成本较高、治理效率较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的问题是如何提高缓倾层状软质岩段隧道底鼓的治理效率。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种缓倾层状软质岩段隧道底鼓风险预测方法，该方法包括：
[0006]根据历史数据确定底鼓潜势影响因素；
[0007]基于所述底鼓潜势影响因素的重要程度构建判断矩阵；
[0008]根据所述判断矩阵确定所述底鼓潜势影响因素的权重；
[0009]根据待预测区域所述底鼓潜势影响因素的基本分值以及所述权重获得待预测区域的底鼓风险潜势分值，实现底鼓风险预测。
[0010]可选地，所述根据所述判断矩阵确定所述底鼓潜势影响因素的权重之后，还包括：
[0011]基于所述判断矩阵和所述权重确定相对一致性指标；
[0012]根据所述相对一致性指标判断所述判断矩阵是否通过一致性检验，若所述判断矩阵未通过一致性检验，则对所述判断矩阵进行调整，直至调整后的判断矩阵通过一致性检验，并根据所述调整后的判断矩阵重新确定所述底鼓潜势影响因素的权重。
[0013]可选地，所述基于所述判断矩阵和所述权重确定相对一致性指标包括：
[0014]根据所述判断矩阵和所述权重确定所述判断矩阵的最大特征值；
[0015]基于所述最大特征值获取一致性指标；
[0016]根据所述一致性指标以及平均随机一致性指标确定所述相对一致性指标，所述平均随机一致性指标由平均随机一致性指标取值表确定。
[0017]可选地，所述判断矩阵的最大特征值为：
[0018][0019]式中，λ
max
表示所述判断矩阵的最大特征值，A表示判断矩阵，W表示所述权重组成的权重矩阵，w
i
表示第i个底鼓潜势影响因素的权重，i＝1,2
…
,n，n表示底鼓潜势影响因素的个数。
[0020]可选地，所述底鼓潜势影响因素包括埋深、倾角、层厚、岩性、抗压强度、构造距离以及地下水。
[0021]可选地，所述判断矩阵为：
[0022][0023]式中，A表示判断矩阵，a
ij
表示第i个底鼓潜势影响因素与第j个底鼓潜势影响因素比较的重要程度，i＝1,2
…
,n,j＝1,2
…
,n，n表示底鼓潜势影响因素的个数。
[0024]可选地，所述根据所述判断矩阵确定所述底鼓潜势影响因素的权重包括：
[0025]获取所述判断矩阵每行元素的乘积；
[0026]根据所述乘积确定所述底鼓潜势影响因素的权重；
[0027]所述底鼓潜势影响因素的权重为：
[0028][0029]式中，w
i
表示第i个底鼓潜势影响因素的权重，m
i
表示矩阵第i行元素的乘积，m
j
表示矩阵第j行元素的乘积。
[0030]可选地，还包括：
[0031]采用插值方法获取所述底鼓潜势影响因素的基本分值。
[0032]可选地，所述根据待预测区域所述底鼓潜势影响因素的基本分值以及所述权重获得待预测区域的底鼓风险潜势分值包括：
[0033]将所述底鼓潜势影响因素的基本分值与对应的所述权重相乘并求和，获得所述底鼓风险潜势分值。
[0034]可选地，还包括：
[0035]根据所述底鼓风险潜势分值对底鼓风险分级。
[0036]本专利技术所述的缓倾层状软质岩段隧道底鼓风险预测方法的有益效果是：风险预测方法填补了隧道底鼓风险预测的空白，为底鼓风险的识别和分级整治提供理论支撑，使整治措施更为合理、经济、有效，避免因底鼓段落和分级无法确定，导致整治措施偏强或偏弱，最终造成资源浪费或运营期间隧道底鼓影响行车安全，同时底鼓风险预测方法简单、实用，可便捷应用于缓倾层状软质岩段隧道底鼓风险的识别。
附图说明
[0037]图1为本专利技术实施例的一种缓倾层状软质岩段隧道底鼓风险预测方法的流程示意图一；
