1、2019中國(guó)城市軌道交通中國(guó)城市軌道交通BIM技術(shù)發(fā)展大會(huì)技術(shù)發(fā)展大會(huì) 基于基于BIMBIM的軌道交通地質(zhì)的軌道交通地質(zhì) 環(huán)境模型及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估環(huán)境模型及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 1 匯報(bào)人： 武志毅 導(dǎo) 師： 高 燕 副教授 中山大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué) 院 2019.11.29 中山大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院中山大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院 現(xiàn)有教師及專職研究人員百余人，其中，中科院院士2名，教 育部長(zhǎng)江特聘教授、國(guó)家杰出青年基金、國(guó)家高層次人才特殊 支持計(jì)劃（“萬人計(jì)劃”）入選者、國(guó)家中組部青年千人計(jì)劃 人才、珠江學(xué)者特聘教授、珠江科技新星創(chuàng)新人才等15人次， 中山大學(xué)百人計(jì)劃引進(jìn)人才近20人。擁有廣東省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2 個(gè)

2、、工程中心1個(gè)。 擁有博士后流動(dòng)站、理學(xué)工學(xué)博士點(diǎn)、碩士點(diǎn)。主要研究方向 大地構(gòu)造、地球化學(xué)、地球物理、資源礦產(chǎn)、海洋地質(zhì)災(zāi)害與 重大工程建設(shè)、地下工程、邊坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。 2 張培震院士張培震院士高銳院士高銳院士 王岳軍院長(zhǎng)王岳軍院長(zhǎng) 學(xué)院創(chuàng)建于1924年，是全 國(guó)建系較早、歷史悠久的 綜合性大學(xué)地質(zhì)學(xué)系之一。 目錄 研究意義及技術(shù)路線 基于BIM軌道交通地質(zhì)環(huán)境載體 模型 動(dòng)態(tài)模糊可變?cè)u(píng)價(jià)模型 總結(jié) 3 研究研究意義及技術(shù)路線意義及技術(shù)路線 4 研究意義及技術(shù)路線 研究意義 技術(shù)路線 軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀 3883.6 240.8 98.5 502 246.1 57.9

3、3.9 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 地鐵地鐵 輕軌輕軌 單軌單軌 市域快軌市域快軌 現(xiàn)代有軌電車現(xiàn)代有軌電車 磁浮交通磁浮交通 APM 里程數(shù)（單位：里程數(shù)（單位：km） 77.20 4.80 2.00 10 4.901.100.10 地鐵地鐵輕軌輕軌 單軌單軌市域快軌市域快軌 現(xiàn)代有軌電車現(xiàn)代有軌電車磁浮交通磁浮交通 APM 軌道軌道交通各制式的里程數(shù)交通各制式的里程數(shù)條形圖條形圖軌道軌道交通各制式占比圖交通各制式占比圖 研究意義 5 軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀 835 999 1430 1713 2064 2746 31

4、73 3618 4153 5033 19.64 43.14 19.79 20.49 33.04 15.55 14.02 14.79 21.19 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 2008200920102011201220132014201520162017 增長(zhǎng)率（增長(zhǎng)率（%） 軌道交通運(yùn)營(yíng)里程（軌道交通運(yùn)營(yíng)里程（km） 年份（年）年份（年） 軌道交通運(yùn)營(yíng)里程（軌道交通運(yùn)營(yíng)里程（km）增長(zhǎng)率（增長(zhǎng)率（%） 2008-2017年我國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)里程發(fā)展趨勢(shì)圖年我國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)里程發(fā)展趨勢(shì)圖 6 研究意

5、義 軌道交通面臨地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)軌道交通面臨地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn) 西安地裂縫分布圖（楊新安 2015） 廣州市九號(hào)線沿線區(qū)域地質(zhì) 構(gòu)造圖（樂璐 2013） 7 研究意義 廣州市十四號(hào)線一期工程：巖溶、基巖風(fēng)化不均及風(fēng)化深 槽、孤石、軟土、風(fēng)化巖及殘積土；廣州市軌道交通八號(hào) 線北延段：斷裂、巖溶、基巖風(fēng)化不均及風(fēng)化深槽、軟土。 軌道交通面臨地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)軌道交通面臨地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn) 廣州市十四號(hào)線一期工程基 巖地質(zhì)圖（楊珊 2016） 廣州市八號(hào)線北延段線路基 巖地質(zhì)圖（樂璐 2013） 8 研究意義 由于軌道交通的快速發(fā)展，地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性，地質(zhì)災(zāi)害 事故頻發(fā)。 南京 2007北京 2007廣州 2013佛山 2018 經(jīng)過事

