理想點(diǎn)法在隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)中的應(yīng)用

孫彥峰

(河南省核工業(yè)地質(zhì)局， 河南 信陽 464000)

?

理想點(diǎn)法在隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)中的應(yīng)用

孫彥峰

(河南省核工業(yè)地質(zhì)局， 河南 信陽 464000)

隧道塌方是工程中常見的地質(zhì)災(zāi)害，對其發(fā)生的可能性及其風(fēng)險(xiǎn)分級評價(jià)一直是工程界的難題之一。針對理想點(diǎn)法的基本原理，建立基于理想點(diǎn)法的隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)模型。在綜合考慮影響隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)因素的基礎(chǔ)上，選取巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度等12個(gè)具有代表性的影響因素作為隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，根據(jù)既定體系確定相應(yīng)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，建立一種新的隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型。利用2個(gè)典型隧道樣本對本文模型進(jìn)行驗(yàn)證，評價(jià)結(jié)果與隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)等級基本一致，與云模型理論得到的隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果也相近，且該方法簡單、直觀、可操作性強(qiáng)。

隧道塌方； 理想點(diǎn)法； 熵權(quán)法； 風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

0 引言

伴隨著我國公路建設(shè)的發(fā)展高峰，通山隧道等工程被越來越多地修建，而隧道塌方是上述工程中常見的地質(zhì)災(zāi)害，往往會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡以及工期延誤等，對隧道的防塌、防治工作進(jìn)行安全評估具有重要意義[1]。

目前，隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的研究成果眾多，如： 曹文貴等[2]將集對分析方法引入到隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中，篩選了影響塌方的主要影響因素，針對評價(jià)指標(biāo)中確定與不確定信息并存的特點(diǎn)，根據(jù)集對分析理論給出評價(jià)結(jié)果；周宗青等[3]運(yùn)用地質(zhì)調(diào)查方法建立了隧道塌方的風(fēng)險(xiǎn)模糊層次評價(jià)模型，同時(shí)結(jié)合施工過程中獲取的動(dòng)態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)評估；楊光等[4]將云模型理論引入到隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中，借助云模型理論可以實(shí)現(xiàn)定性、定量轉(zhuǎn)換的優(yōu)勢，采用最大綜合確定度給出隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)等級；何美麗等[5]將未確知測度模型引入到隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中，建立了隧道塌方與其影響因子之間的未確知系統(tǒng)，采用6個(gè)實(shí)測因子作為風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系，并將評價(jià)結(jié)果與工程實(shí)際情況進(jìn)行對比；蘇永華等[6]針對傳統(tǒng)方法中指標(biāo)賦權(quán)方法的不足，引入粗糙集重心理論進(jìn)行改進(jìn)，選取六大塌方風(fēng)險(xiǎn)因素結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證；此外經(jīng)過眾多學(xué)者的不懈努力得到了大量的研究成果，如模糊層次分析[7]、多級模糊綜合評判[8]、突變理論[9]、屬性識別模型[10]、事故樹分析[11]、時(shí)空預(yù)測模型[12]等。上述方法對隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的研究進(jìn)展起到了重要的推動(dòng)作用，但是由于理論自身的缺陷或受制于客觀條件皆不能很好地用于工程實(shí)際中，難以準(zhǔn)確反映隧道塌方的孕育機(jī)制，故有必要尋找新的隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法。

理想點(diǎn)法屬于多因子綜合評價(jià)方法，能同時(shí)進(jìn)行多個(gè)對象的綜合考核，并確定待評價(jià)對象所屬類別，該方法簡便、直觀，無須建立復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，從理想狀態(tài)出發(fā)，尋求隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)等級的所屬類別，使得隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)等級的確定更為客觀、合理。目前該方法已被廣泛應(yīng)用于瀝青路面性能評價(jià)[13]、梯級水電站優(yōu)化調(diào)度[14]、泥石流危險(xiǎn)度研究[15]、專家水平判斷研究[16]、魚雷費(fèi)效評估[17]、土地利用規(guī)劃方案評價(jià)[18]等相關(guān)領(lǐng)域，此外文獻(xiàn)[19-22]分別建立了基于理想點(diǎn)法的隧道圍巖分類模型和基于理想點(diǎn)法的巖爆烈度分級預(yù)測模型，模型可以較好地給出圍巖分類結(jié)果和巖爆烈度預(yù)測等級。基于此，本文將理想點(diǎn)法運(yùn)用到隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中，選取12個(gè)影響因子作為本次隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的指標(biāo)體系，將隧道塌方失穩(wěn)險(xiǎn)情預(yù)警等級劃分為4級，構(gòu)建基于理想點(diǎn)法的隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，最后通過工程實(shí)例加以驗(yàn)證。

