[发明专利]一种隧道及地下工程危岩落石风险的多指标可拓评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道及地下工程危岩落石风险的多指标可拓评价方法。

背景技术

随着国家“十二五”等战略科技发展的规划，隧道及地下工程涉及交通工程(铁路、公路隧道)、水利水电工程(输水隧洞、地下厂房)等一系列重要工程领域已成为国家重大基础设施工程建设的重要组成部分，而重大工程建设的重心正逐渐向地形地质极端复杂的西部山区转移，建设过程中所面临的边坡危岩体崩塌是隧道建设中的一种主要地质灾害。西部山区许多隧道进出口的边、仰坡高陡，地质条件恶劣，在雨水及地震等自然灾害的作用下，常产生崩塌落石。因而，如何准确评价隧道边坡危岩体崩塌的灾害风险，成为分析与解决问题的关键。

然而，目前国内学者在风险分析与评估方面的研究工作基本处于探索发展阶段，在风险评估过程中，常常忽略了地下工程地质条件的复杂性和不确定性，并且大多数评估方法仅能给出定性或半定量的分析结果，无法给出灾害等级对应的发生概率。

发明内容

本发明为克服现有技术存在的不足，本发明公开了一种隧道及地下工程危岩落石风险的多指标可拓评价方法。

所述的隧道及地下工程危岩落石风险的多指标可拓评价方法，包括以下步骤：

步骤一：根据诱发边坡危岩体崩塌发生的主要因素，建立危岩落石风险评估指标体系；

步骤二：结合具体工程实际情况和前人研究，建立危岩落石风险评估的分级标准，确定危岩落石风险评估等级；

步骤三：对评估指标参数进行量化或修正，即将定性指标归一化、标量化处理，用数值的形式对定性评价标准进行一定程度的描述；

步骤四：建立经典域、节域与待评物元，建立待评危岩物元的可拓模型；

步骤五：收集待评危岩数据，采用简单关联函数法确定各个风险评估指标的权重，计算待评危岩物元的关联函数值；

步骤六：对危岩落石风险进行评估，计算待评物元的等级变量特征值，得出隧道洞口段待评危岩崩塌落石风险等级。

进一步的，所述步骤一中，针对隧道及地下工程中的危岩落石地质灾害，获得诱发灾害发生的主要因素。隧道危岩体崩塌落石的影响因素多且较复杂，可分为工程因素和地质因素，综合考虑危岩体崩塌落石风险的各种影响因素，选择其中最具典型的影响因素，建立危岩落石风险评估指标体系。

进一步的，所述步骤一中，综合考虑危岩体地质灾害的诸多影响因素，针对地质因素对隧道危岩体落石进行评价，即从落石特征、边坡条件、自然环境三个方面对隧道明洞进行危岩落石风险评价，具体地，这三个方面可以细分为10个评估指标：落石形状、危岩形式、落石高度、边坡坡度、边坡形状、边坡岩性、岩石风化程度、落石直径、日最大降雨量以及坡表植被覆盖情况。

进一步的，所述步骤二中，根据前人总结出的风险评价等级以及现场地质条件与工程情况具体确定其相应的评价标准将危岩落石风险等级定为极低风险(Ⅰ)、低风险(Ⅱ)、中等风险(Ⅲ)、高风险(Ⅳ)与极高风险(Ⅴ)五类。

进一步的，所述步骤三中，在进行隧道危岩体崩塌落石危险评估时，需要对某些评估指标参数进行量化或修正，即根据以往研究资料，将定性指归一化、标量化处理，用数值的形式进行一定程度的描述。具体地，利用连续性语言标尺对定性标准进行逐一量化。

所述步骤三中，鉴于评估指标单位不同，利用归一化方法进行无量纲化处理，采用极差化的方法进行处理，将危岩体落石危险评估指标的标准等级具体数值转化为各个指标占评价等级范围的比例，将具体工程情况依据归一化评价标准进行逐一计算，确定各个评估指标所隶属的等级，以确定待评指标归一化后的具体数值。若计算后的数值越大，风险性越低，对安全越有利，采用下式计算：

若计算后的数值越大，风险性越高，对安全越不利，则采用下式计算：

式中：c_i'为量纲为一的量化后第i因素的评价标准值，c_imax为第i因素的最大评价标准值，c_imin为第i因素的最小评价标准值。

所述步骤四中，建立经典域、节域与待评物元，建立待评危岩物元的可拓模型。物元是形式化描述事物的基本元，它由事物特征的名称及相应的量值构成的有序的三元组表示。给定特征c，它的量值的取值范围称为c的量域，也叫节域。特征的量域的一部分称为量值域，也叫经典域。

所述步骤五中，在实际风险评价过程中，各评估指标的权重随实际工程具体数据和标准发生变化，因此采用简单关联函数法确定各个风险评估指标的权重。具体地，假设：