6、故緣由的分析：發(fā)現(xiàn)事故多與工程所處的地質(zhì)環(huán)境 有關(guān)。 軌道交通地質(zhì)災(zāi)害事故軌道交通地質(zhì)災(zāi)害事故 滲水坍塌地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜風(fēng)化深槽工地突發(fā)透水 9 研究意義 軌道交通隧道工程不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀 年份年份作者作者研究對(duì)象研究對(duì)象研究成果研究成果 2011李明 隧道和地下工 程 基于隧道和地下工程運(yùn)營(yíng)階段的結(jié)構(gòu)變異、襯砌開裂等因素建立了 健康動(dòng)態(tài)診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了隧道和地下工程評(píng)價(jià)模型的可變性 2012張萌地鐵 針對(duì)地鐵建設(shè)期間的土性、巖性等10個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素，建立了基于模糊 綜合評(píng)價(jià)法的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型 2016王鳴濤地下工程 發(fā)現(xiàn)針對(duì)上軟下硬的復(fù)合地層的圍巖等級(jí)劃分的欠缺，指出了對(duì)于 未來圍巖等級(jí)劃分的

7、方向 2017趙文娟地下工程建立了典型上軟下硬地層隧道圍巖穩(wěn)定性的定性定量化標(biāo)準(zhǔn) 2018 Shi S. S. Xie X. K. Bu L. 山嶺隧道 為評(píng)估喀斯特地區(qū)隧道施工中突水災(zāi)害，建立了包括地下水位、巖 溶層厚度、平均溫度、地下水循環(huán)特征、斷層構(gòu)造等11個(gè)指標(biāo)的突 水評(píng)價(jià)模型 2018 Yang X. L. Zhang S. 公路隧道 為有效評(píng)價(jià)和控制突水的發(fā)生，建立了包括隧道壓頭、圍巖滲透系 數(shù)、圍巖破碎程度、節(jié)理面相對(duì)角度和隧道截面尺寸5個(gè)指標(biāo)的隧 道突水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型 2018 Huang X. Li S. C. Xu Z. H. 公路隧道 權(quán)重分析表明，圍巖等級(jí)，支護(hù)測(cè)量，地層

8、巖性，不利地質(zhì)，施工 方法，爆破技術(shù)，先進(jìn)地質(zhì)預(yù)報(bào)和地下水位是主要的控制因素 10 研究意義 整體技術(shù)路線 11 動(dòng)態(tài)模糊可變?cè)u(píng)價(jià)動(dòng)態(tài)模糊可變?cè)u(píng)價(jià) 模型模型 施工工施工工法選擇法選擇 系統(tǒng)系統(tǒng) 基于基于BIM軌道交通軌道交通 地質(zhì)環(huán)境載體模型地質(zhì)環(huán)境載體模型 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí) 低低 成本優(yōu)化分析成本優(yōu)化分析 模型模型 最最 優(yōu)優(yōu) 決決 策策 法法 多目標(biāo)優(yōu)化理論多目標(biāo)優(yōu)化理論 設(shè)計(jì)方案合理設(shè)計(jì)方案合理 地質(zhì)環(huán)境安全地質(zhì)環(huán)境安全 建議修改設(shè)計(jì)方案，給出處建議修改設(shè)計(jì)方案，給出處 理不良地質(zhì)方案成本對(duì)比報(bào)理不良地質(zhì)方案成本對(duì)比報(bào) 告告 地質(zhì)環(huán)境危險(xiǎn)，給出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)地質(zhì)環(huán)境危險(xiǎn)，給出風(fēng)險(xiǎn)預(yù) 警報(bào)告警報(bào)告

