相依性條件下濱海軟土隧道盾構(gòu)施工滲漏水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

吳賢國(guó)，張文靜，張立茂，姚春橋，曾鐵梅

(1.華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，武漢 430074；2.武漢地鐵集團(tuán)，武漢 430074)

濱海地區(qū)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的引擎，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善，出現(xiàn)許多大型項(xiàng)目如地鐵隧道等。但是濱海地區(qū)土質(zhì)多為海相和湖相沉積的軟土，施工難度大，易產(chǎn)生沉降、滲漏水等病害，故施工對(duì)專業(yè)技術(shù)要求更高，不確定性因素繁多。且現(xiàn)有關(guān)濱海軟土盾構(gòu)隧道滲漏水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究多采用半理論與半經(jīng)驗(yàn)方法，工程事故頻繁發(fā)生。

現(xiàn)階段已有許多關(guān)于盾構(gòu)隧道滲漏水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究。王巖，黃宏偉[1]通過(guò)建立影響地鐵區(qū)間安全因素的層次結(jié)構(gòu)模型，利用層次模糊綜合評(píng)判法對(duì)地鐵隧道安全體系進(jìn)行評(píng)價(jià)。石建勛等[2]以杭徽高速公路隧道群滲漏水病害為例，應(yīng)用改進(jìn)的AHP對(duì)連拱隧道滲漏水體系進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并對(duì)其影響的大小進(jìn)行排序。陳夢(mèng)捷[3]等構(gòu)建包含4個(gè)三級(jí)19個(gè)二級(jí)指標(biāo)的地鐵盾構(gòu)法的施工階段滲漏水評(píng)價(jià)體系，利用熵信息計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重，建立基于模糊熵的盾構(gòu)施工滲漏水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。魏榮譽(yù)[4]采用有限元法對(duì)隧道施工、運(yùn)營(yíng)階段的滲漏水病害相應(yīng)機(jī)制進(jìn)行仿真計(jì)算，并提出了滲漏水病害的處置技術(shù)措施。現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法定性成分較多，主觀性較強(qiáng)，計(jì)算復(fù)雜，且均為考慮指標(biāo)間的相依性關(guān)系。由于軟土隧道盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)受到眾多因素共同影響，同時(shí)各個(gè)因素之間也相互影響，已有的分析多從單一、獨(dú)立、靜態(tài)因素的角度對(duì)隧道施工結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行分析，不夠精確。

云模型對(duì)于定性概念和定量概念的處理具有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，而Copula函數(shù)多用來(lái)捕捉風(fēng)險(xiǎn)因子間的相關(guān)關(guān)系。因此，提出在相依性條件下對(duì)隧道盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)感知，將相互影響的因素看作多維云，結(jié)合Copula相關(guān)理論，構(gòu)建云-Copula模型，并進(jìn)行綜合隸屬度計(jì)算，將其轉(zhuǎn)化為該指標(biāo)對(duì)各等級(jí)的精確信度，即D-S證據(jù)理論中的基本可信度分配，進(jìn)行多證據(jù)條件下軟土隧道盾構(gòu)施工過(guò)程中滲漏水病害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)狀態(tài)多源融合，識(shí)別評(píng)定滲漏水病害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，為濱海軟土隧道盾構(gòu)施工過(guò)程中滲漏水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供了新的思路與方法。

1 相依性條件下施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)步驟

相依性條件下濱海軟土盾構(gòu)隧道施工滲漏水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的步驟如圖1所示，主要包括：(1)云-Copula模型構(gòu)建，并計(jì)算滲漏水病害對(duì)于各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度，將其轉(zhuǎn)化為證據(jù)理論的BPA；(2)D-S證據(jù)融合，通過(guò)檢驗(yàn)兩兩證據(jù)沖突與否，修正證據(jù)等將證據(jù)逐次兩兩融合，得到將不確定性降低后的證據(jù)融合結(jié)果，即滲漏水病害對(duì)于各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度；(3)風(fēng)險(xiǎn)感知，將步驟(2)中計(jì)算所得滲漏水病害的隸屬度歸一化，識(shí)別評(píng)定滲漏水病害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果給出相應(yīng)的改進(jìn)建議與措施。

