CN114493295A - 一种盐岩地质下隧道监测项目的确定方法及监测系统 - Google Patents

一种盐岩地质下隧道监测项目的确定方法及监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于隧道监测领域,特别是一种盐岩地质下隧道监测项目的确定方法及监测系统。该方法通过测度函数得到单指标综合测度矩阵,并通过改进层次分析法得到每个指标对应的权重,结合单指标综合测度矩阵得到多指标综合测度矩阵,对多指标综合测度矩阵进行置信度识别得到该段隧道的风险概率指数,并结合该段铁路的历史事故记录得到监测等级该方法可以全面的考量了盐岩地质条件下对隧道后续施工、运营产生影响的因素,同时该方法还考量了在施工过程中发生的历史事故记录,可以得到一个直观的、明确的监测等级;使用者可以基于监测等级确定监测项目以及设置相应的监测系统,在节约成本的同时,还可以保证后续施工和运营的安全。

Description

一种盐岩地质下隧道监测项目的确定方法及监测系统
技术领域
本发明属于隧道监测领域,特别是一种盐岩地质下隧道监测项目的确定方法及监测系统。
背景技术
隧道作为一种优越的区域通道连接形式,缩短了行车里程,节约了资源,改善了行车条件,保护了自然环境,降低了交通事故率,截至2019年底,我国已经成为世界上隧道数量最多、地质条件与施工环境最复杂、隧道结构形式多样化的国家,隧道安全的关注也程度随着我国隧道建设的发展已经上升到了更高的层次,在铁路隧道的施工以及运营过程中,部分线路隧道会出现不同类型的病害,其原因涉及到地质条件,设计,施工,运营维护,原材料等多个方面,各种类型病害对隧道施工的技术难度,结构的稳定性,耐久性,线路平顺度甚至运营安全都产生了不同程度的影响。特别是在隧道穿过地层含盐岩及石膏的情况,铁路隧道的施工与运营受到复杂地形的影响,容易出现塌方、涌水等安全事故隐患。
盐岩遇水具有强烈的喀斯特岩溶特征,隧道开挖后水文地质环境有所改变,地下水将引起易溶的化学沉积层溶蚀,产生溶蚀孔洞,降低隧道基底、围岩的受力条件。二次衬砌背后围岩中的石盐、石膏、硬石膏溶于地下水排走后易形成空洞、裂隙,导致围岩岩体进一步破碎、崩解甚至失稳,强度及自稳性降低,作用于二次衬砌的洞周压力增大,长时间抵抗围岩压力会产生变形、破坏。盐岩的地下水溶液一般对隧道工程的钢筋混凝土结构具有程度不同的化学侵蚀性;同时石盐、石膏、硬石膏的淋滤浸出液对混凝土和钢结构具有强化学侵蚀性。会腐蚀破坏隧道的防水衬砌结构,强度降低,使混凝土衬砌破损如豆腐渣样,在目前的技术条件下,这些病害一旦发生整治难度很大。因此为了预防和整治隧道在盐岩地层中可能存在的这些实际问题,需要对工程中存在的重难点进行针对性的监测和预警部署。
在隧道施工的开挖阶段,为保证施工人员以及施工结构的安全,会将全部的监测项目全部布置直到施工结束;而当隧道施工完毕之后出于成本和现场环境的考虑会选择若干监测项目,如何选择盐岩地层下隧道的监测项目并没有一种客观、统一的选取方法,大多是依靠项目负责人的主观和经验判断;这会导致对盐岩地层下的隧道的监测项目的选取有很大的不确定性,很难保证隧道后续再施工、运营阶段的安全;如果不论该段隧道是否需要,将所有可以监测的项目全部布置,这会导致人力和物力的浪费。
发明内容
本发明的目的在于:解决现有技术中对盐岩地层下的隧道的监测项目的选取有很大的不确定性,很难保证隧道后续施工、运营阶段的安全;提供一种岩地质下隧道监测项目的确定方法及监测系统。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
本发明第一方面提供一种岩盐地质条件下的隧道监测项目确定方法,包括:
S1.获取预先制定好的风险概率指数等级表,并依据所述风险概率指数等级表构造若干测度函数;
S2.获取某段隧道若干评价指标的数值,将所述若干评价指标的数值代入各自的测度函数得到单指标综合测度评价矩阵;
S3.将所述若干评价指标按照重要程度递减排序,并确定排序后相邻评价指标之间的标度;通过标度得到若干评价指标的权重值;将所述权重值代入单指标综合测度评价矩阵得到多指标综合测度评价矩阵;