9、 否否 是是 風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)價(jià) 基于基于BIM軌道交通地質(zhì)軌道交通地質(zhì) 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)決策模型環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)決策模型 地質(zhì)數(shù)據(jù)導(dǎo)出地質(zhì)數(shù)據(jù)導(dǎo)出 基于基于BIMBIM軌道交通地質(zhì)環(huán)境軌道交通地質(zhì)環(huán)境 載體模型載體模型 研究現(xiàn)狀 技術(shù)路線 地質(zhì)環(huán)境載體模型搭建 基于BIM軌道交通地質(zhì)環(huán)境載體模型 12 基于基于BIM的軌道交通地質(zhì)載體模型的軌道交通地質(zhì)載體模型 年份年份作者作者研究成果研究成果模型模型 2014 中國(guó)電 建集團(tuán) 在AU大師會(huì)上，展示了他們利用Civil 3D軟件二次開發(fā)和 其他BIM軟件建立的水電站壩體全生命周期的BIM模型 2014林孝城 采用建筑設(shè)計(jì)專業(yè)廣泛使用的 Revit Ar

10、chitecture 核心 建模軟件，對(duì)“金山勘察綜合試驗(yàn)廠房項(xiàng)目”巖土工程勘 察成果進(jìn)行三維可視化的初步實(shí)踐 2016劉 續(xù) 在Revit軟件中建立了大量的巖土族構(gòu)建，如：錨索、立柱 樁、掛網(wǎng)噴砼等，以武漢亞洲醫(yī)院基坑項(xiàng)目為依托，進(jìn)行 了BIM的完整實(shí)施，探討了模型建立方式與施工應(yīng)用方法 2017張國(guó)鋒 以某工程的地質(zhì)環(huán)境三維建模為例介紹了數(shù)據(jù)采集和預(yù)處 理、表面模型構(gòu)建、實(shí)體模型的構(gòu)建的基本流程 2017饒嘉誼 通過 BIM 技術(shù)建立三維地質(zhì)模型，模擬土層與巖層的分布， 同時(shí)根據(jù)已有設(shè)計(jì)條件建立樁基礎(chǔ)模型。二者結(jié)合，實(shí)現(xiàn) 基于 BIM 的三維地質(zhì)模型與樁長(zhǎng)校核應(yīng)用 研究現(xiàn)狀 13 Revi

11、t elements Model element s View- specific elements Datum element s Hosts Model components Walls Floors Roofs Ceiling s Stairs Window s Doors Furnit ure Grids Levels Refrenc e plances Annotatio n elements Details Text notes Tags Symbols Dimension s Detail lines Filled regions 2D detail component s 建模

12、工作量大且繁瑣，效率 較低； 對(duì)存在透鏡體、尖滅的巖土 地層建模較為困難；斷層、 褶皺等復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造； 缺乏與巖土工程勘察領(lǐng)域相 關(guān)的計(jì)算與模型輸出接口。 解決方法解決方法 建立適合巖土工程勘察的巖土層族庫(kù)； 利用Revit API二次開發(fā)解決與巖土工程勘察成果的接口問題。（Revit API二 次開發(fā)的開發(fā)工具：Microsoft Visual Studio（簡(jiǎn)稱VS）、Microsoft Visual Studio Tools for Applications，簡(jiǎn)稱VSTA） Revit Revit 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象分 類類 Revit Revit 的不足的不足 研究現(xiàn)狀 14 在V

13、isual Studio2015中新建類庫(kù)工程 添加對(duì)Revit API接口裝配文件及System.Windows.Forms 的引用 添加Revit API的命名 空間引用 添加Windows窗體控件的命 名空間引用 在程序?yàn)槊铑愄砑涌刂泼畹氖聞?wù)模式和更新模式 新建類，從IExternalCommand接口派生，重建Execute() 方法，進(jìn)行編譯 是否編譯 成功 是 生成.dll文件，通過Add-In Manager加載裝配 文件 運(yùn)行程序查看結(jié)果 功能是否滿 足要求 是 程序開發(fā)結(jié)束 否 否 Revit二次開發(fā)流程（高原二次開發(fā)流程（高原 2017） 建立表面基準(zhǔn)三角網(wǎng)建立表面基準(zhǔn)

