一种海底地铁隧道结构运营安全风险动态预测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种海底地铁隧道结构运营安全风险动态预测方法及系统，方法包含：识别影响海底地铁隧道结构运营安全风险因素，建立海底地铁隧道结构运营安全指标体系，确定各风险因素的状态空间；建立海底地铁隧道结构运营安全风险发生可能性等级标准；海底地铁隧道结构运营安全风险动态贝叶斯网络结构学习及参数学习；预测观测值条件下海底地铁隧道结构运营安全风险概率值；确定海底地铁隧道结构运营安全风险发生可能性等级；系统包含：安全指标体系建立模块、等级标准建立模块、贝叶斯网络结构模块、贝叶斯网络参数模块、概率值计算模块及安全风险等级计算模块。本发明专利技术为海底地铁隧道结构运营养护、治理及管控提供决策依据。治理及管控提供决策依据。治理及管控提供决策依据。

【技术实现步骤摘要】
一种海底地铁隧道结构运营安全风险动态预测方法及系统


[0001]本专利技术涉及地铁隧道运营安全
，特别涉及一种海底地铁隧道结构运营安全风险动态预测方法及系统。

技术介绍

[0002]海底地铁隧道是贯穿海洋的地铁运行通道，由于海洋的环境复杂，其建设过程非常复杂，在建造完成之后，海底地铁隧道的运营维护也是非常关键的，与一般地铁盾构隧道相比，海底地铁隧道需要承受高水头及强渗压环境，面临较大的渗漏风险；海底地铁隧道内运行的地铁车辆采用电力牵引，随着地铁运营时间的推移，必将形成很强的杂散电流，导致海底隧道管片、二衬等钢筋混凝土结构发生显著的电化学腐蚀，造成海底地铁隧道结构承载能力的降低；最后，地铁运行将会引起海底地铁隧道结构的振动，漫长服役期日积月累的振动疲劳将会导致损伤累积，尤其是与渗漏海水腐蚀作用的耦合效应，将会加速海底地铁隧道结构状态的退化。因此，影响海底地铁隧道长期运行的不利因素更加强烈及复杂，直接威胁海底地铁隧道运营安全，增加隧道结构长期运营养修成本，降低隧道结构使用寿命。且海底地铁隧道运量大，救援难度极大，海底地铁隧道结构一旦发生安全事本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底地铁隧道结构运营安全风险动态预测方法，其特征在于，包含以下步骤：识别影响海底地铁隧道结构运营安全风险因素，建立海底地铁隧道结构运营安全指标体系，确定各风险因素的状态空间；采用风险发生的概率表示，建立海底地铁隧道结构运营安全风险发生可能性等级标准；通过初始网络结构学习和转移网络结构学习，实现海底地铁隧道结构运营安全风险动态贝叶斯网络结构学习；通过子节点的条件概率计算和转移节点的转移概率计算，实现海底地铁隧道结构运营安全风险动态贝叶斯网络参数学习；将九个观测风险因素在时间片内最危险的观测数据作为观测值，并作为观测证据输入基于动态贝叶斯网络的海底地铁隧道结构运营安全风险发生概率预测模型中，预测观测值条件下海底地铁隧道结构运营安全风险概率值；确定海底地铁隧道结构运营安全风险发生可能性等级。2.如权利要求1所述的海底地铁隧道结构运营安全风险动态预测方法，其特征在于，海底地铁隧道结构运营安全指标体系依据层次分析法，包含：目标层，负责海底地铁隧道结构运营安全风险节点R，R有五个状态，分别对应海底地铁隧道结构运营安全风险发生的5个可能性等级；准则层，负责影响海底地铁隧道结构运营安全状态的风险因素类别，风险因素类别由结构运营初始状态A1、结构环境状态A2、结构材料状态A3、结构完整状态A4及结构变形状态A5组成；指标层，负责为影响准则层中风险因素类别对应的风险因素，风险因素为十八种，风险因素类别与十八种风险因素的对应关系具体为：结构运营初始状态A1，对应指标为海底地铁隧道运营前的隧道结构初始状态，包含：盾构管片缺陷A