S4.对所述多指标综合测度矩阵进行置信度识别得到该段隧道的风险概率指数;
S5.获取该段隧道的历史事故记录,并依据所述历史事故记录确定该段隧道的风险后果指数;
S6.根据所述风险概率指数与所述风险后果指数得到该段隧道的监测等级;
S7.依据所述该段隧道的监测等级确定该段隧道的监测项目;
所述单指标综合测度评价矩阵用于表征评价指标位于不同等级的程度;
所述若干评价指标包括:单轴饱和抗压强度、岩石质量指标、自由膨胀率、地下水涌量和强度应力比。
进一步的是,所述若干评价指标包括:一级指标和一级指标下属的二级指标;一级指标包括:岩体特性、不良地质、地下水状态、应力场特征;
岩体特性下属的二级指标包括:单轴饱和抗压强度、岩石质量指标、岩石风化程度;
不良地质下属的二级指标包括:断层破碎带、盐岩发育程度、自由膨胀率;
地下水状态下属的二级指标包括:地下水涌量;
应力场特征下属的二级指标包括:强度应力比。
进一步的是,在所述S3包括:
S300.将一级指标按照重要程度递减的原则进行排序,对比相邻一级指标间的重要程度,确定标度值;并根据重要程度的传递性得到全部一级指标的权重;
S301.当一级指标下属有多个二级指标时,将一级指标下的二级指标按照重要程度递减的原则进行排序,对比相邻二级指标间的重要程度,确定标度值;并根据重要程度传递性得到该一级指标下全部二级指标的权重;将该一级指标的权重值与一级指标下属的二级指标权的权重值相乘得到二级指标在体系中所占的权重;
当一级指标下属仅有一个二级指标时,该一级指标的权重值直接作为该一级指标下属的二级指标在体系中所占的权重;
S302.重复步骤S301得到全部二级指标在体系中所占的权重;
S303.将全部二级指标在体系中所占的权重代入单指标综合测度评价矩阵得到多指标综合测度评价矩阵。
进一步的是,所述S3具体为:n个评价指标x1、x2、…、xn,按重要程度递减的原则对评价指标进行排序,结果为x1≥x2…≥xn,对xk与xk-1进行比较并确定标度值并将对应标度记为γk
并通过:γk=xk-1/xk得到所有相邻评价指标之间的标度值γ1、γ2、…、γn-1;根据重要程度的传递性得到判断矩阵中的其他元素,那么最终权重计算公式为:
Figure BDA0003494442830000041
Wk-1=γkWk(k=n,n-1,...,3,2)
所述多指标综合测度矩阵通过公式:
Figure BDA0003494442830000042
计算,式中i=1,2,…n;k=1,2,…p,wj为评价指标Xj在体系中所占的权重,称μik={ui1,…,uip}为Oi的多指标综合测度评价向量。
进一步的是,所述单指标综合测度评价矩阵为:
Figure BDA0003494442830000043
μijk=μ(Xij∈Ck)用于表示实测值Xij属于第k个评价等级Ck的程度,μ为测度;式中i=1,2,…n;k=1,2,…p。
进一步的是,所述步骤S4中通过公式:
Figure BDA0003494442830000051
对所述多指标综合测度矩阵进行置信度识别。
进一步的是,在步骤S5中所述风险后果指数由该段隧道的历史事故记录中的人员伤亡数量、经济损失、环境影响和延误时间得到。
进一步的是,所述S6具体包括:监测等级指数=风险概率指数×风险后果指数;
并根据所述监测等级指数的大小判断该段隧道的监测等级。
本发明第二方面提供一种岩盐地质条件下隧道的监测系统,所述监测系统的监测项目由上述述的一种岩盐地质条件下的隧道监测项目确定方法得到。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:本发明提供了一种稳定的、全面的岩盐地质条件下隧道监测项目确定方法;该方法全面的考量了盐岩地质条件下对隧道后续施工、运营产生影响的因素,同时该方法还考量了在施工过程中发生的历史事故记录,可以得到一个直观的、明确的监测等级;使用者可以基于监测等级确定监测项目以及设置相应的监测系统,在节约成本的同时,还可以保证后续施工和运营的安全。
附图说明
图1是本发明示例性实施例提出的一种盐岩地质下隧道监测项目的确定方法的流程图;
图2a为本发明示例性实施例提出的岩体质量指标的评价函数;