1 基本理論

1.1 理想點(diǎn)法

理想點(diǎn)法作為一種多指標(biāo)綜合評判方法，其首要目標(biāo)是通過建立隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的指標(biāo)體系，確定各評價(jià)指標(biāo)的相對權(quán)重，在此基礎(chǔ)上定義一種模，也就是m維歐式空間(Euclidean space)中的一個(gè)點(diǎn)，在此定義下，確定一個(gè)盡可能靠近理想點(diǎn)的點(diǎn)，使得該點(diǎn)與反理想點(diǎn)評估函數(shù)之間的距離最遠(yuǎn)，與正理想點(diǎn)評估函數(shù)之間的距離最近，之后，采用理想點(diǎn)貼近度對隧道的塌方風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估，給出評價(jià)結(jié)果。該方法的具體流程分為4個(gè)步驟。

1.1.1 隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

X={x1,x2,…,xn}[W1,W2,…,Wn]T。

(1)

1.1.2 理想點(diǎn)和反理想點(diǎn)

在常規(guī)評價(jià)指標(biāo)中，評價(jià)指標(biāo)一般可歸納為正指標(biāo)和逆指標(biāo)2種類型，對于正指標(biāo)其量值越大意味著對評價(jià)結(jié)果越危險(xiǎn)，對于逆指標(biāo)其量值越小意味著評價(jià)結(jié)果越危險(xiǎn)。根據(jù)上述正指標(biāo)和逆指標(biāo)的意義可以定義理想點(diǎn)和反理想點(diǎn)。

評價(jià)指標(biāo)屬于正指標(biāo)：

(2)

評價(jià)指標(biāo)屬于逆指標(biāo)：

(3)

1.1.3 理想點(diǎn)函數(shù)構(gòu)建

評價(jià)指標(biāo)與理想點(diǎn)間的距離即為理想點(diǎn)函數(shù)。評價(jià)指標(biāo)與正理想點(diǎn)之間的距離越小，與反理想點(diǎn)之間的距離越大，則表明評價(jià)指標(biāo)越優(yōu)。基于此，在n維空間可以定義模：

(4)

理想點(diǎn)函數(shù)一般采用歐式距離和閔可夫斯基(Minkowski)距離。當(dāng)采用閔可夫斯基距離時(shí)，評價(jià)指標(biāo)與正理想點(diǎn)之間的距離

(5)

評價(jià)指標(biāo)與負(fù)理想點(diǎn)之間的距離

(6)

式中： 一般根據(jù)實(shí)際情況需要確定P的值。當(dāng)P=1時(shí)，評價(jià)指標(biāo)與理想點(diǎn)(負(fù)理想點(diǎn))間的距離就是絕對距離或海明距離；當(dāng)P=2時(shí)，評價(jià)指標(biāo)與理想點(diǎn)(負(fù)理想點(diǎn))間的距離就是歐式距離；當(dāng)P=時(shí)，評價(jià)指標(biāo)與理想點(diǎn)(負(fù)理想點(diǎn))間的距離就是切比雪夫距離。當(dāng)P為偶數(shù)，所有指標(biāo)與理想點(diǎn)的距離均為正值，各影響因素的作用疊加后會(huì)一味疏遠(yuǎn)評價(jià)問題與理想點(diǎn)的距離；當(dāng)P為奇數(shù)，則指標(biāo)與理想點(diǎn)的距離可能為正也可能為負(fù)，各影響因素的作用疊加后依據(jù)評價(jià)指標(biāo)具體數(shù)值可能疏遠(yuǎn)也可能拉近待評價(jià)問題與理想點(diǎn)的距離。對于隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)問題，P取奇數(shù)更能真實(shí)地反映各影響因素的共同作用，因此本文實(shí)際計(jì)算過程中取與作為正理想點(diǎn)和反理想點(diǎn)，其取值為minfi(x)或maxfi(x)，根據(jù)隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系可知，各指標(biāo)實(shí)測值fi(x)是不可能為0的。基于此，本文在實(shí)際處理過程中，當(dāng)與遇到為0的情形時(shí)，就參考該指標(biāo)的實(shí)際取值范圍的上、下限值進(jìn)行擬定，避免出現(xiàn)分母為0的情形。

