基于多源数据融合的隧道施工综合风险评价方法、装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于多源数据融合的隧道施工综合风险评价方法、装置，评价方法包括以下步骤：S1，建立不同隧道风险评价体系；S2，构建评价指标和风险等级划分标准；S3，获取评价体系的指标数据；S4，固定值和区间值指标数据采用不同基本概率分配函数计算对应不同风险等级的概率，构建指标数据概率集；S5，计算证据体之间的冲突性，当冲突因子大于等于设定阈值，采用加权平均方法得到平均证据体，采用D

【技术实现步骤摘要】
基于多源数据融合的隧道施工综合风险评价方法、装置


[0001]本专利技术涉及施工安全
，特别涉及基于多源数据融合的隧道施工综合风险评价方法、装置。

技术介绍

[0002]随着我国交通建设的快速发展以及路网规划的持续延伸，隧道建设正逐渐成为当前公路工程的重要建设领域之一，尤其是在丘陵、山地地形密布的西南地区，隧道建设需求日益强烈。然而，由于工程地质条件的复杂性以及不可预见性，上述偏远地区所面临的隧道施工风险也越来越高，导致诸如掌子面围岩大变形、掌子面塌方及突泥涌水等不良地质灾害频发，这些问题给隧道施工带来了极大的安全风险和施工延误，直接影响了工程进度和施工质量。因此，为保障隧道施工安全，如何高效、可靠开展隧道各类施工风险评价是目前行业内的一大迫切需求。
[0003]目前隧道施工风险评价对象主要包括两方面：一是总体施工风险评价，指在施工前根据设计勘察资料对隧道的总体风险进行评判；二是专项施工风险评价，指在隧道施工过程中，根据揭露的地质信息与施工现场情况，针对围岩大变形、掌子面坍塌以及掌子面突泥涌水等重大风险源开展专项风险评价。在实际评价操作中，总体施工风险评价和专项施工风险评价通常是完全割裂、静态的，难以应对复杂隧道的多种风险评价需求，且无法根据施工进度进行动态评价。
[0004]以上述风险评价对象为目标，目前风险指标体系主要考虑了隧道地质条件、建设规模、气候与地形条件等因素，并针对重大风险源进一步考虑了开挖后真实地质揭露情况，如断层破碎情况、渗水状态、地质符合性、施工方法等。总体而言，风险指标体系构建以工程应用的便捷性为主，其所涵盖的指标多较易获取但也相对片面，且多数指标的给定多依赖于现场技术人员的主观判断，导致其在应用中存在较大的随意性与不确定性。
[0005]隧道施工风险评价方法的发展历程主要经历了三个阶段，即经验性评价方法阶段、定性评价方法阶段以及目前所处的半定量评价方法阶段，其中定性评价方法LEC评价法、专家打分法等，半定量评价方法包括模糊综合评价法、层次分析法、灰色系统等，在发展的过程中，风险评价方法从根据经验进行主观评判到目前依托数学模型如模糊综合评价法、逻辑回归、灰色系统等，在构建相应风险指标体系的基础上将风险指标量化，从而更为准确地评估风险，但仍存在容易受到人为主观因素的影响、指标体系构建不完善、具体指标量化程度不足、评价方法可靠度不足等技术问题。在工程应用中，目前主流的隧道施工风险评价体系通常应对单一且静态的隧道施工风险对象，即难以应对当前隧道施工复杂、多类的综合风险评价需求，也难以匹配隧道施工进度进行动态风险评价。
[0006]综上所述，目前隧道施工风险评价领域需要一种考虑隧道施工过程中多源风险数据进行指标体系构建，且采用多源数据融合方法进行可应对多种综合风险评价需求以及匹配施工进行的综合风险动态评价体系。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有评价方法大多以定性或半定量分析为主，所计算风险评价结果可靠度不足，只适用于总体风险或单一专项风险的静态评价工况，难以应对隧道施工面临的综合风险动态评价需求的问题，提供基于多源数据融合的隧道施工综合风险评价方法、装置。
[0008]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0009]基于多源数据融合的隧道施工综合风险动态评价方法，包括以下步骤：
[0010]步骤S1，建立不同隧道风险评价体系，隧道风险评价体系包括隧道勘察设计总体施工风险评价体系、超前预测总体施工风险评价体系和隧道专项风险评价体系；
[0011]步骤S2，构建隧道风险评价体系的评价指标和风险等级划分标准；
[0012]步骤S3，获取隧道风险评价体系的指标数据；
[0013]步骤S4，固定值指标数据和区间值指标数据采用不同的基本概率分配函数计算指标数据对应不同风险等级的概率，构建指标数据概率集；
[0014]步骤S5，将每个指标数据概率集作为一个证据体，计算N个证据体之间的冲突性，证据体的冲突性通过冲突因子表征，当冲突因子大于等于设定阈值时，采用加权平均方法对冲突证据体进行优化得到平均证据体，再采用D
‑
S合成规则对平均证据体进行融合；否则，采用D
‑
S合成规则对N个证据体进行融合；
[0015]步骤S6，根据融合结果确定隧道风险评价体系的风险等级，根据不同隧道风险评价体系的风险等级得到隧道施工综合风险评价结果。
[0016]在本专利技术的技术方法中，首先建立不同隧道风险评价体系的评价指标和风险等级划分标准，本申请建立隧道勘察设计总体施工风险评价体系、超前预测总体施工风险评价体系和隧道专项风险评价体系，其中隧道专项风险评价体系是施工过程中可能存在风险，具体的专项风险评价体系可根据施工项目、位置等因素来确定，通过建立的不同的评价体系和本申请多维多尺度评价指标，更能对对隧道施工进行综合性的评价，在数据处理时提出多策略优化方案，首先是通过对采集的指标数据采用不同的基本概率分配函数得到对应不同风险等级的概率；然后对计算的冲突因子进行判断，当冲突因子大于等于设定阈值时采用加权平均的方法对冲突证据合成进行优化，提高证据合成结果的可靠度，从而得到不同隧道风险评价体系的风险等级，将进一步得到隧道施工综合风险评价结果。本专利技术的技术方法引入证据理论对不确定信息进行有效融合，使得系统中的多源不确定信息能够被充分利用，获得更加贴合实际的评价结果。
