(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211184605.1 (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 中南大学 地址 410006 湖南省长 沙市岳麓山左家垅 申请人 中国铁路广州局集团有限公司广州 工程建设指挥部 (72)发明人 彭琦　丘伟兴　王海涵　赵炼恒　 (74)专利代理 机构 长沙惟盛赟鼎知识产权代理 事务所(普通 合伙) 43228 专利代理师 张丁日 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/08(2012.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 基于多源信息融合的隧道施工突涌水风险 评估方法 (57)摘要 本发明涉及隧道工程灾害预测技术领域， 具 体涉及基于多源信息融合的隧道施工突涌水风 险评估方法， 包括如下步骤： S1： 对隧道施工现场 进行目视检查、 监控量测以及综合超前地质预 报， 根据所得到的数据建立对应的单信息源风险 评估模型并进行风险评估， 得到单信息源的风险 评估值； S2： 对S1中所得到的三个单信息源风险 评估模型进行评价， 得到各个单信息源风险评估 模型的重要性权重和可信度； S3： 通过ER证据理 论将三个单信息源风险评估模型的风险评估值、 重要性权重以及可信度进行融合， 得到最终的突 涌水风险概率。 本发明所提出的风险评估方法充 分考虑了隧道建设中影 响突涌水的风险因素， 相 较于单一信息的评估方法具有更好的鲁棒性和 准确性。 权利要求书3页 说明书12页 附图1页 CN 115423210 A 2022.12.02 CN 115423210 A 1.基于多源信息融合的隧道 施工突涌水风险评估方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1： 对隧道施工现场进行目视检查、 监控量测以及综合超前地质预报， 根据所得到的数 据分别建立对应的单信息源风险评估 模型并进行风险评估， 得到单信息源的风险评估值； S2： 对S1中所得到的三个单信息源风 险评估模型进行评价， 通过单信息源风险评估模 型的准确率得到各个单信息源风险评估模型的重要性权重， 通过单信息源风险评估模型的 不确定性得到各个单信息源风险评估 模型的可信度； S3： 通过ER证据理论将三个单信息源风险评估模型的风险评估值、 重要性权重以及可 信度进行融合， 得到最终的突涌水风险概 率。 2.根据权利要求1所述基于多源信息融合的隧道施工突涌水风险评估方法， 其特征在 于， S1中目视检查单信息源风险评估 模型的建立过程包括如下步骤： 根据隧道施工现场的实际情况以及已有关于隧道突涌水的案例筛选出若干个目视检 查的风险因素， 并根据其风险大小划分为四个风险等级； 根据风险因素以及风险等级对已 有隧道突涌水案例进行分类得到突涌水数据库， 将突涌水数据库作为支持向量机的训练 集， 利用支持向量机进行学习 得到目视检查单信息源风险评估模型， 其中支持向量机的判 别函数具体形式如下： 式中： m为训练数据集的大小； αi为拉格朗日乘子； K(xi， x)为核函数； b为基于训练集的阈值 参数。 3.根据权利要求2所述基于多源信息融合的隧道施工突涌水风险评估方法， 其特征在 于， 采用如下步骤从支持向量机 输出值中提取相关概 率： 使用Sigmo id函数将支持向量机的输出映射到区间[0， 1]， 具体公式如下： 式中： a和b为对一组训练示例进行负对数似然函数最小化计算得到的参数； 式中： ti为类的新标签； t+为ti+1； t‑为ti‑1； N+为属于类1的点数； N‑为属于类2的点数。 4.根据权利要求1所述基于多源信息融合的隧道施工突涌水风险评估方法， 其特征在权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115423210 A 2于， S1中监控量测的数据包括围岩位移、 应力和渗透水压力， 根据所得到监控量测数据的风 险大小将其划分为四个风险等级。 5.根据权利要求4所述基于多源信息融合的隧道施工突涌水风险评估方法， 其特征在 于， 监控量测单信息源风险评估 模型的建立过程包括如下步骤： 通过云模型将监控量测所得到的数据转化为突涌水风险概率值， 利用ER证据理论融合 所得到的监控量测数据的突涌 水风险概率值， 得到监控量测单信息源风险评估模型， 其中 云模型建立过程如下： 在决策过程中对各种隧道坍塌风险因素Bi进行分析， 并进一步将每个风险因素划分为 不同的风险状态Bij(i＝1， 2， …， M； j＝1， 2， …， N)。 将每个风险状态对应一个特定的双极限 区间， 记为[bij(L)， bij(R)]， 通过正态云公式(4)将双极限区间[bij(L)， bij(R)]转化为云模 型(Exij,Enij,Heij)， 式中： Exij为期望； Enij为Exij的熵； Heij为超熵； h为常数， 其取值范围为0～Enij； 公式(4)中， x应满足三个要求， 一x∈X， 二x是概念B的随机实例化， 三x满足公式， x属于 概念B的确定度可由如下公式求得 6.根据权利要求1所述基于多源信息融合的隧道施工突涌水风险评估方法， 其特征在 于， 得到S1中综合超前地质预报的方法包括长距离探测法、 短距离探测法和超前钻孔法， 并 根据TGP结果将综合超前地质预报划分为四个等级。 7.根据权利要求6所述基于多源信息融合的隧道施工突涌水风险评估方法， 其特征在 于， 综合超前地质预报单信息源风险评估 模型的建立过程包括如下步骤： 通过专家打分法对综合超前地质预报进行分析， 得到不同超前地质预报方法的突涌水 风险概率值， 运用ER证据理论对所得到各个超前地质预报方法的突涌水风险概率值进行融 合， 得到综合超前地质预报单信息源风险评估 模型， 其中ER证据理论公式如下： 其中， ( θ,pθ,j)为一个证据的要素ej， 表示证据指向命题θ 的概率为pθ,j， θ为Θ的任意子权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115423210 A 3