圖1 相依性條件風(fēng)險(xiǎn)感知流程

1.1 云-Copula模型構(gòu)建

云模型是李德毅院士在傳統(tǒng)概率統(tǒng)計(jì)和模糊集知識(shí)理論的前提下提出的定性定量不確定性轉(zhuǎn)換模型[5]。設(shè)論域U={x1，x2，…，xm}是一個(gè)精確數(shù)值表示的定量論域，若定量值x∈U，C是U上的一個(gè)定性概念，且x是C的一次隨機(jī)實(shí)現(xiàn)，x對(duì)C的確定度即隸屬度μx∈[0，1]是有穩(wěn)定傾向的隨機(jī)數(shù)。

μ:U→[0，1] ?x∈Ux→μ(x)

(1)

則x在U上的分布稱為云(Cloud)，每個(gè)x稱為一個(gè)云滴。定性概念的整體定量特性可以用云的數(shù)字特征來(lái)反映，即用期望、熵和超熵3個(gè)數(shù)字特征即Ex、En、He來(lái)整體表征一個(gè)概念。

Copula函數(shù)的特點(diǎn)是可以用一維邊緣分布將多維隨機(jī)變量的聯(lián)合分布連接起來(lái)，故也被稱作相依函數(shù)、連接函數(shù)，來(lái)描述其對(duì)于多維變量的處理[6]。

則云-Copula模型構(gòu)建過(guò)程如下。

Step 1：選取指標(biāo)，劃分等級(jí)狀態(tài)

選取相互關(guān)聯(lián)的指標(biāo)，并依據(jù)工程的具體情況和相關(guān)要求，將各指標(biāo)的安全狀態(tài)等級(jí)劃分為m個(gè)等級(jí)，并確定各個(gè)等級(jí)的區(qū)間，設(shè)指標(biāo)X的第i等級(jí)的上下界限為(ximin，ximax)。

Step 2：選擇Copula函數(shù)

因?yàn)椴煌兞恐g的關(guān)聯(lián)性存在不一致，故選取合適的Copula函數(shù)對(duì)研究各變量之間的相依性關(guān)系十分重要。本文選取最常用的Clayton Copula函數(shù)，其分布函數(shù)表達(dá)式[7]如式(2)所示，將指標(biāo)實(shí)測(cè)值代入對(duì)應(yīng)的Clayton函數(shù)中，進(jìn)行相依性分析。

C(x，y;θ)=(x-θ+y-θ-1)-1/θ

(2)

Step3：計(jì)算Copula參數(shù)

Copula相關(guān)參數(shù)的選取是Copula函數(shù)運(yùn)用中很重要的一步，本文采取Kendall秩相關(guān)系數(shù)法計(jì)算Copula相關(guān)參數(shù)，Kendall秩相關(guān)系數(shù)τ的計(jì)算可在Matlab中直接計(jì)算，二元變量和三元變量相關(guān)參數(shù)θ計(jì)算過(guò)程有所區(qū)別。

對(duì)于二元變量，Clayton Copula函數(shù)相關(guān)參數(shù)θ和Kendall相關(guān)系數(shù)τ之間具有如下關(guān)系

(3)

對(duì)于三元變量X，Y，Z，在利用Matlab計(jì)算出τX(jué)Y，τYZ，τX(jué)Z后則需根據(jù)轉(zhuǎn)換公式

(4)

進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后得到相關(guān)系數(shù)θ。

Step 4：確定云-Copula模型區(qū)間

但由于Copula函數(shù)適用于描述單調(diào)變化變量，因此，根據(jù)云模型的具體特性，將指標(biāo)X的第i等級(jí)(ximin，ximax)從Exi處分為兩段，分別為(ximin，Exi)和(Exi，ximax)；同理指標(biāo)Y的第j等級(jí)(yjmin，yjmax)從Eyj處分為兩段，分別為(yjmin，Eyj)和(Eyj，yjmax)。對(duì)三元變量X和Y，即可構(gòu)建4個(gè)云-Copula模型，用等級(jí)區(qū)間表示即如式(5)所示