图2b为本发明示例性实施例提出的地下水渗水量的评价函数;
图2c为本发明示例性实施例提出的单轴饱和抗压强度的评价函数;
图2d为本发明示例性实施例提出的自由膨胀率的评价函数;
图2e为本发明示例性实施例提出的强度应力比的评价函数;
图3a为本发明示例性实施例中监测项目的布置方式示意图a;
图3b为本发明示例性实施例中监测项目的布置方式示意图b;
图3c为本发明示例性实施例中监测项目的布置方式示意图c;
图4为本发明示例性实施例提出一种监测系统的示意图。
图中标记:1-初支背后水压力监测探头、2-围岩压力测试压力盒、3-隔水层、初支压力测试压力盒、4-混凝土应变计、5-钢筋应力测试计、6-地下水探头、7-钢筋混凝土腐蚀监测探头、8-激光静力水准仪监测标靶、9-激光静力水准仪、10-溶蚀空洞测线、100-围岩轮廓线、200-初次支护、300-混凝土隔水结构、400-二次衬砌、600-二衬主筋。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
图1示出了一种岩盐地质条件下的隧道监测项目确定方法,包括:
S1.获取预先制定好的风险概率指数等级表,并依据所述风险概率指数等级表构造若干测度函数;
S2.获取某段隧道若干评价指标的数值,将所述若干评价指标的数值代入各自的测度函数得到单指标综合测度评价矩阵;
S3.将所述若干评价指标按照重要程度递减排序,并确定排序后相邻评价指标之间的标度;通过标度得到若干评价指标的权重值;将所述权重值代入单指标综合测度评价矩阵得到多指标综合测度评价矩阵;
S4.对所述多指标综合测度矩阵进行置信度识别得到该段隧道的风险概率指数;
S5.获取该段隧道的历史事故记录,并依据所述历史事故记录确定该段隧道的风险后果指数;
S6.根据所述风险概率指数与所述风险后果指数得到该段隧道的监测等级;
S7.依据所述该段隧道的监测等级确定该段隧道的监测项目;
所述单指标综合测度评价矩阵用于表征评价指标位于不同等级的程度;
所述若干评价指标包括:单轴饱和抗压强度、岩石质量指标、自由膨胀率、地下水涌量和强度应力比。
所述若干评价指标包括:一级指标和一级指标下属的二级指标;一级指标包括:岩体特性、不良地质、地下水状态、应力场特征;
岩体特性下属的二级指标包括:单轴饱和抗压强度、岩石质量指标、岩石风化程度;
不良地质下属的二级指标包括:断层破碎带、盐岩发育程度、自由膨胀率;
地下水状态下属的二级指标包括:地下水涌量;
应力场特征下属的二级指标包括:强度应力比。
所述S3包括:
S300.将一级指标按照重要程度递减的原则进行排序,对比相邻一级指标间的重要程度,确定标度值;并根据重要程度的传递性得到全部一级指标的权重;
S301.当一级指标下属有多个二级指标时,将一级指标下的二级指标按照重要程度递减的原则进行排序,对比相邻二级指标间的重要程度,确定标度值;并根据重要程度传递性得到该一级指标下全部二级指标的权重;将该一级指标的权重值与一级指标下属的二级指标权的权重值相乘得到二级指标在体系中所占的权重;
当一级指标下属仅有一个二级指标时,该一级指标的权重值直接作为该一级指标下属的二级指标在体系中所占的权重;
S302.重复步骤S301得到全部二级指标在体系中所占的权重;
S303.将全部二级指标在体系中所占的权重代入单指标综合测度评价矩阵得到多指标综合测度评价矩阵。
表1为本实施例中使用的风险概率指数等级表;该表可以由国家铁路局发布的《铁路隧道设计规范》(TB10003-2016)行业标准、《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)和《工程岩体分级标准》(GBT50218-2014)中有关单轴饱和抗压强度(MPa)、岩石质量指标(RQD)、岩石风化程度、断层破碎带、自由膨胀率Fs/%、地下水涌量、强度应力比的相关规定中得到,在盐岩地质下的隧道具有普适性。
