一种基于乘积标度法的裂纹病害评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于乘积标度法的裂纹病害评价方法，通过裂缝识别程序，得到裂缝的各项参数，分别针对单条

【技术实现步骤摘要】
一种基于乘积标度法的裂纹病害评价方法


[0001]本专利技术属于隧道病害防治领域，具体涉及一种基于乘积标度法的裂纹病害评价方法
。

技术介绍

[0002]隧道衬砌开裂和渗漏水病害在隧道灾害中占比超过
60
％，从全寿命角度看，现有技术下隧道“十隧九漏”的诟病一直是隧道建设的难题
。
为了确保隧道的健康运营，及时发现开裂病害
、
预测渗漏病害的发生并提前预警已成为目前管养工作的核心技术之一
。
[0003]目前，很多学者进行了对隧道裂缝评价的研究
。
罗鑫通过研究建立了一套隧道健康状态的定量化诊断方法并开发了公路隧道健康状态诊断系统，实现了对隧道健康状态的定量化评价和对公路隧道的科学管理
(
参见：罗鑫
.
公路隧道健康状态诊断方法及系统的研究
[D].
上海
:
同济大学
,2007:03)
；王华劳等建立了衬砌裂缝的定性判定标准，从裂缝的长度
、
宽度
、
部位及深度四个指标对隧道主要裂缝进行安全评价并给出安全等级
(
参见：王华劳，刘学增，李宁，谢东武
.
纵向裂缝隧道衬砌结构的安全评价与加固研究
[J].
岩石力学与工程学报
.2010,29(S1))
；薛晓辉等基于可拓学理论，建立了以物元关系为基础的带裂缝隧道衬砌可靠性评价的物元模型和方法并提出了其评价体系
(
参见：薛晓辉，张军，宿钟鸣，孙志杰
.
带裂缝隧道衬砌安全性评价及处治技术研究
[J].
重庆交通大学学报
(
自然科学版
).2016,35(01))
；周元德等从振动频谱特性角度，探讨动载频率属性对衬砌结构的裂缝病害安全评价的影响机制，并对含裂缝病害的高铁隧道衬砌结构安全评价进行给出建议
(
参见：周元德，黄河啸，张宇，唐欣薇
.
从振动频谱角度探讨高铁隧道衬砌裂缝病害的安全评价
[J].
中国铁路
.2018(06))
；蔡俊华模拟裂缝对衬砌内力的影响，验证了扩展有限元法评价隧道衬砌安全性的可行性，为衬砌病害的评估提供了理论基础
(
参见：蔡俊华
.
基于扩展有限元法的带裂缝隧道衬砌的安全评价
[J].
筑路机械与施工机械化
.2019,36(12))
；贺志勇等通过定性的安全性评价与定量的理论计算相结合从而对带裂缝隧道衬砌结构的安全性进行更为合理的评估
(
参见：贺志勇，钟宏武，陈振华
.
带裂缝隧道衬砌的安全评价及有限元分析
[J].
隧道建设
(
中英文
).2019,39(S2))
；石钰锋等开发出一套基于隧道衬砌全景图像方法的隧道表面衬砌裂缝识别评价系统，实现了对缺陷的精细化描述定位，同时主要从裂缝位置
、
长度
、
方向等方面进行量化分析，使得裂缝识别评价科学更为快速
(
参见：石钰锋，彭斌，祝志恒，耿大新，阳军生
.
隧道衬砌裂缝精细化识别及其评价
[J].
公路交通科技
.2020,37(02))。
[0004]近些年来，随着数字图像处理技术的不断提升以及相关算法的研究，裂缝识别开始应用于隧道养护中，隧道的安全状态评估与计算机方法相结合也不断成为趋势
。
隧道裂缝评价作为安全评估中的很重要的一环，与计算机结合的智能方法将在隧道全寿命养护中发挥巨大作用
。
[0005]层次分析法是美国运筹学家
T L Saaty
在上世纪
70
年代提出的一种实用决策方法
。
这种方法采用数字标度的形式将定量与定性相结合将人的主观判断用数量形式表达和
处理从而提高了决策的有效性
、
可靠性和可行性，在我国的应用很广，但其所提出的1～9标度法有时并不合理
。
[0006]为了规避层次分析法的不合理之处以及秉着简化方法的想法，何金平等在
2001
年提出了乘积标度法，从内在客观性出发来确定一种新的大坝结构实测性态综合评价权重
。
在确定衬砌隧道病害评价的权重时也可以使用这种方法
(
参见：何金平，李珍照，施玉群
.
大坝结构实测性态综合评价中的权重问题
[J].
武汉大学学报
(
工学版
).2001(03)
北大核心
.)。
[0007]乘积标度法的大致思路是，用权重来反映裂缝各个评价指标的相对重要性时，进行两两比较，只设置两个等级，即评价指标
A
与评价指标
B
的重要性只有“相同”或“稍微大”，然后在此基础进行递进乘积分析
。
这样在确定权重时具有更大的灵活性
。
[0008]乘积标度法中“相同”的标度值为
[0009]ω
A
:
ω
B
＝
1:1
[0010]乘积标度法中“稍微大”的标度值为
[0011]ω
A
:
ω
B
＝
1.345:1
[0012]在国内外的规范中，大多对裂缝的长度和宽度做出明确的规定和划分，对于裂缝其余的评价指标有点模糊
。