1.1.4 理想點(diǎn)貼近度

根據(jù)理想點(diǎn)函數(shù)確定評價(jià)指標(biāo)與理想點(diǎn)距離后，理想點(diǎn)貼近度

T=D2/(D1+D2)。

(7)

式中： 0≤T≤1，貼近度T的量值越大，則表示與理想點(diǎn)的距離越小，與反理想點(diǎn)的距離越大，反之亦然。

1.2 熵權(quán)法

熵權(quán)法作為一種客觀賦權(quán)法，其原理較為簡單，已被廣泛應(yīng)用于權(quán)重求解中，熵權(quán)法通過建立評價(jià)指標(biāo)的矩陣來計(jì)算各指標(biāo)的熵值，熵值越大表明該指標(biāo)提供的有效信息越少，熵值越小，表明提供的有效信息越多，故熵權(quán)法可以根據(jù)評價(jià)指標(biāo)的熵值大小對其進(jìn)行賦權(quán)，熵值越大，權(quán)重越小，反之亦然。熵權(quán)法得出的結(jié)果客觀公正，人為干涉少，能較為準(zhǔn)確地反映各指標(biāo)的實(shí)際情況，因此本文采用熵權(quán)法計(jì)算隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

對于隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的n個(gè)評價(jià)指標(biāo)的m個(gè)測值，構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)矩陣X=[xij]n×m，xij表示指標(biāo)i的第j個(gè)測值。歸一化后的評價(jià)指標(biāo)矩陣為Y=[yij]m×n，根據(jù)信息熵的定義，指標(biāo)i的熵值可以表示為：

(8)

定義偏差度

di=1-ei。

(9)

根據(jù)熵權(quán)法可知，評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重

(10)

采用式(10)求解指標(biāo)權(quán)重時(shí)，若熵值ei→1，則得出的權(quán)重結(jié)果會(huì)不準(zhǔn)確，如當(dāng)熵值取(0.999,0.998,0.997)時(shí)，權(quán)重結(jié)果為(0.117,0.333,0.5)，可以發(fā)現(xiàn)熵值僅變化1‰，而權(quán)重結(jié)果卻變化了65%和33%，因而具有明顯的不合理性，為此對式(10)進(jìn)行如下調(diào)整。

(11)

(12)

式(12)表明，熵值雖然發(fā)生微小變化，但權(quán)重卻是一固定值，從而可以避免上述情況的發(fā)生。

1.3 基于熵權(quán)-理想點(diǎn)法耦合的綜合評估模型

在對隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)收集歷史觀測數(shù)據(jù)，獲得隧道的完整資料以盡可能真實(shí)地反映隧道的工作性態(tài)，指標(biāo)權(quán)重確定后根據(jù)本文建立的綜合評價(jià)模型得到理想點(diǎn)貼近度值，從而給出隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果，其具體步驟如圖1所示。