(ximin，Exi;yjmin，Eyj)

(ximin，Exi;Eyj，yjmax)

(Exi，ximax;yjmin，Eyj)

(Exi，ximax;Eyj，yjmax)

(5)

Step5：多維云模型特征值計(jì)算

針對(duì)n個(gè)指標(biāo)的m個(gè)等級(jí)，分別構(gòu)建云模型。以區(qū)間(ximin，Exi;yjmin，Eyj)對(duì)應(yīng)的二維云模型為例，則該等級(jí)在x維和y維上特征值(Exxi，Enxi，Hexi)和(Exyj，Enyj，Heyj)按式(6)、式(7)計(jì)算，其中s為常量。

(6)

Hexi=s

(7)

Heyj=s

對(duì)二元變量X和Y，其一維云模型分別為(Exxi，Enxi，Hexi)與(Exyj，Enyj，Heyj)，聯(lián)合構(gòu)建二維云模型(Exxi，Enxi，Hexi;Exyj，Enyj，Heyj)；同理對(duì)三維變量X、Y和Z，其一維云模型分別為(Exxi，Enxi，Hexi)、(Exyj，Enyj，Heyj)和(Exzk，Enzk，Hezk)，聯(lián)合構(gòu)建二維云模型(Exxi，Enxi，Hexi;Exyj，Enyj，Heyj;Exzk，Enzk，Hezk)。

Step6：云-Copula圖繪制

對(duì)于二元變量和多元變量，從相依性角度分析變量的同時(shí)，考慮到變量的分布大多呈正態(tài)分布，因此將Copula函數(shù)與多維正態(tài)云隸屬度計(jì)算函數(shù)結(jié)合起來(lái)，作為相依性條件下正態(tài)分布變量的隸屬度計(jì)算。將正態(tài)云的隸屬度計(jì)算值作為ClaytonCopula函數(shù)的自變量值，將ClaytonCopula函數(shù)的計(jì)算結(jié)果作為云-Copula模型的隸屬度計(jì)算結(jié)果，利用Matlab軟件即可繪制出二維云圖。

μ(x1，x2，L，xn)=Cθ(F1(x)，F(xiàn)2(x)，L，F(xiàn)n(x))

(8)

1.2 隸屬度計(jì)算

Step 6：隸屬度計(jì)算

(9)

為確定實(shí)際施工中獲得的一組具有相依性三維數(shù)據(jù)組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(d1，d2，d3)對(duì)于第ij等級(jí)(ximin，ximax)、(yjmin，yjmax)的隸屬度，綜合式(2)與云模型正態(tài)隸屬度公式，按照Copula函數(shù)和計(jì)算所得的相關(guān)參數(shù)，利用云-Copula模型隸屬度計(jì)算公式，即可得該多維變量對(duì)該等級(jí)的隸屬度。

1.3 D-S證據(jù)融合

(10)

則證據(jù)融合過(guò)程如下。

Step7：沖突檢測(cè)

設(shè)mi，mj是兩證據(jù)的基本可信度分配，對(duì)應(yīng)焦元分別為X1，X2，…，Xn和Y1，Y2，…，Yn，按式(12)計(jì)算沖突系數(shù)k

A=X1∩X2

(11)

(12)

若沖突系數(shù)0≤k<1，表明證據(jù)不沖突(k值越大，證據(jù)沖突程度越大)可以使用式(11)的組合規(guī)則對(duì)兩個(gè)證據(jù)進(jìn)行融合操作。若k=1，則兩個(gè)證據(jù)完全沖突，需進(jìn)行修改證據(jù)源或者修改組合規(guī)則的方法進(jìn)行修正，本文采取修改證據(jù)源的修正方法。