其中,单轴饱和抗压强度、岩石质量指标、自由膨胀率、地下水涌量和强度应力比为五项定量指标,可以通过现场量测结合室内试在隧道开挖过程中的数据获得,具体的测量方法可在上述标准中知晓,在此不在赘述;岩石风化程度、断层破碎带和盐岩发育程度为定性指标,可以由技术人员在现场施工过程中参照上述标准进行评估得到。表中的定量指标、定性指标均可以直接转换成测度函数,具体的定量指标的测度函数如图2a、图2b、图2c、图2d、图2e所示。根据风险概率指数等级表得到测度函数为现有技术,在此不再赘述。
表1风险概率指数等级表
Figure BDA0003494442830000091
本发明待评价对象有n个,则待评价的对象的集合表示即可表示为:O={O1,O2,O3,…,On}。
对于某个待评价的对象Oi(i=1,2,…n)有m个单项评价指标:X={X1,X2,X3,…,Xm},如果Xij代表待评价对象Oi的第j个评价指标的实测值,那么Oi={Oi1,Oi2,Oi3,…,Oim}。设每个指标Xij都有R个评价等级,即评价集合可以表示为:U={C1,C2,C3,…,CR},并且设CR(k=1,2,…,R)为第k级评价等级。
本发明所使用的单指标综合测度评价矩阵为:μijk=μ(Xij∈Ck)表示实测值Xij属于第k个评价等级Ck的程度,称μ为未确知测度。矩阵(μijk)m×p为单指标测度评价矩阵如下:
Figure BDA0003494442830000092
本发明所使用的多指标综合测度评价矩阵为:μik=μ(Oi∈Ck)表示待评价对象Oi属于第k个评价等级Ck的取值区间,则:
Figure BDA0003494442830000101
式中(i=1,2,…n;k=1,2,…p),wj为评价指标Xj在体系中所占的权重,μik={ui1,…,uip}为Oi的多指标综合测度评价向量。
本发明对多指标综合测度评价矩阵的结果引入置信度识别理念,设λ为置信度(本实施例中优选为λ=0.6),详见公式(3),由此可以得到风险概率指数。
Figure BDA0003494442830000102
本实施例所使用的改进层次分析法,该方法的使用方法如下:
将n个评价指标x1、x2、…、xn,按重要程度递减的原则对评价指标进行排序,结果为x1≥x2…≥xn,对xk与xk-1与进行比较并确定标度值并将对应标度记为γk,最终得到所有相邻评价指标之间的标度值γ1、γ2、…、γn-1,见式(4)。根据重要程度的传递性得到判断矩阵中的其他元素,那么最终权重计算如式(5)、(6)所示。表2示出了本实施例中使用的各标度含义。
γk=xk-1/xk 式(4)
表2标度含义表
γi 说明 γi 说明
1.0 x<sub>k-1</sub>比x<sub>k</sub>同样重要 1.6 x<sub>k-1</sub>比x<sub>k</sub>强烈重要
1.2 x<sub>k-1</sub>比x<sub>k</sub>稍微重要 1.8 x<sub>k-1</sub>比x<sub>k</sub>极端重要
1.4 x<sub>k-1</sub>比x<sub>k</sub>明显重要 1.1 1.3 1.5 1.7 中间值
Figure BDA0003494442830000103
Wk-1=γkWk(k=n,n-1,...,3,2) 式(6)
风险后果指数,可以根据不同风险类型后果采用不同评价等级,将发生风险后果的事故所造成的损失或不利后果等级分成5个级别。本实施例使用的一种风险后果指数分级表如表3所示。
表3风险后果指数分级表
Figure BDA0003494442830000111
表中:F=死亡人数SI=重伤人数MI=轻伤人数;
监测等级指数=风险概率指数×风险后果指数,本实施例提出的监测等级指数划分表如表4所示
表4监测等级指数划分表
Figure BDA0003494442830000112
监测项目可以为围岩与初支间接触压力、隔水层与二衬间接触压力、初支钢筋应力、初支混凝土应变、二衬钢筋应力、二衬混凝土应变、初支、隔水层及二衬混凝土钢筋腐蚀、各测点位置水压力、隧底溶蚀空洞、地下水矿化度和隧底变形中的一种或多种。使用人员可以通过监测等级并根据监测项目布置原则表,布置必须监测的项目;同时使用人员也可以根据实际现场情况从可选项目中选取若干监测项目布置。监测项目布置原则表如表5所示。
表5监测项目布置原则表
Figure BDA0003494442830000113