14、三角網(wǎng) Kriging插值Delaunay三角化算法 生成三維地層生成三維地層 三棱柱自適應(yīng)族自適應(yīng)族節(jié)點(diǎn)匹配 地質(zhì)環(huán)境載體模型地質(zhì)環(huán)境載體模型搭建搭建技術(shù)路線技術(shù)路線 鉆孔數(shù)據(jù)預(yù)處理鉆孔數(shù)據(jù)預(yù)處理 鉆孔數(shù)據(jù)收集鉆孔族建模區(qū)域劃分 斷層面生成斷層面生成 斷層面為平面 最小二乘法擬合 斷層面為曲面 Kriging插值+Delaunay 三角化算法 技術(shù)路線 15 全國(guó)重要地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)平臺(tái)（全國(guó)重要地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)平臺(tái)（1： 300） 序列序列鉆孔編號(hào)鉆孔編號(hào)XY真實(shí)真實(shí)X真實(shí)真實(shí)Y 1DHS04380.350.3587.587.5 2DS317913.25250812.5 3DS3198

15、1.14.852751212.5 4DHS04390.056.2512.51562.5 5DS31721.28.73002175 6DS31962.28.55502125 7DS31873.48.98502225 8DS31683.410.158502537.5 9DS32153.80.295050 10DS32295.650.751412.5187.5 11DS32325.52.51375625 12DS31935.952.51487.5625 13DS31866.85.1517001287.5 14DS32074.96.112251525 15DS31734.67.511501875 16

16、DS31636.558.751637.52187.5 17DS31568.710.221752550 18DS31759.659.852412.52462.5 19DS31391111.1527502787.5 20DS316412.810.532002625 21DHS043413.210.4533002612.5 22DS318813.37.233251800 23DS317614.3735751750 24DS320511.654.952912.51237.5 25DS323011.054.12762.51025 26DS322810.7426751000 27DS320013.83.7

17、53450937.5 28DS321812.17.530251875 29DS325413.70.53425125 30DS320687.220001800 鉆孔鉆孔數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)收集 鉆孔數(shù)據(jù)預(yù)處理 16 現(xiàn)編號(hào)現(xiàn)編號(hào)DS3197原編號(hào)原編號(hào)圖幅號(hào)圖幅號(hào)f49g022085（海珠廣場(chǎng)）（海珠廣場(chǎng)） X坐標(biāo)坐標(biāo)Y坐標(biāo)坐標(biāo)孔口標(biāo)高孔口標(biāo)高孔深（孔深（m）穩(wěn)定水位（穩(wěn)定水位（m）鉆孔類型鉆孔類型開孔日期開孔日期終孔日期終孔日期 3.2437.2 資料來源資料來源工程名稱工程名稱中大祈樂苑教師住宅樓中大祈樂苑教師住宅樓 地層時(shí)代地層時(shí)代 地層代號(hào)地層代號(hào) 層號(hào)層號(hào)層底標(biāo)高（層底標(biāo)高（m） 層底深度層底

18、深度 （m） 層厚（層厚（m）柱狀圖柱狀圖 取樣與分析取樣與分析 描述描述備注備注 組組段層段層深度（深度（m）測(cè)試測(cè)試 QPQP110.24 3.00 3.00 雜填土：雜色，由磚、砼碎塊及雜物等組 成，松散 2-0.36 3.60 0.60 淤泥：灰黑色，含少量粉細(xì)砂及腐木，具 腐臭味，流塑； E2E2h 3-0.96 4.20 0.60 細(xì)砂：淺灰白色，飽和，顆粒較均勻，松 散； 4-3.26 6.50 2.30 粉質(zhì)黏土：暗紫紅色，含少量中細(xì)砂，硬 塑，為原巖風(fēng)化殘積土； K1K1bh 5-10.56 13.80 7.30 粉砂巖：暗紫紅色，強(qiáng)風(fēng)化，巖芯呈半巖 半土狀，殘留巖塊，手可折

19、斷，遇水軟化； 6-18.16 21.40 7.60 粉砂巖：暗紫紅色，裂隙發(fā)育，中等風(fēng)化， 巖芯較完整，呈塊狀、短柱狀、柱狀； 7-20.16 23.40 2.00 粉砂巖：暗紫紅色，微風(fēng)化，巖芯完整， 呈柱狀、長(zhǎng)柱狀； 8-24.86 28.10 4.70 粉砂巖：暗紫紅色，裂隙極發(fā)育，中等風(fēng) 化，巖芯較完整，呈塊狀、短柱狀、柱狀； 9-26.16 29.40 1.30 粉砂巖：暗紫紅色，強(qiáng)風(fēng)化，巖芯呈半巖 半土狀，殘留巖塊，手可折斷，遇水軟化； 10-27.36 30.60 1.20 粉砂巖：暗紫紅色，裂隙較發(fā)育，中等風(fēng) 化；巖芯較完整，呈塊狀、短柱狀、柱狀； 11-33.96 37.2