Step8：證據(jù)權(quán)重計(jì)算

根據(jù)歐式距離函數(shù)和已有的數(shù)據(jù)及性質(zhì)，通過(guò)式(13)所示的公式來(lái)計(jì)算兩證據(jù)體mi和mj間的距離。得到一個(gè)由兩兩證據(jù)距離排列的矩陣D，則mi和mj的相似測(cè)度Simij如式(14)，證據(jù)體mi的支持度Sup(mi)為式(15)，將所有Sup(mi)經(jīng)過(guò)歸一化處理后確定為證據(jù)mi的權(quán)重為式(16)。

(13)

Sim(mi，mj)=1-dij

(14)

(15)

(16)

Step9：證據(jù)替換

將式(16)得出的加權(quán)評(píng)價(jià)證據(jù)替換未產(chǎn)生沖突的證據(jù)，按式(17)、式(18)計(jì)算平均證據(jù)替換沖突證據(jù)。若不沖突按照(11)式融合;若沖突，按Step7～9步繼續(xù)進(jìn)行證據(jù)替換。

(17)

(18)

Step10：證據(jù)合成

按照兩兩證據(jù)合成，得到結(jié)果與下一個(gè)證據(jù)合成的原則依次合成，直到所有的證據(jù)體都合成完畢。合成得到的最終狀態(tài)的不確定性大小用m衡量，計(jì)算如式(19)。稱m為不確定性系數(shù)，合成得到的最終狀態(tài)的不確定性越小，則計(jì)算出的m值越小，則結(jié)果的可信度越高。

(19)

2 實(shí)證分析

2.1 工程概況與特點(diǎn)

(1)工程概況

寧波市軌道交通1號(hào)線一期工程從西部市區(qū)的高橋鎮(zhèn)開(kāi)始到終點(diǎn)站東外環(huán)路站，客觀上存在較大的地質(zhì)、環(huán)境和施工風(fēng)險(xiǎn)：①地質(zhì)條件差，沿線范圍內(nèi)車站基坑底與隧道洞身主要位于25～40m厚的海相淤泥質(zhì)軟土和粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土地層，且局部區(qū)段為填河區(qū)，存在厚填土層與下臥淤泥層，容易產(chǎn)生不均勻沉降、震陷和局部粉細(xì)砂液化問(wèn)題；②穿越城市主干道；③穿越或鄰近重要建(構(gòu))筑物；④地下管線與防空洞密集；⑤多次穿越河流。

(2)滲漏水病害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

通過(guò)工程實(shí)踐和文獻(xiàn)查閱，將從水文地質(zhì)條件、防水密封材料、止水條、管片拼裝、注漿質(zhì)量、襯砌混凝土自防水等六個(gè)方面來(lái)分析軟土盾構(gòu)隧道施工過(guò)程中的滲漏水病害的影響因素和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)[9-10]，具體指標(biāo)選取見(jiàn)圖2。通過(guò)對(duì)圖2的分析可知，設(shè)每個(gè)二級(jí)指標(biāo)Di(i=1，2，…，6)下的三級(jí)指標(biāo)有Ni個(gè)，則分別有N1=N5=3，N2=N3=N4=N6=2。

2.2 云-Copula模型構(gòu)建

對(duì)于N=2的指標(biāo)D2、D3、D4、D6將進(jìn)行云-Copula二維云圖繪制及建模進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程，由于難以在普通三維空間對(duì)多維云進(jìn)行表示，對(duì)于N=3的指標(biāo)D1、D5，僅進(jìn)行云-Copula風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，步驟如下。

圖2 盾構(gòu)隧道滲漏水評(píng)價(jià)指標(biāo)

(1)劃分指標(biāo)等級(jí)狀態(tài)

基于文獻(xiàn)[11]，根據(jù)襯砌滲漏水量的大小及滲漏狀態(tài)分為：滲潤(rùn)、滴水、流水、噴水、淋瀑5種，結(jié)合文獻(xiàn)[12]，將5種狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)于5個(gè)狀態(tài)區(qū)間，分為Ⅰ級(jí)(安全)、Ⅱ級(jí)(較安全)、Ⅲ級(jí)(基本安全)、Ⅳ級(jí)(較危險(xiǎn))、Ⅴ級(jí)(危險(xiǎn))，以水文地質(zhì)條件D1、注漿質(zhì)量D2為例列出等級(jí)狀態(tài)劃分，見(jiàn)表1。