[0038]图2为本专利技术实施例的一种缓倾层状软质岩段隧道底鼓风险预测方法的流程示意图二。
具体实施方式
[0039]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。
[0040]图1为本专利技术实施例提供的一种缓倾层状软质岩段隧道底鼓风险预测方法的流程示意图，如图1所示，该方法包含以下步骤：
[0041]步骤101、根据历史数据确定底鼓潜势影响因素。
[0042]埋深指隧道洞顶至地表面的垂直距离，岩层产状是指岩层在空间的延伸方位和倾斜程度，用岩层走向、倾向和倾角表示，地应力是存在于地壳中的应力，即由于岩石形变而引起的介质内部单位面积上的作用力，衬砌断面是隧道衬砌轮廓线所包含的断面，矢跨比为弧形衬砌的计算矢高与计算跨径之比。具体地，可以通过统计、分析、总结国内多座运营期间发现的隧底底鼓段落的埋深、岩性、围岩级别、产状、地应力、衬砌断面及矢跨比情况，确定缓倾段落影响隧底底鼓潜势的因素即底鼓潜势影响因素。
[0043]步骤102、基于所述底鼓潜势影响因素的重要程度构建判断矩阵。
[0044]具体地，在得到底鼓潜势影响因素后，可以确定评价因子集U，该评价因子集为所有底鼓潜势影响因素的集合。可以基于每两个底鼓潜势影响因素进行比较的重要程度，构建判断矩阵。其中，两两底鼓潜势影响因素进行比较的重要程度用Saaty标度法确定。
[0045]步骤103、根据所述判断矩阵确定所述底鼓潜势影响因素的权重。
[0046]具体地，判断矩阵中每个元素表示两个底鼓潜势影响因素进行比较的重要程度，根据该重要程度可以得到底鼓潜势影响因素的权重。
[0047]步骤104、根据待预测区域所述底鼓潜势影响因素的基本分值以及所述权重获得待预测区域的底鼓风险潜势分值，实现底鼓风险预测。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种缓倾层状软质岩段隧道底鼓风险预测方法，其特征在于，包括：根据历史数据确定底鼓潜势影响因素；基于所述底鼓潜势影响因素的重要程度构建判断矩阵；根据所述判断矩阵确定所述底鼓潜势影响因素的权重；根据待预测区域所述底鼓潜势影响因素的基本分值以及所述权重获得待预测区域的底鼓风险潜势分值，实现底鼓风险预测。2.根据权利要求1所述的缓倾层状软质岩段隧道底鼓风险预测方法，其特征在于，所述根据所述判断矩阵确定所述底鼓潜势影响因素的权重之后，还包括：基于所述判断矩阵和所述权重确定相对一致性指标；根据所述相对一致性指标判断所述判断矩阵是否通过一致性检验，若所述判断矩阵未通过一致性检验，则对所述判断矩阵进行调整，直至调整后的判断矩阵通过一致性检验，并根据所述调整后的判断矩阵重新确定所述底鼓潜势影响因素的权重。3.根据权利要求2所述的缓倾层状软质岩段隧道底鼓风险预测方法，其特征在于，所述基于所述判断矩阵和所述权重确定相对一致性指标包括：根据所述判断矩阵和所述权重确定所述判断矩阵的最大特征值；基于所述最大特征值获取一致性指标；根据所述一致性指标以及平均随机一致性指标确定所述相对一致性指标，所述平均随机一致性指标由平均随机一致性指标取值表确定。4.根据权利要求3所述的缓倾层状软质岩段隧道底鼓风险预测方法，其特征在于，所述判断矩阵的最大特征值为：式中，λ
max
表示所述判断矩阵的最大特征值，A表示判断矩阵，W表示所述权重组成的权重矩阵，w
i
表示第i个底鼓潜势影响因素的权重，i＝1,2
…
,n，n表示底鼓潜势影响因素的个数。5.根据权利要求1所述的缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华，杨昌宇，卿伟底，朱勇，张旭彬，郑杰元，姜波，苟新茗，袁伟，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：