技术实现思路

[0013]本专利技术所要解决的技术问题在于：针对现有技术中只针对裂缝长度和宽度做出明确划分，并未考虑到其他评价指标，以及各评价指标之间的联系，从而对裂缝评价不准确问题，提供了一种基于乘积标度法的裂纹病害评价方法，采用基于改进乘积标度法的裂缝病害量化诊断新方法，大大提升了隧道中裂缝的诊断效率并给出更加科学的养护建议
。
为了更好地为解决以上技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于乘积标度法的裂纹病害评价方法，包括如下步骤：
[0014]S1、
基于裂缝识别程序针对裂缝图片进行识别，分别获得单条裂缝
、
多条裂缝的各项参数值；
[0015]S2、
针对单条裂缝，预设单条裂缝的评价指标
、
各评价指标的权重值
、
以及分级阈值，根据评价指标的权重，得到单条裂缝的评价标准
F1的计算公式；确定各评价指标的评分，构建单条裂缝评价指标的评价标准；
[0016]针对多条裂缝，分别预设多条裂缝的评价指标
、
各评价指标的权重值
、
以及分级阈值，根据评价指标的权重，得到多条裂缝的综合评价
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于乘积标度法的裂纹病害评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
基于裂缝识别程序针对裂缝图片进行识别，分别获得单条裂缝
、
多条裂缝的各项参数值；
S2、
针对单条裂缝，预设单条裂缝的评价指标
、
各评价指标的权重值
、
以及分级阈值，根据评价指标的权重，得到单条裂缝的评价标准
F1的计算公式；确定各评价指标的评分，构建单条裂缝评价指标的评价标准；针对多条裂缝，分别预设多条裂缝的评价指标
、
各评价指标的权重值
、
以及分级阈值，根据评价指标的权重，得到多条裂缝的综合评价
F
n
的计算公式；根据不同等级分值乘上此等级裂缝占总裂缝数量的百分比之和，得到各评价指标的评分，构建多条裂缝评价指标的评价标准；
S3、
将
S1
中的单条裂缝
、
多条裂缝的各项参数值对应输入至单条裂缝评价指标的评价标准
、
多条裂缝评价指标的评价标准，得到单条
、
多条裂缝健康状态的参考值每一项评价指标的得分；
S4、
根据单条
、
多条裂缝出现的全部数组情况，取升序排列中预设比例处的健康状态的参考值
F
n
的具体数值，分别设置为健康状态的参考值阈值，并划分裂缝病害等级，根据裂缝病害等级给定预设养护方法
。S5、
将
S3
中的单条裂缝
、
多条裂缝评价指标的评分代入评价的计算公式，得到单条裂缝
、
多条裂缝的健康状态的参考值
F
n
，并根据对应的病害等级给定预设养护方法
。2.
根据权利要求1所述的一种基于乘积标度法的裂纹病害评价方法，其特征在于，步骤
S1
中，利用基于
Mask R
‑
CNN
智能算法模型和基于
UNet
智能算法模型的裂缝检测方法，将裂缝图片导入进行识别得出裂缝的各项参数
。3.
根据权利要求1所述的一种基于乘积标度法的裂纹病害评价方法，其特征在于，所述单条裂缝评价指标包括：裂缝长度
、
裂缝宽度
、
裂缝深度
、
裂缝发展性
、
裂缝方向
。4.
根据权利要求1所述的一种基于乘积标度法的裂纹病害评价方法，其特征在于，所述多条裂缝评价指标包括：裂缝长度
、
裂缝宽度
、
裂缝深度
、
裂缝发展性
、
裂缝方向
、
裂缝密度
。5.
根据权利要求3所述的一种基于乘积标度法的裂纹病害评价方法，其特征在于，步骤

【专利技术属性】
技术研发人员：沈才华，苗淼，
申请(专利权)人：南京九维正时智慧城市信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：