[发明专利]基于多源信息融合的隧道地质综合超前预报方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道地质领域，特别是涉及一种基于多源信息融合的隧道地质综合超前预报方法。

背景技术

隧道地质灾害严重制约着隧道的设计、施工、工期和造价。如何准确预报隧道施工过程中是否会存在富水带、断层破碎带及溶洞暗河等不良地质，已成为隧道施工过程中亟待解决的关键问题，它将对减少隧道施工过程中的盲目性，实现安全快速施工有着重要指导作用。

综合超前地质预报思想早已提出，但大部分情况下还是停留在常用预报方法简单组合混搭阶段。隧道地质综合超前预报过程，实际上是根据已经获取的大量多元信息，即地质信息、物探资料，对隧道未开挖的地质情况进行预报，为此人们逐渐探索能够融合多方面信息的综合预报方法，但目前仍处于初级阶段。当前综合预报过程依然属于经验预报，过度依赖于专业预报人员，缺乏其内在联系和作用协调机制，未针对隧道洞身不良地质预测建立科学综合分析体系。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于多源信息融合的隧道地质综合超前预报方法，它能融合宏观地质分析、洞内地质调查、TSP法、陆地声呐法、瞬变电磁法、地质雷达法多种单一预报方法结果，模拟多专家分析决策过程。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于多源信息融合的隧道地质综合超前预报方法，包括以下步骤：

(1)资料准备：信号预处理和特征参数提取，

(2)根据宏观地质预报结果构造可能出现的不良地质识别框架，

(3)将单一预报方法的预报结果视为证据，对每个证据赋基本概率值，

所述构造单一证据赋基本概率值的方法包括将模式识别结果转换为基本概率值、由领域专家主观赋值、引入基于区间数的欧氏距离得到各证据的基本概率值，

所述将模式识别结果转换为基本概率值具体是指将典型岩溶不良地质体探地雷达预报结果的模式识别测度值归一化后转换为基本概率值，

所述由领域专家主观赋值具体包括两种方式：第一种为将宏观地质预报专家系统推理结论的可信度转换为基本概率值，第二种为在实测数据的基础上借助专家经验得到证据基本概率值，

(4)通过引入修正系数来对证据源进行修正，所述引入修正系数来对证据源进行修正包括根据已有先验知识获取、由证据间相似度换算，

所述根据已有先验知识确定修正系数是指综合考虑了每种预报方法特点、现场探测条件、解译方法及预报人员水平四方面因素后给出的修正系数，

(5)根据登普斯特证据合成法则，按“宏观预报→洞内地质分析→长距离物探→短距物探”步骤，逐层合成修正后的各证据源，得出多个证据联合作用下的组合概率值。

(6)根据信度占优准则确定成最终的预报结论，

所述信度占优准则具体指：首先根据多个证据联合作用下的组合概率值，得到组合证据源对识别框架Θ中所有可能出现的不良地质情况的信度区间[Bel_j,pl_j]，以及证据源的不确定度Wm(Θ)，然后按以下规则确定最终预报结论F_c：

规则1：

规则2：Wm(Θ)<ε₁

规则3：Bel(F_c)-Bel(F_j)>ε₂

规则4：Bel(F_c)>Wm(Θ)

参数ε₁，ε₂需要根据实际情况合理选择。

所述单一预报方法具体指：宏观地质分析、洞内地质调查、TSP法、陆地声呐法、瞬变电磁法、地质雷达法。

所述单一预报方法的基本概率值修正系数确定标准如下：

宏观地质分析法，一般情况下修正系数取值范围为0.5～0.7，与地质分析人员水平以及地质资料完备程度因素有关，当为隧道地质专家且已有地质资料十分完备时修正系数取大值；

TSP法或陆地声呐法，一般情况下修正系数取值范围为0.6～0.8，与探测解译技术人员水平以及现场探测环境因素有关，当技术人员为领域专家且现场探测环境好时修正系数取大值。当采用洞内外探测或其他辅助方法相互验证时，修正系数取值可进一步提高；