圖1 隧道塌方評價(jià)流程圖

2 工程實(shí)例

為了驗(yàn)證本文所建模型的可行性和準(zhǔn)確性，選取2例開挖隧洞建模計(jì)算。案例1： 洞頭山隧道全線長度為1 350 m，最大埋深為247 m，位于湖南武婧高速綏寧縣段，隧道類型為分離式隧道，該隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為Ⅰ級；案例2： 司仙坳隧道全線長度為1 650 m，最大埋深為265 m，位于207國道湖南雙牌縣段，隧道類型為雙向行車單線隧道，該隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為Ⅱ級。影響隧道塌方的因素很多，包括隧道的斷面尺寸、開挖方式、土質(zhì)、降雨、結(jié)構(gòu)面、軟弱夾層和人為擾動(dòng)等。本文根據(jù)所選樣本的實(shí)際特點(diǎn)并結(jié)合已有的研究成果，選取巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc，巖體完整性指數(shù)Kv，節(jié)理面平均間距Jd，結(jié)構(gòu)面黏聚力c，偏壓角度θ，地下水滲水量K1，含水層透水性K2，隧道跨度D，隧道埋深H，施工對圍巖的擾動(dòng)量、結(jié)構(gòu)面分布系數(shù)Jv及結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度系數(shù)Kf作為本次隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的指標(biāo)體系。其中: 結(jié)構(gòu)面分布系數(shù)Jv采用巖體體積節(jié)理數(shù)；結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度系數(shù)是結(jié)構(gòu)面的總摩擦角φ與巖石總摩擦角φ的比值，即Kf=φ/φ，它是結(jié)構(gòu)面狀態(tài)的定量評價(jià)指標(biāo)；施工對圍巖的擾動(dòng)量采用質(zhì)點(diǎn)峰值速度PPV表示；地下水滲水量指標(biāo)反映地下水對圍巖施加的壓力、軟化和破壞作用[23]。隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系見圖2。

圖2 隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系

本文選取的代表性隧道的塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)的具體數(shù)據(jù)如表1所示。由表1可知，各隧道之間的差異性較大。

在圖2擬定的12個(gè)隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程概況以及已有的研究成果[4,8]，對隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)等級進(jìn)行劃分，各評價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2.1 理想點(diǎn)和反理想點(diǎn)的計(jì)算

本文建立的隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)分級標(biāo)準(zhǔn)中，地下水滲水量、含水層透水性、隧道跨度、施工對圍巖的擾動(dòng)量為正指標(biāo)，量值越大，隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)越高。巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度、巖體完整性指數(shù)、節(jié)理面平均間距、結(jié)構(gòu)面黏聚力、偏壓角度、隧道埋深為逆指標(biāo)，量值越大，隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)越低。對于隧道埋深指標(biāo)[24]，隧道開挖后，隧道上方一定范圍內(nèi)將形成相對穩(wěn)定的自然承載拱，對隧道的穩(wěn)定性有利，假若隧道上方覆蓋層太薄，開挖的影響將涉及地表從而不能形成承載拱，圍巖自穩(wěn)能力將大大下降，如果開挖后不及時(shí)支護(hù)或者支護(hù)強(qiáng)度不夠，圍巖就會(huì)發(fā)生塌方，因此，隧道埋深越小，圍巖自穩(wěn)能力越差，塌方概率也就越高，因此本文將隧道埋深指標(biāo)作為逆指標(biāo)。將表2中隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的上下分界值選取為正理想點(diǎn)和反理想點(diǎn)，由式(2)和式(3)計(jì)算隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)的理想點(diǎn)矩陣F*(+)和F*(-)，結(jié)果見式(13)和式(14)。

表1 各樣本實(shí)測資料

2.2 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

根據(jù)本文提出的改進(jìn)熵權(quán)法，對本次擬定的隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行賦權(quán)，具體見表3。

2.3 隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)級別判定

在各評價(jià)指標(biāo)的理想點(diǎn)距離值及相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)確定后即可得到待評價(jià)對象的理想點(diǎn)貼近度，故根據(jù)本文所建模型，在既定的隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，由隧道實(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)算待評價(jià)對象的理想點(diǎn)貼近度，最后根據(jù)最大隸屬度原則給出最終評價(jià)結(jié)果。各隧道安全級別見表4。

從表4可以看出，理想點(diǎn)法給出的評價(jià)結(jié)果與云模型給出的評價(jià)結(jié)果基本一致，這也證明了本文方法的可行性和準(zhǔn)確性，理想點(diǎn)法通過選取合理的評價(jià)指標(biāo)體系和指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，確定相應(yīng)的正理想點(diǎn)和反理想點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上計(jì)算各指標(biāo)的理想點(diǎn)貼近度值，根據(jù)既定的隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)等級評判標(biāo)準(zhǔn)給出評價(jià)結(jié)果，方法簡潔、直觀易于判斷，不包含任何人為假設(shè)，結(jié)果公正、客觀，可作為一種新的隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法。