20、0 6.60 粉砂巖：暗紫紅色，微風(fēng)化，巖芯完整， 呈柱狀、長(zhǎng)柱狀； 廣州城市鉆孔柱狀圖（以鉆孔廣州城市鉆孔柱狀圖（以鉆孔2 2為例）為例） 鉆孔數(shù)據(jù)預(yù)處理 17 地層參數(shù)設(shè)置界面地層參數(shù)設(shè)置界面 鉆孔族模型示意圖（鉆孔族模型示意圖（1：200） 鉆孔鉆孔族族建模建模 區(qū)域區(qū)域劃分劃分 區(qū)域劃分區(qū)域劃分 鉆孔數(shù)據(jù)預(yù)處理 18 選取隨機(jī)點(diǎn)數(shù)據(jù)選取隨機(jī)點(diǎn)數(shù)據(jù) 計(jì)算均值點(diǎn)，擬合計(jì)算均值點(diǎn)，擬合 擬合模型選取擬合模型選取 得出偏基臺(tái)值得出偏基臺(tái)值 Math.NET 輸入原始輸入原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 指數(shù)模型指數(shù)模型 輸出插值后數(shù)據(jù)輸出插值后數(shù)據(jù) KrgingKrging插值法內(nèi)插插值法內(nèi)插 Krging插值法

21、內(nèi)插 19 KrgingKrging插值法插值法內(nèi)插程序?qū)崿F(xiàn)內(nèi)插程序?qū)崿F(xiàn) Krging插值法內(nèi)插 20 Delaunay三角形插值法流程圖三角形插值法流程圖 DelaunayDelaunay三角插值法生成地層三角插值法生成地層 Delaunay三角形插值三角形插值法法程序?qū)崿F(xiàn)程序?qū)崿F(xiàn) Delaunay三角插值 法 21 地層生成地層生成 地層模型（地層模型（1：200） 地層生成 22 構(gòu)造空間直線構(gòu)造空間直線確定確定斷層面方程的擬合點(diǎn)斷層面方程的擬合點(diǎn) 斷層斷層面生成面生成 斷層面生成 23 斷層面兩邊區(qū)域的地層延伸到斷層面斷層面兩邊區(qū)域的地層延伸到斷層面 平面：平面：基于最基于最 小二乘法

22、擬合小二乘法擬合 曲曲面：面：KrigingKriging插值插值 法法+Delaunay+Delaunay插值法插值法 動(dòng)態(tài)模糊可變?cè)u(píng)價(jià)模型動(dòng)態(tài)模糊可變?cè)u(píng)價(jià)模型 建模技術(shù)路線 動(dòng)態(tài)模糊可變?cè)u(píng)價(jià)模型的搭建 動(dòng)態(tài)模糊可變?cè)u(píng)價(jià)模型 24 軌道交通軌道交通 不良地質(zhì)不良地質(zhì) 風(fēng)險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)因素 集集 權(quán)權(quán) 重重 確確 定定 技術(shù)路線 25 軌道軌道交通不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)圖交通不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)圖 軌道交通不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)源軌道交通不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)源 圍圍 巖巖 等等 級(jí)級(jí) 復(fù)復(fù) 合合 地地 層層 地地 下下 水水 有有 害害 氣氣 體體 特特 殊殊 土土 地地 震震 斷斷 層層 褶褶 皺皺 地地 裂裂 縫縫 巖巖

23、 爆爆 巖巖 溶溶 巖巖 體體 基基 本本 質(zhì)質(zhì) 量量 指指 標(biāo)標(biāo) 地地 層層 黏黏 聚聚 力力 地地 層層 內(nèi)內(nèi) 摩摩 擦擦 角角 隧隧 道道 直直 徑徑 隧隧 道道 埋埋 深深 滲滲 透透 系系 數(shù)數(shù) P H 水水 位位 水水 壓壓 含含 量量 壓壓 力力 儲(chǔ)儲(chǔ) 氣氣 層層 厚厚 度度 濕濕 陷陷 量量 濕濕 陷陷 性性 土土 厚厚 度度 自自 由由 膨膨 脹脹 率率 液液 化化 指指 數(shù)數(shù) 溶溶 陷陷 系系 數(shù)數(shù) 總總 溶溶 陷陷 量量 鹽鹽 脹脹 系系 數(shù)數(shù) 硫硫 酸酸 鈉鈉 含含 量量 總總 鹽鹽 脹脹 量量 土土 中中 總總 鹽鹽 量量 設(shè)設(shè) 防防 烈烈 度度 偏偏 壓壓 角角 度