(2)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲取及Coupla參數(shù)計(jì)算

根據(jù)監(jiān)測(cè)要求和監(jiān)測(cè)方法，跟蹤獲取寧波地鐵1號(hào)線一期工程的14個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，共100組，選用Matlab內(nèi)置程序輸入歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算相關(guān)系數(shù)τ。對(duì)于水文地質(zhì)條件D1，根據(jù)地下水位D11、土層含水率D12、滲透系數(shù)D13的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，得到Kendall秩相關(guān)系數(shù)τ12=0.256 4，τ13=0.179 5，τ23=0.564 1。再分別按照式(3)計(jì)算Clayton函數(shù)的相關(guān)參數(shù)為θ=1.679 2。同理對(duì)于注漿質(zhì)量D2，計(jì)算注漿壓力D21和注漿填充密實(shí)度D22的Kendall秩相關(guān)系數(shù)τ=0.134 8，按照式(2)計(jì)算Clayton函數(shù)的相關(guān)參數(shù)為θ=0.311 6。

(3)二維云-Coupla模型特征值計(jì)算

此步驟僅針對(duì)于N=2的指標(biāo)計(jì)算其云-Coupla模型特征值，表2為注漿壓力和注漿填充密實(shí)度指標(biāo)的一維云模型組合構(gòu)建的二維云，其中兩行特征值中第一行為注漿填充密實(shí)度云模型的特征值，第二行為注漿壓力云模型的特征值。

表1 指標(biāo)等級(jí)劃分結(jié)果

表2 二維云模型

(4)云-Coupla模型圖繪制

對(duì)注漿質(zhì)量D2按照表2中所列的25個(gè)二維云模型分別構(gòu)建云-Copula模型，以注漿壓力和注漿填充密實(shí)度指標(biāo)的等級(jí)Ⅰ為例構(gòu)建4個(gè)云-Copula模型，用等級(jí)區(qū)間表示分別為(0，0.325;0.98，0.99)、(0，0.25;0.99，1.0)、(0.25，0.5;0.98，0.99)、(0.325，0.35;0.99，1.0)。在Matlab中繪制該單個(gè)云-Copula模型，以ClaytonCopula函數(shù)為例，其二維平面如圖3所示，三維立面如圖4所示，將4個(gè)云圖拼在一起，可得到注漿壓力和注漿填充密實(shí)度指標(biāo)的關(guān)于等級(jí)Ⅰ的云-Copula模型的平面和立面，如圖5所示，同理，可構(gòu)建這兩個(gè)指標(biāo)關(guān)于其他等級(jí)的共24個(gè)云-Copula模型。

2.3 軟土隧道盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

(1)隸屬度計(jì)算與風(fēng)險(xiǎn)分析

①東-江區(qū)間1號(hào)段實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

圖3 云-Copula區(qū)間平面

圖4 云-Copula區(qū)間立面

圖5 云-Copula模型

在對(duì)于寧波市軌道交通1號(hào)線一期工程按上節(jié)所述步驟構(gòu)建云-Copula函數(shù)后，針對(duì)于東門口(天一廣場(chǎng)站)—江廈橋東站施工過(guò)程中的1號(hào)檢測(cè)區(qū)段的實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行如下計(jì)算。