基于云模型的隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)需要建立復(fù)雜的正態(tài)云模型，且一般需要編制程序，重復(fù)計(jì)算3 000次以上，才能得出比較穩(wěn)定的結(jié)果，其隨機(jī)性比較大，對于工程經(jīng)驗(yàn)欠缺的工程師，實(shí)際操作起來較困難，且各評價(jià)指標(biāo)的分布形式嚴(yán)格來說，并不成標(biāo)準(zhǔn)的正態(tài)分布；與云模型相比，理想點(diǎn)法的優(yōu)勢在于計(jì)算量較小、計(jì)算過程簡單，且評價(jià)過程較為客觀、公正，評價(jià)結(jié)果也符合工程實(shí)際，工程應(yīng)用中沒有過多限制；因此理想點(diǎn)法應(yīng)用于隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中具有較大的優(yōu)勢。

。 (13)

表4 各隧道安全級別

3 結(jié)論與討論

1)隧道塌方作為一個(gè)具有不確定性、模糊性和時(shí)變性的系統(tǒng)，其風(fēng)險(xiǎn)等級受多種因素的共同作用，理想點(diǎn)法應(yīng)用于隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，可綜合考慮多種影響因素的共同作用，原理簡便、直觀，無須建立復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，從理想狀態(tài)出發(fā)，尋求隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)等級的所屬類別，使得隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級的確定更為客觀、合理。

2)結(jié)合2例典型樣本的相關(guān)數(shù)據(jù)對所建模型進(jìn)行檢驗(yàn)，準(zhǔn)確率較高，說明本文提出的基于理想點(diǎn)法的隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法具有較高的可靠性，因而具有良好的工程應(yīng)用前景。

[1] 陳龍，黃宏偉. 巖石隧道工程風(fēng)險(xiǎn)淺析[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005,24(1): 110-115.(CHEN Long，HUANG Hongwei. Risk analysis of rock tunnel engineering[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2005,24(1): 110-115.(in Chinese))

[2] 曹文貴，翟友成，王江營,等. 山嶺隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)的集對分析方法[J]. 中國公路學(xué)報(bào)，2012，25(2)： 90-99.(CAO Wengui, ZHAI Youcheng, WANG Jiangying, et al. Method of set pair analysis for collapse risk during construction of mountain tunnel[J]. China Journal of Highway and Transport，2012，25(2): 90-99.(in Chinese))

[3] 周宗青，李術(shù)才，李利平,等. 淺埋隧道塌方地質(zhì)災(zāi)害成因及風(fēng)險(xiǎn)控制[J]. 巖土力學(xué)，2013,34(5): 1375-1382.(ZHOU Zongqing, LI Shucai, LI Liping, et al. Causes of geological hazards and risk control of collapse in shallow tunnels[J]. Rock and Soil Mechanics，2013,34(5): 1375-1382.(in Chinese))

[4] 楊光，劉敦文，褚夫蛟,等. 基于云模型的隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)[J]. 中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2015,11(6): 95-101.(YANG Guang，LIU Dunwen，CHU Fujiao, et al. Evaluation on risk grade of tunnel collapse based on cloud model[J]. Journal of Safety Science and Technology，2015,11(6): 95-101.(in Chinese))

[5] 何美麗，劉霽，劉浪,等. 隧道坍方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的未確知測度模型及工程應(yīng)用[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012,43(9): 3665-3671.(HE Meili，LIU Ji，LIU Lang, et al. Unascertained measure model of tunnel collapse risk assessment and its application in engineering[J]. Journal of Central South University (Science and Technology)，2012,43(9): 3665-3671.(in Chinese))

[6] 蘇永華，劉科偉，張進(jìn)華. 基于粗糙集重心理論的公路隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)分析[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013,40(1): 21-26.(SU Yonghua，LIU Kewei，ZHANG Jinhua. Fuzzy evaluation of collapse incidents in highway tunnel construction based on rough set and barycenter theory[J]. Journal of Hunan University(Natural Sciences)，2013,40(1): 21-26.(in Chinese))