Figure BDA0003494442830000121
通过本发明提出的方法得到的监测项目可以通过以下方式布置:图3a、图3b、图3c示出了一种根据本发明提出发方法得到的监测项目的布置方式。
围岩与初支间的接触压力与所述隔水层与二衬间接触压力,均选用双膜式土压力计、自动化数据采集仪进行接触压力信号采集,围岩压力测试压力盒2与隔水层、初支压力测试压力盒3布设于初支背后拱顶中心处、初支背后左右拱腰处、初支背后左右边墙处、初支背后左右拱脚处、初支背后仰拱中心处;
二衬钢筋应力,可以选用钢筋应力测试计5、自动化数据采集仪,进行钢筋应力数据采集,布设于二衬内侧和外侧拱顶中心处、二衬内侧和外侧左右拱腰处、二衬内侧和外侧左右边墙处、二衬内侧和外侧左右拱脚处、二衬内侧和外侧仰拱中心处。
二衬混凝土应变,可以选用混凝土应变计4、自动化数据采集仪进行混凝土应变数据采集,布设于二衬内侧和外侧拱顶中心处、二衬内侧和外侧左右拱腰处、二衬内侧和外侧左右边墙处、二衬内侧和外侧左右拱脚处、二衬内侧和外侧仰拱中心处。
初支、隔水层及二衬混凝土钢筋腐蚀选用复合探头、自动化数据采集仪进行数据采集,钢筋混凝土腐蚀监测探头7布设于拱顶中心处二衬内、初支内及初支背后,左右拱腰处二衬内、初支内及初支背后,左右边墙处二衬内、初支内及初支背后,左右拱脚处二衬内、初支内及初支背后,仰拱中心处二衬内、初支内及初支背后;具体的采集内容包括:
(1)初支、隔水层及二衬混凝土内Cl-浓度、pH值和电阻:通过长效参比电极、氯离子选择电极和金属氧化物pH电极,监测混凝土在水体和CO2侵蚀下碳化深度以及Cl-含量;
(2)通过交流阻抗腐蚀监测技术,监测初支钢架及二衬钢筋自腐蚀电位及腐蚀速率;
针对各测点位置水压力时,可以选用孔隙水压力计、自动化数据采集仪进行各测点位置水压力采集,初支背后水压力监测探头1的安放位置如图3a所示。
针对隧底溶蚀空洞,可以选用分布式光缆、光纤解调仪,进行不同位置应变和温度信号的采集,溶蚀空洞测线10的布置如图3c中所示。
针对地下水矿化度,可以选用电导率传感器进行监地下水电导率的数据采集,进而得到地下水矿化度;地下水探头6的安放位置如图3a中所示。
针对隧底变形监测,可以选用激光水准变形监测仪进行隧底变形的数据采集,激光静力水准仪监测标靶8与激光静力水准仪9的安放位置如图3c所示。
上述数据采集仪可以包括无线采集仪主站与无线采集仪从站,无线采集仪从站通过数据传输网络与无线采集仪主站连接;无线采集仪从站通过有线网络连接上述各种数据采集设备。
上述数据传输网络,可以为运营商网络和/或光缆将现场采集的数据信息传输到监测中心系统。
所述监测中心系统主要包括硬件设备与软件系统。所述硬件设备包括服务器、存储设备、网络及安全设备、监测终端等,所述软件系统包括操作系统、数据库、业务应用软件等。
所述中心系统具有实时接收、解析、存储监测数据等功能,能确保监测数据的时效性与针对性。
所述中心系统可以实现海量监测数据的集中存储、多用户高并发访问、冗余同步、负载均衡,满足TB级海量监测数据存储与访问要求。
所述中心系统可对监测数据滤波处理、对比分析,趋势分析、相关性分析,建立预警或预报模型,实现预警和报警信息发布。
所述中心系统具有资料文档等非结构化数据存储与访问功能,满足三维模型/倾斜摄影/工程设计文档、图纸及维养信息的存储与远程访问使用需求。
所述中心系统提供数据存储与读取统一访问接口,预留摄影测量及三维建模内部接口、Http/Webservice/socket接口,满足与其它信息系统互联互通、联动管理需求。
所述中心系统可实时监控现场设备(传感器、采集仪、传输设备)运行状态,实现数据异常判识,状态自诊断的功能。
所述中心系统具有多用户高并发访问自动负载均衡、大数据压缩网络传输、故障自动诊断与切换功能,确保系统稳定性与可靠性。在本实施例的一些优选的实施方式中,上述中心系统还具有数据备份与还原功能,当设备故障时系统可快速恢复,保障系统稳定运行。在本实施例的一些优选的实施方式中,中心系统具有状态自检功能,可实时监控中心服务器、磁盘阵列机、网络等设备的运行状态,可根据资源利用情况,自动迁移负荷重的应用业务,实现服务器资源平衡利用,确保系统稳定运行,同时支持服务器与存储设备在线扩展与业务快速部署。
