[发明专利]一种基于ISM与模糊贝叶斯网络的隧道坍塌风险评估方法

说明书

本发明属于工程风险评估领域，具体为一种基于ISM与模糊贝叶斯网络的隧道坍塌风险评估方法。其中主要包括如下步骤：步骤一，总结影响隧道坍塌的风险因素；步骤二，度量因素之间的关系度；步骤三，计算中心度和原因度；步骤四，构建可达矩阵M；步骤五，构建因素层次关系；步骤六，引入模糊贝叶斯网络；步骤七，贝叶斯网络推理分析。本发明引入Dematel模型实现因素筛选，利用ISM得到隧道坍塌关键因素，解决了现有因素相互关系和相互作用构建难问题，实现了分析关键因素的作用，同时引入模糊贝叶斯网络，对隧道坍塌进行推理、诊断，为决策者提供了实时分析和决策。

技术领域

本发明属于工程风险评估领域，具体为一种基于ISM与模糊贝叶斯网络的隧道坍塌风险评估方法

背景技术

近年来，伴随着交通需求量的不断攀升以及用地紧张的情况下，隧道建设在国内迅速发展，截至2017年我国运营铁路隧道有14700座，总长15781km；公路隧道16281座，总长约15240km。由于隧道在建设过程中的不确定环境因素多样，施工建设中安全事故频频发生，隧道坍塌作为隧道施工中的主要事故，每年因隧道坍塌而带来的人员伤亡及财产损失不计其数，隧道坍塌已不容忽视的安全事故。

为减少隧道施工过程中发生坍塌事故，研究者对隧道坍塌事故的风险识别和风险评估做了广泛的研究。从目前国内做隧道坍塌的情况来看，大多数研究者做坍塌，仅仅考虑了隧道坍塌单因素的作用，从而得到一个风险评估的结果，而隧道坍塌风险是多种因素相互之间的结果造成的，研究者没有建立隧道因素之间的相互关系。同时在分析系统因素时，因素本身的由来往往具有主观性，不能确定哪些因素对系统的影响大，无法断定那些因素才是系统所需的。

解释结构模型(ISM)是一种将复杂的系统要素通过专家的实践知识和经验，转化为清晰明了的层次结构模型。决策实验室分析法(DEMATEL)是一种把图论与矩阵工具相结合，从而实现因素分析与识别的一种方法，同时引入模糊理论与贝叶斯网络，实现隧道坍塌风险评估。将解释结构模型和决策实验室分析法相结合，引入到隧道坍塌中，目的是建立隧道坍塌风险因素之间的关系，为更好把握隧道坍塌风险因素间的重要性，在ISM得到层次关系的情况下，实现层次关系到贝叶斯网络结构的转化，同时结合了模糊理论和贝叶斯网络，模糊理论可提高数据的有效性和准确性，贝叶斯网络是不确定性环境下实现知识诊断、推理的理想工具，结合其优势，实现隧道坍塌风险评估。该风险评估方法便于决策者把控影响隧道坍塌的首要因素，实现风险控制，减轻风险带来的伤亡与损失。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种基于ISM与模糊贝叶斯网络的隧道坍塌风险评估方法，该方法结合了决策实验室分析法和解释结构模型的优势，可得出多因素之间的相互关系及因素的重要性，利用模糊贝叶斯网络评估隧道坍塌的风险，解决目前隧道坍塌仅仅考虑单因素的作用下而得到一个评估结果的问题，实现了多因素联合作用下的风险评估。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于ISM与模糊贝叶斯网络的隧道坍塌风险评估方法，该方法步骤如下。

步骤一，总结影响隧道坍塌的风险因素。通过调研收集近10年隧道坍塌事故案例，提取案例中造成隧道坍塌的风险因素，汇总同类型的风险因素,具体因素见表1。

表1隧道坍塌因素统计表

步骤二，度量因素之间的关系度；引入Dematel模型，通过专家的意见，度量风险因素之间的关系度大小。

步骤三，计算中心度和原因度；根据因素关系度，构建直接影响矩阵A，计算综合影响矩阵T，确定影响因素的中心度和原因度。

步骤四，构建可达矩阵M；根据步骤三得到的综合影响矩阵T，根据设置的λ值，转化为邻接矩阵B，通过布尔运算，得到可达矩阵M。

步骤五，构建因素层次关系；根据步骤四得到的可达矩阵M，划分多层次因素结构。