[7] 徐善初，張世林，陳建平. 模糊層次評價(jià)法在隧道地質(zhì)災(zāi)害評估中的應(yīng)用[J]. 地下空間與工程學(xué)報(bào)，2013，9(4): 946-953.(XU Shanchu，ZHANG Shilin，CHEN Jianping. The application of fuzzy-analytic evaluation in geological disaster assessment for tunnel construction[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2013，9(4): 946-953.(in Chinese))

[8] 劉學(xué)增,包浩杉,米東陽. 公路隧道穿越斷層塌方預(yù)測多級模糊綜合評判[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù),2011,48(6): 65-71.(LIU Xuezeng, BAO Haoshan, MI Dongyang. Method of fuzzy comprehensive evaluation for the collapse of tunnel affected by faults[J]. Modern Tunnelling Technology,2011,48(6): 65-71.(in Chinese))

[9] 胡長明,貢少瑞,張超暉,等. 基于突變理論的山嶺隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測[J]. 西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014,46(1): 10-15.(HU Changming, GONG Shaorui，ZHANG Chaohui, et al. Caving risk forecast of mountain tunnel construction based on catastrophe theory[J]. Journal of Xi’an University of Architecture & Technology(Natural Science Edition)，2014,46(1): 10-15.(in Chinese))

[10] 李術(shù)才，石少帥，李利平,等. 山嶺隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的屬性識別模型與應(yīng)用[J]. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2013，21(1)： 147-158.(LI Shucai，SHI Shaoshuai，LI Liping, et al. Attribute recognition model and its application of mountain tunnel collapse risk assessment[J]. Journal of Basic Science and Engineering，2013，21(1)： 147-158.(in Chinese))

[11] 周建昆, 吳堅(jiān). 巖石公路隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)事故樹分析[J]. 地下空間與工程學(xué)報(bào)，2008，4(6): 991-998.(ZHOU Jiankun,WU Jian. Fault tree analysis of the collapse risk in rock highway tunnel[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2008，4(6): 991-998.(in Chinese))

[12] 王迎超，尚岳全，徐興華,等. 隧道出洞口松散圍巖塌方時(shí)空預(yù)測研究[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)，2010,32(12): 1868-1874.(WANG Yingchao，SHANG Yuequan，XU Xinghua, et al. Time and space prediction of collapse of loose wall rock at tunnel exit[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2010,32(12): 1868-1874.(in Chinese))

[13] 顏可珍,周志雄. 基于特爾菲-理想點(diǎn)法瀝青路面使用性能評價(jià)[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012(4): 8-11.(YAN Kezhen, ZHOU Zhixiong. Asphalt pavement performance assessment based on delphi method and ideal point method[J]. Journal of Hunan University(Natural Sciences),2012(4): 8-11.(in Chinese))

[14] 武新宇,范祥莉,程春田,等. 基于灰色關(guān)聯(lián)度與理想點(diǎn)法的梯級水電站多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度方法[J]. 水利學(xué)報(bào),2012(4): 422-428.(WU Xinyu, FAN Xiangli, CHENG Chuntian, et al. Multi-objective optimal operation based on grey correlation and ideal point method for cascaded hydropower systems[J]. Journal of Hydraulic Engineering,2012(4): 422-428.(in Chinese))

[15] 劉朝安,高文龍,闕金聲, 等. 基于熵值-理想點(diǎn)法的泥石流危險(xiǎn)度研究[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版),2011(增刊1)： 201-206，226.(LIU Chaoan, GAO Wenlong, QUE Jinsheng, et al. Debris flow hazard degree based on entropy-idea point method[J]. Journal of Jilin University(Earth Science Edition),2011(S1): 201-206,226.(in Chinese))

[16] 陳俠,馬麗紅,陳巖. 基于理想點(diǎn)法的語言評價(jià)矩陣評判專家水平研究[J]. 東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008(9): 1362-1365.(CHEN Xia,MA Lihong, CHEN Yan. Study of the assessment level of experts based on ideal point of linguistic assessment matrices[J]. Journal of Northeastern University(Natural Science),2008(9): 1362-1365.(in Chinese))

[17] 梁慶衛(wèi),宋保維,姜軍. 魚雷費(fèi)效評估的模糊灰色理想點(diǎn)法[J]. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù),2006(9): 1375-1377,1397.(LIANG Qingwei,SONG Baowei,JIANG Jun. Fuzzy-grey ideal point method for estimating the life cycle cost and effectiveness of torpedo [J]. Systems Engineering and Electronics,2006(9): 1375-1377,1397.(in Chinese))

