[发明专利]一种基于模糊层次分析法的隧道综合超前地质预报方法及系统

说明书

本发明属于隧道施工信息处理技术领域，公开了一种基于模糊层次分析法的隧道综合超前地质预报方法及系统，以各地质因素作为评价因子建立第一级综合评价，根据评分确立各不良地质体存在的可能性大小；采用TRT长距离探测，并将TRT分析图像以及一级地质综合评价作为二级综合评价的评价因子建立二级综合评价，根据评分进一步确认不良地质体的性质及位置；采用地质雷达对重点位置进行补测，并采用地质雷达HHT信号分析法，分析不良地质体的规模、位置及形态。本发明将模糊层次分析法应用到综合超前地质预报中，以更加客观、有效的方式进行隧道预报工作，从而得到准确的预报结论，更好的为隧道施工提供支持。

技术领域

本发明属于隧道施工信息处理技术领域，尤其涉及一种基于模糊层次分析法的隧道综合超前地质预报方法及系统。

背景技术

目前，最接近的现有技术：

为了更加有效地掌握隧道施工期间掌子面前方的地质情况，实现减少或杜绝施工期地质灾害、保障生产安全的目的，隧道超前地质预报应运而生。超前地质预报起源于上世纪50年代，经过近70年的发展，人们先后发明了多种超前地质预报技术，总的来说可分为两类：地质分析法及物探类分析方法。

目前国内超前地质预报技术普遍存在预报手段单一、地质调查深度及力度不够、人员专业素质参差不齐等问题，具体体现在进行地质调查时没有深入研究各地质要素间的内在联系，只是单一的列出各种地质现象，另外，地质与物探的综合物探法结合方式较为单一片面，未将地质调查与物探方法紧密结合在一起，常常紧靠物探当方面解译，而得出一些违背地质约束的结论。

模糊层次评价法：是一种综合利用模糊评价法、专家打分法、层次分析法的综合评估方法。其在使用中，首先要将问题层次化，根据问题的性质和所要达到的目的建立目标集、对象级、因素集和评价集，然后计算评价因素相对于评价对象的权重值，生成评判矩阵，再通过适当的模糊算子进行综合评估，以客观的评分来分析灾害存在的可能性大小，该方法在地质灾害风险评估领域有很多较为成功的应用，是一种较为成熟可靠的方法。

HHT信号分析技术是1998年由NASA(National Aeronautics and SpaceAdministration，美国国家航空航天局)的HUANG等提出的。HHT方法与建立在先验性谐波基函数上的傅里叶变换和建立在小波基函数上的小波变换不同，它依据数据本身的时间尺度特性进行分解，是当前国际上公认的最新的时频局部化分析方法之一。该方法消除了人为因素的影响，克服了传统方法中用毫无意义的谐波分量来表示非平稳、非线性信号的缺陷，并可得到极高的时频分辨率，具有良好的时频聚集性。已被广泛应用于潮汐、地震信号、结构分析、语音信号、故障诊断、图像处理等领域的信号分析与处理。

超前地质预报的手段方法众多，可概括为两类：地质分析法及物探法。目前，综合超前地质预报被行业内所认可，因为每种的预报手段的优缺点各有不同，利用不同的预报手段进行预报时可以相互验证、相互补充、相互约束，可在一定程度上起到降低多解性、提高探测可靠性的作用，从而改善超前预报质量及可靠性。目前，综合超前地质预报方法可归结为：长短结合、地质与物探结合、不同物探方法结合。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)目前现有的综合超前地质预报方法处于1+1＝2甚至小于2的状态，即只是简单的用不同的预报方法来验证结论，并未对预报方法进行改善，同时在做预报结论时大多依靠工程师的经验判断，无法客观的分析，使得很难保障预报结论的准确性。

(2)现有的地质调查常常只是对地质情况简单的定性调查，并未深入分析各地质体内在的联系，更没有将地质调查结论与物探方法有机结合。

解决上述技术问题的难度：隧道地质情况往往较为复杂，勘察难度大，成本高，物探方法又具有多解性的通病，另外，两种方法都非常依靠工程师的经验判断。如何将地质调查定性分析转为客观评价的定量分析并且与物探手段建立内在约束、联系，将两种地质预报手段有机结合，形成更为准确的预报方法是目前超前地质预报的难题之一。