在本实施例的一些优选的实施方式中,上述中心系统可提供客户端软件及手机移动端小程序,便于施工及运营单位实时掌握监测数据、工点安全状态、设备运行状态等信息,并按季向用户提供观测报告,当数据稳定时按半年提供。
所述中心系统的预警分Ⅲ~Ⅰ共3个等级,分别以绿、黄、红3个色调表示。其中Ⅲ(绿)级表示结构“正常”,无需处理;Ⅱ(黄色)级表示超出设计安全度范围“预警”,需查找原因分析并采取应对措施;Ⅰ(红色)级表示存在结构破坏影响行车安全风险“报警”,需查找原因分析并采取加固措施。一种使用本发明提出的方法确定监测项目的监测系统示意图如图4所示。
实施例2
根据不良地质分布情况,选取某隧道DK505+200~DK505+220、DK505+300~DK505+320、DK505+520~DK505+540三处里程区段进行监测等级划分。隧道各区段评价指标见表6。
表6隧道各区段评价指标
Figure BDA0003494442830000151
对该区段隧道使用本发明提出的方法,评估它的监测等级,以及确该段隧道的监测项目。
一级指标排序:x1=不良地质>x2=岩体特性>x3=地下水特征>x4=应力场特征。
一级指标标度确定:γ1=x1/x2=1.2;γ2=x2/x3=1.8;γ3=x3/x4=1.2
γ1γ2γ32γ33=5.952
应力场特征权重:w4=1/(1+5.952)=0.144
地下水特征权重:w3=γ3×w4=0.173
岩体特性权重:w2=γ2×w3=0.311
不良地质权重:w1=γ1×w2=0.373
指标权重计算过程相似,以不良地质指标权重计算为例,其他二级指标权重结果如表6所示。
本领域的专家,参考该段路线的资料并进行分析后得到如下不良地质指标排序:x11=盐岩发育程度>x12=断层破碎带影响>x13=自由膨胀率。
一级指标标度确定:γ1=x11/x12=1.2,γ2=x11/x12=1.8
γ1γ22=3.96
自由膨胀率权重:w13=1/(1+3.96)=0.202
断层破碎带权重:w12=γ2×w13=0.363
盐岩发育程度权重:w13=γ1×w12=0.435
具体各指标的权重计算结果如表7所示:
表7指标权重计算结果
Figure BDA0003494442830000161
以该隧道DK505+200~DK505+220里程区段作为监测等级计算示例,过程如下:
根据表7和如图2a、图2b、图2c、图2d、图2e所示的测度函数可以确定各隧道区段评价指标值确定单指标测度矩阵:
Figure BDA0003494442830000162
根据前文权重计算结果该隧道各指标权重矩阵如下:
w={0.162,0.135,0.075,0.147,0.105,0.058,0.173,0.144}
多指标测度矩阵:μik=(μijk)8×5*w={0.267,0.647,0.058,0.028,0}
本实施例中使用的取置信度优选为λ≥0.6,根据该隧道DK505+200~
DK505+220里程区段的指标综合测度评价向量和置信度识别准则,从小到大,0.267+0.647>0.6,故该区段风险概率指数等于2。
同理求得其他区段风险概率指数,并根据本实施例中的风险后果指数等级表确定隧道各区段风险后果指数,进而求得该隧道各区段监测等级。其中该隧道施工期间DK344+200~DK344+220里程区段发生较为严重的涌水事件,造成较大的财产损失,所以该里程区段风险后果指数取值为4。具体的各隧道区段的风险概率指数计算结果如表8所示;
表8风险概率指数计算结果
隧道区段 风险概率指数 风险后果指数 监测等级
DK505+200~DK505+220 2 4 C
DK505+300~DK505+320 2 2 B
DK505+520~DK505+540 1 2 A
所选取隧道DK505+200~DK505+220、DK505+300~DK505+320、DK505+520~DK505+540三个区段的监测等级分别为C、B、A。