②隸屬度計(jì)算

a.N=2指標(biāo)隸屬度計(jì)算

對(duì)于N=2的二級(jí)指標(biāo)，同樣以注漿壓力D21和注漿填充密度D22為例進(jìn)行計(jì)算隸屬度，其結(jié)果表示注漿壓力和注漿填充密度在相互作用下其上級(jí)指標(biāo)注漿質(zhì)量D2對(duì)各個(gè)等級(jí)的隸屬程度，ClaytonCopula函數(shù)的計(jì)算結(jié)果如表3所示。

b.N=3指標(biāo)隸屬度計(jì)算

表3 注漿填充密實(shí)度和注漿壓力對(duì)各等級(jí)隸屬度

對(duì)于N=3的二級(jí)指標(biāo)，ClaytonCopula函數(shù)的計(jì)算結(jié)果如表4所示。以水文地質(zhì)條件D1為例，其結(jié)果表示地下水位和土層含水率及滲透系數(shù)在相互作用的相依性條件下，上級(jí)指標(biāo)水文地質(zhì)條件對(duì)各個(gè)等級(jí)的隸屬程度。

表4 相依性條件下N=3二級(jí)指標(biāo)對(duì)各等級(jí)的隸屬度

③隸屬度匯總

a.等級(jí)劃分原則

對(duì)于N=2的指標(biāo)，按照如圖6所示的區(qū)間等級(jí)劃分示意圖的原則進(jìn)行累加，圖中列出5×5順序排列矩陣中所有標(biāo)注Ⅰ矩形計(jì)算出的隸屬度值疊加和表示融合后因子對(duì)于等級(jí)Ⅰ的隸屬度，其他等級(jí)以此類推。而對(duì)于N=3的指標(biāo)，依照N=2的指標(biāo)的累加原則并以此類推至三維空間的累加，此處便不作繪圖顯示。

Ⅰ級(jí)Ⅱ級(jí)Ⅲ級(jí)Ⅳ級(jí)Ⅴ級(jí)Ⅰ級(jí)Ⅱ級(jí)Ⅲ級(jí)Ⅳ級(jí)Ⅴ級(jí)ⅠⅠⅡⅢⅣⅠⅡⅡⅢⅣⅡⅡⅢⅢⅣⅢⅢⅢⅣⅤⅣⅣⅣⅤⅤ

圖6 區(qū)間等級(jí)劃分示意

b.隸屬度匯總結(jié)果

分別對(duì)于N=2及N=3的二級(jí)指標(biāo)對(duì)同一等級(jí)的隸屬度進(jìn)行累加，在云-Copula模型的運(yùn)算下，匯總后的各上級(jí)指標(biāo)對(duì)各等級(jí)的隸屬度如表5所示，m(Θ)為不確定性系數(shù)。表中加粗?jǐn)?shù)字為五個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)數(shù)字中最大的數(shù)字，表示目前該指標(biāo)隸屬于該等級(jí)的程度最高，亦表示該指標(biāo)隸屬于該等級(jí)的精確信度越大。

(2)基于D-S證據(jù)理論的融合評(píng)價(jià)

把水文地質(zhì)條件D1、注漿質(zhì)量D2、管片拼裝D3、止水條D4、其他材料D5、襯砌混凝土自防水D6這六個(gè)指標(biāo)分別作為證據(jù)體，則環(huán)境Θ={D1，D2，D3，D4，D5，D6}。按式(10)計(jì)算沖突系數(shù)，得到兩兩證據(jù)體之間的沖突系數(shù)均在0～1，故證據(jù)之間不沖突。分別將水文地質(zhì)條件和注漿質(zhì)量作為證據(jù)體融合、融合結(jié)果與管片拼裝融合、該結(jié)果與止水條融合、該結(jié)果與其他材料融合，最后結(jié)果再與襯砌混凝土自防水進(jìn)行融合，可得到1號(hào)段隧道該套監(jiān)測(cè)值下滲漏水病害的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，具體結(jié)果如表6所示。其中數(shù)據(jù)組編號(hào)①代表融合之后的各指標(biāo)Di與環(huán)境Θ的隸屬度分配情況，數(shù)據(jù)組②代表各指標(biāo)對(duì)于等級(jí)Ⅰ～Ⅴ的隸屬度經(jīng)過(guò)歸一化處理后的結(jié)果。

表5 各指標(biāo)與環(huán)境隸屬度分配

表6 1號(hào)段隧道滲漏水風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)決策融合結(jié)果