[18] 湯江龍,趙小敏,師學(xué)義. 理想點(diǎn)法在土地利用規(guī)劃方案評價(jià)中的應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2005,21(2): 56-59.(TANG Jianglong ,ZHAO Xiaomin, SHI Xueyi. Application of ideal pointmethod to the evaluation of land use planning project[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2005,21(2): 56-59.(in Chinese))

[19] 王迎超, 尚岳全, 孫紅月,等. 基于熵權(quán)-理想點(diǎn)法的巖爆烈度預(yù)測模型及其應(yīng)用[J]. 煤炭學(xué)報(bào), 2010,35(2): 218-221.(WANG Yingchao, SHANG Yuequan, SUN Hongyue, et al. Research and application of rockburst intensity prediction model based on entropy coefficient and ideal point method[J]. Journal of China Coal Society,2010,35(2): 218-221.(in Chinese))

[20] 王迎超, 孫紅月, 尚岳全,等. 基于特爾菲-理想點(diǎn)法的隧道圍巖分類研究[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)，2010,32(4): 651-656.(WANG Yingchao, SUN Hongyue, SHANG Yuequan, et al. Classification of surrounding rock based on delphi method and ideal point method[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2010,32(4): 651-656.(in Chinese))

[21] 張樂文,邱道宏,李術(shù)才,等. 基于粗糙集和理想點(diǎn)法的隧道圍巖分類研究[J]. 巖土力學(xué),2011(增刊1)： 171-175.(ZHANG Lewen, QIU Daohong, LI Shucai, et al. Study of tunnel surrounding rock classification based on rough set and ideal point method[J]. Rock and Soil Mechanics,2011(S1): 171-175.(in Chinese))

[22] 賈義鵬,呂慶,尚岳全,等. 基于粗糙集-理想點(diǎn)法的巖爆預(yù)測[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2014(3): 498-503.(JIA Yipeng, LYU Qing, SHANG Yuequan, et al. Rockburst prediction based on rough set and ideal point method[J]. Journal of Zhejiang University(Engineering Science),2014(3): 498-503.(in Chinese))

[23] 李健,汪明武,徐鵬, 等. 基于云模型的圍巖穩(wěn)定性分類[J].巖土工程學(xué)報(bào),2014,36(1): 83-87.(LI Jian, WANG Mingwu, XU Peng, et al. Classification of stability of surrounding rock using cloud model[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2014,36(1): 83-87.(in Chinese))

[24] 陳潔金,周峰,陽軍生, 等. 山嶺隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)模糊層次分析[J].巖土力學(xué)，2009，30(8): 2365-2370.(CHEN Jiejin，ZHOU Feng，YANG Junsheng, et al. Fuzzy analytic hierarchy process for risk evaluation of collapse during construction of mountain tunnel[J]. Rock and Soil Mechanics，2009，30(8): 2365-2370.(in Chinese))

Application of Ideal Point Method to Evaluation of Tunnel Collapse Risk Grade

SUN Yanfeng

(HenanProvinceNuclearGeology,Xinyang464000,Henan,China)

Collapse is one of the main geological disasters during tunnel construction. The prediction of tunnel collapse and classification of tunnel collapse risks are very difficult. A tunnel collapse risk grade evaluation model is established based on ideal point method. Twelve typical indexes are selected for tunnel collapse risk grade evaluation and a series of evaluation standards are decided. The modeling results are testified by 2 typical tunnel samples and they coincide with the actual results and the evaluation results of cloud model. The above-mentioned tunnel collapse risk grade evaluation method is simple, intuitive and practical.

tunnel collapse; ideal point method; entropy weight method; risk evaluation

2016-01-07;

2016-07-10

孫彥峰(1966—)，男，河南內(nèi)鄉(xiāng)人，1990年畢業(yè)于華東地質(zhì)學(xué)院，水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè)，本科，高級工程師，主要從事巖土工程方面的研究工作。E-mail: syf48575848@qq.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2016.11.004

U 45

A

1672-741X(2016)11-1310-07