根据铁路隧道健康监测项目布置原则表C等级必须进行健康监测,所以DK505+200~DK505+220需要设计健康监测断面、布置监测内容;DK505+300~DK505+320监测等级为B,经过专家评估讨论后不进行监测;DK505+520~DK505+540的监测等级为A,无需进行监测。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种岩盐地质条件下的隧道监测项目确定方法,其特征在于,包括:
S1.获取预先制定好的风险概率指数等级表,并依据所述风险概率指数等级表构造若干测度函数;
S2.获取某段隧道若干评价指标的数值,将所述若干评价指标的数值代入各自的测度函数得到单指标综合测度评价矩阵;
S3.将所述若干评价指标按照重要程度递减排序,并确定排序后相邻评价指标之间的标度;通过标度得到若干评价指标的权重值;将所述权重值代入单指标综合测度评价矩阵得到多指标综合测度评价矩阵;
S4.对所述多指标综合测度矩阵进行置信度识别得到该段隧道的风险概率指数;
S5.获取该段隧道的历史事故记录,并依据所述历史事故记录确定该段隧道的风险后果指数;
S6.根据所述风险概率指数与所述风险后果指数得到该段隧道的监测等级;
S7.依据所述该段隧道的监测等级确定该段隧道的监测项目;
所述单指标综合测度评价矩阵用于表征评价指标位于不同等级的程度;
所述若干评价指标包括:单轴饱和抗压强度、岩石质量指标、自由膨胀率、地下水涌量和强度应力比。
2.根据权利要求1所述的一种岩盐地质条件下的隧道监测项目确定方法,其特征在于,所述若干评价指标包括:一级指标和一级指标下属的二级指标;一级指标包括:岩体特性、不良地质、地下水状态、应力场特征;
岩体特性下属的二级指标包括:单轴饱和抗压强度、岩石质量指标、岩石风化程度;
不良地质下属的二级指标包括:断层破碎带、盐岩发育程度、自由膨胀率;
地下水状态下属的二级指标包括:地下水涌量;
应力场特征下属的二级指标包括:强度应力比。
3.根据权利要求2所述的一种岩盐地质条件下的隧道监测项目确定方法,其特征在于,在所述S3包括:
S300.将一级指标按照重要程度递减的原则进行排序,对比相邻一级指标间的重要程度,确定标度值;并根据重要程度的传递性得到全部一级指标的权重;
S301.当一级指标下属有多个二级指标时,将一级指标下的二级指标按照重要程度递减的原则进行排序,对比相邻二级指标间的重要程度,确定标度值;并根据重要程度传递性得到该一级指标下全部二级指标的权重;将该一级指标的权重值与一级指标下属的二级指标权的权重值相乘得到二级指标在体系中所占的权重;
当一级指标下属仅有一个二级指标时,该一级指标的权重值直接作为该一级指标下属的二级指标在体系中所占的权重;
S302.重复步骤S301得到全部二级指标在体系中所占的权重;
S303.将全部二级指标在体系中所占的权重代入单指标综合测度评价矩阵得到多指标综合测度评价矩阵。
4.根据权利要求3所述的一种岩盐地质条件下的隧道监测项目确定方法,其特征在于,所述S3具体为:n个评价指标x1、x2、…、xn,按重要程度递减的原则对评价指标进行排序,结果为x1≥x2…≥xn,对xk与xk-1进行比较并确定标度值并将对应标度记为γk
并通过:γk=xk-1/xk得到所有相邻评价指标之间的标度值γ1、γ2、…、γn-1;根据重要程度的传递性得到判断矩阵中的其他元素,那么最终权重计算公式为:
Figure FDA0003494442820000031
Wk-1=γkWk(k=n,n-1,...,3,2)
所述多指标综合测度矩阵通过公式:
Figure FDA0003494442820000032
计算,式中i=1,2,…n;k=1,2,…p,wj为评价指标Xj在体系中所占的权重,称μik={ui1,…,uip}为Oi的多指标综合测度评价向量。
5.根据权利要求2所述的一种岩盐地质条件下的隧道监测项目确定方法,其特征在于,所述单指标综合测度评价矩阵为:
Figure FDA0003494442820000033
μijk=μ(Xij∈Ck)用于表示实测值Xij属于第k个评价等级Ck的程度,μ为测度;式中i=1,2,…n;k=1,2,…p。
6.根据权利要求2所述的一种岩盐地质条件下的隧道监测项目确定方法,其特征在于,所述步骤S4中通过公式:
Figure FDA0003494442820000034