24、度 斷斷 層層 面面 傾傾 角角 隧隧 道道 距距 斷斷 層層 距距 離離 隧隧 道道 與與 褶褶 皺皺 相相 對(duì)對(duì) 位位 置置 地地 裂裂 縫縫 發(fā)發(fā) 育育 程程 度度 地地 裂裂 縫縫 發(fā)發(fā) 展展 速速 率率 地地 裂裂 縫縫 埋埋 深深 隧隧 道道 距距 地地 裂裂 縫縫 距距 離離 相相 交交 角角 度度 原原 始始 地地 應(yīng)應(yīng) 力力 所所 處處 位位 置置 溶溶 洞洞 距距 隧隧 道道 地地 面面 壓壓 力力 水水 頭頭 最最 小小 凈凈 距距 溶溶 洞洞 長(zhǎng)長(zhǎng) 軸軸 巖巖 層層 傾傾 角角 巖巖 性性 （ 碳碳 酸酸 鈣鈣 含含 量）量） 隔隔 水水 板板 巖巖 體體 厚厚 度度

25、軌道交通不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素集 26 軌道交通不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素集（以斷層，巖溶為例）軌道交通不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素集（以斷層，巖溶為例） 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（微風(fēng)險(xiǎn)）（微風(fēng)險(xiǎn)）（弱風(fēng)險(xiǎn)）（弱風(fēng)險(xiǎn)） （中風(fēng)險(xiǎn)）（中風(fēng)險(xiǎn)） （強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)）（強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)）參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 斷 層 偏壓角度()0101020203030王魯南， 2012； 李文華， 2013 斷層面傾角()7590607530602122/3102/3 巖 溶 所處位置 兩者中心的連線和垂 向夾角45 兩者中心 的連線和 垂向夾角 45 兩者中心的 連線和水平 向夾角 45 薛亞東， 2017； 李繼偉， 2010 溶洞距隧道地面壓 力水頭(m) 60

26、最小凈距(S/D)10.7510.50.7500.5 溶洞長(zhǎng)軸（m）07710101414 巖層傾角()0108090 1025或 6580 2565 巖性(CaCO3含量%)05550507575 隔水板巖體厚度(m) 00.5或 d30 10305100.55 軌道交通不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素集 27 權(quán)重確定權(quán)重確定 權(quán)重確定方法權(quán)重確定方法優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 專家咨詢法 不至于出現(xiàn)屬性權(quán)重與屬 性實(shí)際重要程度相悖的情 況 較大的主觀經(jīng)驗(yàn)性,專家的 選擇將直接影響到結(jié)果的準(zhǔn) 確性 層次分析法系統(tǒng)性，實(shí)用性，簡(jiǎn)潔性 其標(biāo)度問題一直未得到良好 的解決 主成分分析法 以實(shí)測(cè)資料為基礎(chǔ)，比較 客觀 缺乏對(duì)

27、不同診斷指標(biāo)在物理 力學(xué)關(guān)系上的重要性的考慮 熵值法 客觀性 ：相對(duì)那些主觀賦 值法精度較高；適應(yīng)性 缺乏各指標(biāo)之間的橫向比較， 權(quán)重依賴于樣本 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 可以學(xué)習(xí)和自適應(yīng)不確定 的系統(tǒng)，能同時(shí)處理定量 和定性知識(shí) 需要較多的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 權(quán)重確定方法優(yōu)劣對(duì)比表權(quán)重確定方法優(yōu)劣對(duì)比表 權(quán)重確定 28 BPBP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)賦權(quán)法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)賦權(quán)法 BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 讀取訓(xùn)練數(shù)據(jù) 對(duì)數(shù)據(jù)歸一化 構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 設(shè)置訓(xùn)練參數(shù) 對(duì)檢測(cè)樣品仿真 誤差是否 在允許范 圍內(nèi) 是 否 matlab計(jì)算權(quán)重步驟計(jì)算權(quán)重步驟 權(quán)重確定 29 乘積標(biāo)度賦權(quán)法乘積標(biāo)度賦權(quán)法 對(duì)n個(gè)指標(biāo)的重要性進(jìn)行排序； 對(duì)指標(biāo)的進(jìn)行兩