[0017]进一步地，隧道施工综合风险评价体系分为全长尺度的隧道勘察设计总体施工风险评价体系、超前预报尺度的超前预测总体施工风险评价体系，隧道专项风险评价体系分为掌子面及近掌子面的塌方、突泥涌水和大变形。在应用体系方面，由于增加了超前预报尺度的超前预测总体施工风险评价，隧道勘察设计、超前预报以及施工监测形成了合理的、匹配施工进度的、尺度从大到小的覆盖关系，随着隧道施工的不断开展，大尺度风险评价结果可以融合到较小尺度的风险评价过程中：如在进行某一段落超前预测总体施工风险评价时，将勘察设计总体施工风险评价结果纳入评价过程；同理在进行某一掌子面施工监测专项风险评价时，将掌子面所处段落内的超前预测总体施工风险评价结果纳入评价过程。在本专利技术中近掌子面是指掌子面附近尺度，在实际工程中可以对附近尺度进行限定。
[0018]更进一步地，隧道勘察设计总体施工风险评价体系的评价指标包括地质信息维度、施工信息维度和预测信息维度三个维度的数据，地质信息维度包括隧道最大埋深、围岩等级、偏压角度、强度应力比、年降水量、涌水量、地应力、完整程度、坚硬程度、风化程度、岩溶发育程度，施工信息维度包括开挖直径、隧道长度、开挖工法、循环进尺，预测信息维度包括围岩变形强度。需要说明的是本申请建立了多维多尺度评价指标，多尺度是指勘察设计尺度、超前预测尺度以及掌子面尺度，多维是指地质信息维度、施工信息维度和预测信息维度。
[0019]更进一步地，超前预测总体施工风险评价体系的评价指标包括地质雷达、超前钻探、数值模拟数据。
[0020]更进一步地，隧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多源数据融合的隧道施工综合风险动态评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，建立不同隧道风险评价体系，隧道风险评价体系包括隧道勘察设计总体施工风险评价体系、超前预测总体施工风险评价体系和隧道专项风险评价体系；步骤S2，构建隧道风险评价体系的评价指标和风险等级划分标准；步骤S3，获取隧道风险评价体系的指标数据；步骤S4，固定值指标数据和区间值指标数据采用不同的基本概率分配函数计算指标数据对应不同风险等级的概率，构建指标数据概率集；步骤S5，将每个指标数据概率集作为一个证据体，计算N个证据体之间的冲突性，证据体的冲突性通过冲突因子表征，当冲突因子大于等于设定阈值时，采用加权平均方法对冲突证据体进行优化得到平均证据体，再采用D
‑
S合成规则对平均证据体进行融合；否则，采用D
‑
S合成规则对N个证据体进行融合；步骤S6，根据融合结果确定隧道风险评价体系的风险等级，根据不同隧道风险评价体系的风险等级得到隧道施工综合风险评价结果。2.根据权利要求1所述的基于多源数据融合的隧道施工综合风险动态评价方法，其特征在于，隧道专项风险评价体系包括掌子面及近掌子面的塌方、突泥涌水和大变形。3.根据权利要求1所述的基于多源数据融合的隧道施工综合风险动态评价方法，其特征在于，隧道勘察设计总体施工风险评价体系的评价指标包括地质信息维度、施工信息维度和预测信息维度三个维度的数据，地质信息维度包括隧道最大埋深、围岩等级、偏压角度、强度应力比、年降水量、涌水量、地应力、完整程度、坚硬程度、风化程度、岩溶发育程度，施工信息维度包括开挖直径、隧道长度、开挖工法、循环进尺，预测信息维度包括围岩变形强度；超前预测总体施工风险评价体系的评价指标包括地质雷达、超前钻探、数值模拟数据。4.根据权利要求3所述的基于多源数据融合的隧道施工综合风险动态评价方法，其特征在于，隧道专项风险评价体系的评价指标包括地质信息维度、施工信息维度和预测信息维度三个维度的数据，地质信息维度包括掌子面强度、掌子面完整程度、掌子面优势结构面倾角、掌子面出水类型、掌子面出水面积、围岩等级、风化程度、胶结程度、岩溶发育程度，施工信息维度包括沉降速率、累计沉降、围岩压力、相对变形量、监测方案合理性、监测质量、支护效率、支护措施合理性、施工质量、防排水措施合理性、地勘准确性，预测信息维度包括累计沉降、沉降速率。5.根据权利要求1所述的基于多源数据融合的隧道施工综合风险动态评价方法，其特征在于，风险等级划分为四级，分别为较小风险、一般风险、较大风险和严重风险。6.根据权利要求1所述的基于多源数据融合的隧道施工综合风险动态评价方法，其特征在于，计算指标数据对应风险等级的概率时，固定值指标数据和区间值指标数据采用不同的基本概率分配函数进行计算，固定值指标数据采用基于正态云模型的基本概率分配函数进行计算，计算公式如下：式中m(A
j
(F
i
))为证据A
j
对识别框架中子...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭浩，梁铭，朱孟龙，宋冠先，黄能豪，吴梦岚，解威威，蒋玮，吕中玉，陶志刚，刘家庆，焦文灿，钟华，杨康，赵婷婷，
申请(专利权)人：广西路桥工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：