從表6的數(shù)據(jù)組編號(hào)①可以發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于表6中的對(duì)于環(huán)境Θ的隸屬度分配m(Θ)也稱不確定性系數(shù)是不斷在降低的。說(shuō)明在融合的過(guò)程中，各指標(biāo)對(duì)于各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)解釋程度越來(lái)越大，相應(yīng)的不確定性越來(lái)越小，概率的分配越來(lái)越科學(xué)，利用率越來(lái)越高。從數(shù)據(jù)組編號(hào)②可以發(fā)現(xiàn)，1號(hào)段隧道目前處于等級(jí)Ⅰ(安全)，但是對(duì)于安全等級(jí)Ⅱ(較安全)的隸屬度也很大，即有向安全等級(jí)Ⅱ發(fā)展的趨勢(shì)，但狀態(tài)仍然是安全的。這與實(shí)際檢測(cè)的結(jié)果(圖7)相同，即襯砌滲漏水量狀態(tài)為滲潤(rùn)伴隨輕微滴水。故對(duì)危險(xiǎn)性較大的二級(jí)指標(biāo)即注漿質(zhì)量D2、止水條D4、襯砌混凝土自防水D6加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與控制，從原材料、施工過(guò)程及養(yǎng)護(hù)等角度制定控制建議與意見(jiàn)并實(shí)施，一段時(shí)間以后，滲漏水得到了有效的控制，隧道僅有輕微滲潤(rùn)，如圖8所示，即1號(hào)段隧道的滲漏水病害得到有效控制。

圖7 1號(hào)段隧道原狀態(tài)

圖8 1號(hào)段隧道調(diào)整后狀態(tài)

3 結(jié)論

本文對(duì)寧波市軌道交通1號(hào)線一期工程某檢測(cè)區(qū)段盾構(gòu)施工過(guò)程中的滲漏水風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)建指標(biāo)體系，基于云-Copula模型在考慮各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子的相依性下對(duì)該指標(biāo)體系的二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)衡量，再利用D-S證據(jù)理論進(jìn)行證據(jù)融合，從而得出該檢測(cè)區(qū)間滲漏水病害風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，為濱海軟土盾構(gòu)隧道施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理提供了一種新的思路與方法，結(jié)論如下。

(1)借助云模型的定量定性轉(zhuǎn)換優(yōu)勢(shì)及Copula函數(shù)的相依性處理，提出一種云-Copula模型的相依性條件下風(fēng)險(xiǎn)感知及評(píng)估方法，為含有相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因子的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)分析提供了一種新的建模分析方法。將云-Copula模型轉(zhuǎn)化為D-S證據(jù)理論中基本可信度分配進(jìn)行證據(jù)融合，提出實(shí)現(xiàn)有效的多源異構(gòu)融合的方法和具體步驟。

(2)將基于云-Copula模型和D-S證據(jù)理論的多源異構(gòu)融合評(píng)價(jià)方法，運(yùn)用于寧波軌道交通1號(hào)線一期工程?hào)|—大區(qū)間的1號(hào)檢測(cè)區(qū)間的滲漏水病害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，得出該監(jiān)測(cè)區(qū)段水文地質(zhì)條件、管片拼裝和其他材料三類指標(biāo)目前均處于等級(jí)Ⅰ安全等級(jí)，注漿質(zhì)量和襯砌混凝土自防水指標(biāo)處于等級(jí)Ⅱ較安全等級(jí)，而止水條止水性能指標(biāo)當(dāng)前處于等級(jí)Ⅲ，處于基本安全的狀態(tài)。

(3)將利用云-Copula模型計(jì)算出的各個(gè)二級(jí)指標(biāo)對(duì)各個(gè)等級(jí)的隸屬度作為D-S證據(jù)融合的基本可信度分配，并進(jìn)行決策融合。融合結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)融合這個(gè)過(guò)程，降低了整體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的不確定性，得出該段檢測(cè)區(qū)段隧道處于Ⅰ安全等級(jí)，但有即將發(fā)展為Ⅱ安全等級(jí)，可以盡量采取措施來(lái)控制的結(jié)論。