28、兩比較 對(duì)該指標(biāo)層的所有指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，得到指標(biāo)層的 總權(quán)重。 重要性重要性標(biāo)度值（標(biāo)度值（A:B）權(quán)重值（權(quán)重值（A:B） 指標(biāo)A、B“相同”1:10.5:0.5 指標(biāo)A比指標(biāo)B“稍微大”1.354:10.575:0.425 指標(biāo)A重要性是指標(biāo)B重要性的n 個(gè)“稍微大” 幾種標(biāo)度法對(duì)“稍微大”的標(biāo) 度值分別為3、1.286、1.5和 1.277，一般兩者不應(yīng)大于1.5， 則(1.5+1.277+1.286)/3=1.354 權(quán)重確定 30 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)賦權(quán) 法所得的權(quán)重 復(fù)合復(fù)合地層的組合地層的組合權(quán)重權(quán)重： 乘積標(biāo)度賦權(quán)所 得的權(quán)重 以復(fù)合地層為例 =0.63 =0.37 組合賦權(quán)組合

29、賦權(quán) 權(quán)重確定 31 軌道交通軌道交通 不良地質(zhì)不良地質(zhì) 風(fēng)險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)因素 集集 權(quán)權(quán) 重重 確確 定定 動(dòng)態(tài)模糊可變?cè)u(píng)價(jià)模型技術(shù)路線 32 樣本特征值函數(shù)向量樣本特征值函數(shù)向量 針對(duì)圍巖等級(jí)的辨識(shí)因子為BQ， 式中Rc為巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度，其隨時(shí)間變化規(guī)律（以花崗 石為例）為： 復(fù)合地層隨時(shí)間變化的辨識(shí)因子包括黏聚力和內(nèi)摩擦角（以高 廟子膨潤(rùn)土為例），其隨時(shí)間的變化規(guī)律為： C=907.7exp(- 0.03t)+664.4exp(0.005t) =4.4exp(-0.135t)+11.2exp(- 0.001t) 動(dòng)態(tài)模糊可變?cè)u(píng)價(jià)模型 33 二級(jí)指標(biāo)隸屬度矩陣 相對(duì)差異函數(shù) 范圍值區(qū)間c

30、，d吸引域區(qū)間a，b確定M位值 acMdb 二級(jí)指標(biāo)層隸屬度矩陣求取二級(jí)指標(biāo)層隸屬度矩陣求取 動(dòng)態(tài)模糊可變?cè)u(píng)價(jià)模型 34 一級(jí)指標(biāo)層、目標(biāo)層隸屬度矩陣、級(jí)別特征化一級(jí)指標(biāo)層、目標(biāo)層隸屬度矩陣、級(jí)別特征化 級(jí)別級(jí)別特征值化：特征值化： 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)(微風(fēng)險(xiǎn)微風(fēng)險(xiǎn))(弱風(fēng)險(xiǎn)弱風(fēng)險(xiǎn))(中風(fēng)險(xiǎn)中風(fēng)險(xiǎn))(強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)) 特征值H0.8510.60.850.350.600.35 軌道交通隧道工程不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)表軌道交通隧道工程不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)表 動(dòng)態(tài)模糊可變?cè)u(píng)價(jià)模型 35 區(qū)段區(qū)段參數(shù)取值參數(shù)取值H風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)等級(jí)評(píng)價(jià)等級(jí) 1 =1，p=1（0.172 0.251 0.309 0.268）0

31、.547 =1，p=2（0.164 0.242 0.311 0.283）0.537 =2，p=1（0.161 0.364 0.220 0.255）0.574 =2，p=2（0.151 0.337 0.246 0.266）0.559 2 =1，p=1（0.175 0.291 0.376 0.158）0.592 =1，p=2（0.167 0.275 0.380 0.178）0.578 =2，p=1（0.171 0.344 0.401 0.084）0.626 =2，p=2（0.159 0.317 0.421 0.103）0.607 3 =1，p=1（0.175 0.291 0.332 0.202）0