对所述多指标综合测度矩阵进行置信度识别。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种岩盐地质条件下的隧道监测项目确定方法,其特征在于,在步骤S5中所述风险后果指数由该段隧道的历史事故记录中的人员伤亡数量、经济损失、环境影响和延误时间得到。
8.根据权利要求7所述的一种岩盐地址条件下的隧道监测项目确定方法,其特征在于,所述S6具体包括:监测等级指数=风险概率指数×风险后果指数;
并根据所述监测等级指数的大小判断该段隧道的监测等级。
9.一种岩盐地质条件下隧道的监测系统,其特征在于,所述监测系统的监测项目由权利要求1至8任意一项所述的一种岩盐地质条件下的隧道监测项目确定方法得到。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117708488A (zh) * 2024-02-02 2024-03-15 交通运输部公路科学研究所 一种公路隧道体系功能水平的评价方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6151029A (en) * 1997-08-22 2000-11-21 Seiko Epson Corporation Texture mapping with improved technique for selecting an appropriate level in filtered representations of the texture
CN106920040A (zh) * 2017-03-01 2017-07-04 西南交通大学 基于模糊层次分析的高速公路隧道交通事故风险评估方法
CN112836995A (zh) * 2021-03-09 2021-05-25 山东科技大学 一种基于未确知-熵权法的断层活化突水危险性评价方法
CN113962003A (zh) * 2021-10-25 2022-01-21 中铁二院工程集团有限责任公司 一种隧道围岩大变形评估方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6151029A (en) * 1997-08-22 2000-11-21 Seiko Epson Corporation Texture mapping with improved technique for selecting an appropriate level in filtered representations of the texture
CN106920040A (zh) * 2017-03-01 2017-07-04 西南交通大学 基于模糊层次分析的高速公路隧道交通事故风险评估方法
CN112836995A (zh) * 2021-03-09 2021-05-25 山东科技大学 一种基于未确知-熵权法的断层活化突水危险性评价方法
CN113962003A (zh) * 2021-10-25 2022-01-21 中铁二院工程集团有限责任公司 一种隧道围岩大变形评估方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周航等: "基于组合赋权和未确知测度的深埋隧道岩爆危险性评价——以川藏铁路桑珠岭隧道为例" *
穆成林等: "基于组合赋权–未确知测度理论的围岩稳定性评价" *
翟强: "基于未确知测度理论的隧道施工瓦斯灾害风险评价" *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117708488A (zh) * 2024-02-02 2024-03-15 交通运输部公路科学研究所 一种公路隧道体系功能水平的评价方法
CN117708488B (zh) * 2024-02-02 2024-04-19 交通运输部公路科学研究所 一种公路隧道体系功能水平的评价方法

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