11
、壁后注浆A
12
、盾构管片修补A
13
及工程验收质量A
14
；结构环境状态A2，对应指标为海底地铁隧道运营过程中的环境状态，包含：地层条件A
21
、地下水稳定性A
22
、运行荷载A
23
、管线A
24
及建/构筑物A
25
；结构材料状态A3，对应指标为海底地铁隧道运营过程中管片材料随时间推移和周围环境变化的风险因素，随时间推移和周围环境变化的风险因素包含钢筋锈蚀A
31
及混凝土强度A
32
；结构完整状态A4，对应指标为海底地铁隧道运营过程中的完整性状态，完整性状态包含：混凝土剥落A
41
、混凝土裂缝A
42
及渗漏水A
43
；结构变形状态A5，对应指标为管片错台A
51
、隧道拱顶差异沉降A
52
、隧道净空收敛A
53
及盾构隧道沉降A
54
。3.如权利要求2所述的海底地铁隧道结构运营安全风险动态预测方法，其特征在于，设定风险因素的状态空间，其中：风险因素盾构管片缺陷A
11
、壁后注浆A
12
、盾构管片修补A
13
、工程验收质量A
14
、地层条件A
21
、地下水稳定性A
22
、运行荷载A
23
、管线A
24
、建/构筑物A
25
及混凝土剥落A
41
均设为二状态变量；风险因素混凝土强度A
32
、钢筋锈蚀A
31
、混凝土裂缝A
42
、渗漏水A
43
、管片错台A
51
、隧道拱顶差异沉降A
52
、隧道净空收敛A
53
及盾构隧道沉降A
54
设置为多态变量；
其中，风险因素混凝土强度A
32
按盾构管片混凝土现场测试强度设为四个状态，分别为混凝土强度大于等于设计强度、混凝土强度大于等于设计强度的95％小于设计强度、混凝土强度大于等于设计强度的90％小于设计强度的95％、混凝土强度小于设计强度的90％；风险因素钢筋锈蚀A
31
按钢筋锈蚀监测电位设为四个状态，分别为无锈蚀、轻微锈蚀、可能存在蚀坑及严重锈蚀；风险因素混凝土裂缝A
42
按盾构管片最大受力裂缝宽度设为四个状态，分别为裂缝宽度小于等于0.2、裂缝宽度大于等于0.2mm小于0.5mm、裂缝宽度大于等于0.5mm小于2mm及裂缝宽度大于等于2mm；风险因素渗漏水A
43
按渗漏量设为四个状态，分别为渗漏量小于3L/d、渗漏量大于等于3L/d小于25L/d、渗漏量大于等于25L/d小于90L/d、渗漏量大于等于90L/d；风险因素管片错台A
51
按接缝错台量最大值设为四个状态，分别为接缝错台量小于4mm、接缝错台量大于或等于4mm和小于10mm、接缝错台量大于或等于10mm和小于12mm及接缝错台量大于12mm；风险因素隧道拱顶差异沉降A
52
的限值为0.04％L
S
，其中：L
S
表示沿隧道轴向两观测点间距；风险因素隧道净空收敛A
53
的限值为0.2％D0，D0为盾构隧道外径；风险因素盾构隧道沉降A
54
的限值为30mm。4.如权利要求1所述的海底地铁隧道结构运营安全风险动态预测方法，其特征在于，海底地铁隧道结构运营安全风险发生可能性等级采用风险发生的概率表示，分1～5级5个等级，从1级到5级发生可能性等级对应的风险发生的可能性分别为：频繁的、可能的、偶尔的、罕见的和不可能的；频繁的概率值大于等于0.1，可能的概率值大于等于0.01小于0.1，偶尔的概率值大于等于0.001小于0.01，罕见的概率值大于等于0.0001小于0.001，不可能的概率值小于0.0001。5.如权利要求1所述的海底地铁隧道结构运营安全风险动态预测方法，其特征在于，海底地铁隧道结构运营安全风...

【专利技术属性】
技术研发人员：李霞，周书明，华福才，高国飞，雷刚，汪婵红，
申请(专利权)人：北京城建设计发展集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：