[发明专利]融合数值模型与数理统计的道路塌陷风险评估方法及系统

说明书

本发明属于岩土工程技术领域，提供了融合数值模型与数理统计的道路塌陷风险评估方法及系统，考虑了道路下方空洞的实际发育情况，从力学角度构建了塌陷风险指标，根据模型的力学响应情况来评估道路塌陷破坏风险，评估方法合理科学，具有针对性，结果可靠性更高，有助于塌陷灾害风险实时评估系统的搭建。融合了具有良好计算精度的数值模型及具有较高计算效率数学方法，力学响应模型计算速度快，可以满足风险评估需求，为数学分析方法在防灾减灾方向的应用提供了新的思路。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，尤其涉及融合数值模型与数理统计的道路塌陷风险评估方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

城市道路塌陷灾害直接关系人民生命安全，危害重大。工程实践表明，造成塌陷事故关键因素之一是地层中存在大量的隐伏空洞，在老城区尤为突出。空洞的形成和发展具有一定的随机性和动态变化，当发育达到临界点，重车通过时造成塌孔。由于试验成本高、不可逆、研究工况少，道路空洞数值模型已成为开展城市道路塌陷机理研究、风险分析和预报预警的重要分析手段。为了提高结果的可靠性，模型的计算网格往往划分较密集，此时数值模型的计算速度较慢，计算效率较低，难以满足塌陷风险防控需求。

发明人发现，众多风险评估方法中主要采用指标体系法。一方面指标权重赋值主要依靠专家经验，经验性强。另一方面，现有塌陷风险基础性指标体系中指标选取存在不全面、针对性弱等问题，原因在于塌陷诱因存在明显的地域性特征，受限于各地区独特的地形地貌、水文地质状况，以及各个城市地下管线分布、建设年代及运行养护状况的复杂性和差异性，各种风险评估方法的适应范围和可靠性大打折扣。此外没有从力学角度去考虑道路下伏空洞时的实际承载能力，导致评估结果可靠性下降，预警准确率低下，城市灾害精细化防治难以实现。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供融合数值模型与数理统计的道路塌陷风险评估方法及系统，其从力学角度建立评价指标，将数学分析方法融合至塌陷风险评估中，提高评估效率及可靠度，是个重点关注且亟待解决的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供融合数值模型与数理统计的道路塌陷风险评估方法，包括如下步骤：

获取待评估道路的道路设计信息及下方空洞信息；

基于待评估道路的道路设计信息及下方空洞信息和道路响应预测模型，得到有空洞和无空洞时的临界路面响应；

其中，所述道路响应预测模型的构建过程为：结合历史道路破坏事故中实测空洞数据和数值模拟建立多工况道路响应算例库，确定关键力学响应指标，通过回归统计方法，基于多工况道路响应算例库，分别建立有空洞及无空洞时的道路力学响应预测模型；

基于临界路面响应、隐伏空洞路面及正常路面的疲劳开裂寿命得到道路塌陷风险指数，根据道路塌陷风险指数与脱空区预计影响范围评估道路塌陷风险等级，根据风险等级及现场实际情况，确定对应的风险控制对策及建议。

本发明的第二个方面提供融合数值模型与数理统计的道路塌陷风险评估系统，包括：

信息获取模块，用于获取待评估道路的道路设计信息及下方空洞信息；

道路响应预测模型，构建模块用于基于待评估道路的道路设计信息及下方空洞信息和道路响应预测模型，得到有空洞和无空洞时的临界路面响应；

其中，所述道路响应预测模型的构建过程为：结合历史道路破坏事故中实测空洞数据和数值模拟建立多工况道路响应算例库，确定关键力学响应指标，通过回归统计方法，基于多工况道路响应算例库，分别建立有空洞及无空洞时的道路力学响应预测模型；