32、.579 =1，p=2（0.170 0.278 0.334 0.218）0.568 =2，p=1（0.152 0.368 0.316 0.164）0.598 =2，p=2（0.162 0.354 0.309 0.175）0.596 4 =1，p=1（0.230 0.301 0.327 0.142）0.628 =1，p=2（0.178 0.286 0.357 0.179）0.586 =2，p=1（0.219 0.376 0.309 0.096）0.655 =2，p=2（0.179 0.323 0.384 0.114）0.616 廣州某擬建廣州某擬建軌道軌道交通各區(qū)段地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)表交通各區(qū)段地

33、質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)表 模型檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋z驗(yàn) 模型檢驗(yàn) 36 區(qū)段區(qū)段一級(jí)指標(biāo)一級(jí)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí) 1 圍巖等級(jí)（0.000 0.000 0.429 0.571）0.304 復(fù)合地層（0.360 0.374 0.155 0.111）0.724 地下水（0.225 0.513 0.238 0.025）0.714 地震（0.000 0.000 0.500 0.500）0.325 2 圍巖等級(jí)（0.000 0.167 0.667 0.166）0.467 復(fù)合地層（0.221 0.497 0.144 0.138）0.674 地下水（0.375 0.326 0.268 0.031）0.744 地震（0.000

34、 0.000 0.500 0.500）0.325 3 圍巖等級(jí)（0.000 0.000 0.500 0.500）0.325 復(fù)合地層（0.402 0.353 0.131 0.114）0.740 地下水（0.213 0.446 0.292 0.048）0.684 地震（0.000 0.000 0.500 0.500）0.325 斷層（0.139 0.631 0.230 0.000）0.706 巖溶（0.179 0.303 0.444 0.074）0.621 4 圍巖等級(jí)（0.000 0.167 0.667 0.166）0.467 復(fù)合地層（0.386 0.361 0.120 0.133）0.72

35、8 地下水（0.225 0.475 0.269 0.031）0.703 地震（0.000 0.000 0.500 0.500）0.325 斷層（0.052 0.514 0.415 0.019）0.625 巖溶（0.369 0.264 0.121 0.246）0.660 廣州某擬建廣州某擬建軌道交通軌道交通各各區(qū)段區(qū)段一級(jí)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)一級(jí)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等級(jí)評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)表表 模型檢驗(yàn) 37 區(qū)區(qū) 段段 一級(jí)一級(jí) 指標(biāo)指標(biāo) 二級(jí)指標(biāo)二級(jí)指標(biāo) 風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn) 等級(jí)等級(jí) 4巖溶 溶洞所處位置（0.000 0.000 0.000 1.000） 0.175 溶洞距隧道地面壓 力水頭(m) （0.787 0.213 0.00

36、0 0.000） 0.941 最小凈距(S/D)（1.000 0.000 0.000 0.000）1 溶洞長(zhǎng)軸（m）（0.250 0.625 0.125 0.000） 0.763 巖層傾角()（0.000 0.000 0.440 0.560） 0.307 巖性(CaCO3含量%) （0.214 0.643 0.143 0.000） 0.748 隔水板巖體厚度(m) （0.065 0.565 0.370 0.000） 0.650 廣州某擬建廣州某擬建軌道軌道交通區(qū)段交通區(qū)段4 4部分部分二級(jí)指標(biāo)二級(jí)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等級(jí)評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)表表 模型檢驗(yàn) 38 總結(jié)總結(jié) 總結(jié) 39 總結(jié) 40 u基于Revit軟件進(jìn)行二次開發(fā)，有效地解決了Revit軟件中沒 有三維地質(zhì)環(huán)境載體建模模塊的問題，解決了Revit軟件中 斷層平面、曲面建模問題。 u基于可變模糊集理論，建立了針對(duì)軌道交通隧道工程設(shè)計(jì)、 施工，運(yùn)維階段的模糊可變?cè)u(píng)價(jià)模型，加入軌道交通隧道工 程運(yùn)維期的風(fēng)險(xiǎn)因素集，即可實(shí)現(xiàn)軌道交通隧道工程全生命 周期的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)。 u將時(shí)間因素集加入模糊可變?cè)u(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)了隧道工程某些 地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)評(píng)估。 THANKS 謝謝聆聽 41