1、第30卷第3期2023年 5月Vo l.30 No.3Ma y 2023妥全与环境工程Sa f et y a nd Env iro nment a l Enginee ring引用格式：刘广进，彭亚雄，苏莹，等.基于AHP-云模型的隧道断层破碎带施工风险评价J.安全与环境工程,2023,30(3):118-12&Liu G J,Peng Y X,Su Y,et a l.Exc a v a t io n ris k a s s es s ment o f t unnel f a ult f ra c t ure zo ne ba s ed o n AHP-Clo ud mo del J.Safe
2、ty and Environmental Engineering,2023,30(3)：118-128.基于AHP-云模型的隧道断层破碎带施工风险评价刘广进1我亚雄，苏莹1,黄智躺，吴立3(1.湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室，湖南湘潭411201；2.福州水务平潭引水开发有限公司，福建 福州350001,3.中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉430074)摘 要：断层破碎带是隧道施工过程中常见的不良地质条件，易引发隧道围岩坍塌失稳灾害。为避免施工人员与 设备的损失，将隧道穿越断层破碎带施工风险划分为4个等级，建立了工程地质条件、水文地质条件和设计与施工 技术3个一级
3、评价指标和12个二级评价指标体系以及分级标准;通过对评价指标进行标准化处理,构建了基于层 次分析(AHP)-云模型的穿越断层破碎带隧道施工风险评价模型；将该模型应用于福建省平潭及闽江口水资源配 置工程，对大樟溪-东张水库隧道施工风险进行评价。结果表明：该隧道穿越断层破碎带区域的施工风险综合评价 云图中，云滴大部分处于“中高风险”，少部分处于“低风险”，说明该区域隧道施工风险处于较高风险等级；现场隧 道施工灾害发生情况与模型风险评价结果基本一致,证明了该模型的可靠性和有效性。关键词：隧道断层破碎带；围岩坍塌失稳;AHP；云模型;施工风险评价中图分类号：X948；U45&3 文章编号：1671-1
4、556(2023)03-0118-11 收稿日期：2021-04-25DOI：10.13578/ki.issn.1671-1556.20220346 开放科学(资源服务)标识码(OSID):Excavatio n Risk Assessment o f Tunnel Fault Fracture Zo neBased o n AHP-Clo ud Mo delLIU Gua ngjin1,PENG Ya xio ng1*,SU Ying1,HUANG Zh iga ng2,WU Li3(1.Hunan Pro vinc ial Ke y L abo rato ry o f Geo te c h
5、 nic al Eng inee ring f o r Stability Co ntro l and He alth Mo nito ring,Hunan University o f Sc ienc e and Tec h no lo g y 9Xiang tan 411201,Ch ina；2.Fuzh o u Wate r Af f airs Ping tan Wate r Dive rsio n Deve lo pment Co.,L td.Fuzh o u 350001,Ch ina；3.Fac ulty o f Eng inee ring 9 Ch ina University
6、o f Geo sc ienc es(Wuh an)9Wuh an 430074,C加宛 q)Abst r ac t：Th e c o lla ps e o f s urro unding ro c k is a c o mmo n geo lo gic a l dis a s t er in t unnel c o ns t ruc t io n t h ro ugh f a ult f ra c t ure zo ne In o rder t o a v o id t h e lo s s o f c o ns t ruc t io n pers o nnel a nd equipme n
7、t,t h e c o ns t ruc t io n ris k o f t unnel c ro s s ing f a ult a nd bro k en zo ne is div ided int o 4 lev els a nd 3 prima ry ev a lua t io n indexes a nd 12 s ec o nda ry ev a lua t io n index s ys t ems a s well a s gra ding s t a nda rds f o r engineering geo lo gic a l c o ndit io ns?h ydro
8、 ge o lo gic a l c o ndit io ns a nd c o ns t ruc t io n t ec h no lo gic a l c o ndit io ns a re es t a blis h ed.By s t a nda rdizing t h e ev a lua t io n index?a ris k ev a lua t io n mo del o f t unnel c o ns t ruc t io n t h ro ugh f a ult f ra c t ure zo ne is c o ns t ruc t ed ba s ed o n AH
9、P des ign a nd c lo ud mo del.Th e mo del is a pplied t o t h e pro jec t o f Pingt a n a nd Minjia ng Riv er s a liv a res o urc e a llo c a t io n in Fujia n Pro v inc e t o ev a lua t e t h e c o ns t ruc t io n ris k o f Da zh a ngxi-Do ngzh a ng Res erv o ir t unnel.Th e res ult s s h o w t h a
10、 t in t h e c o mpreh ens iv e pa rit y c lo ud ma p o f t h e t unnel t h ro ugh t h e f a ult f ra c t ure zo ne,mo s t c lo ud dro plet s a re a t medium a nd h igh ris k,a nd a f ew a re a t“lo w ris kw,indic at ing t h a t t h e t unnel c o ns t rue t io n ris k in t h is a rea is a t a h igh r
11、is k lev el.Th e dis a s t er o c c urrenc e o f t h e t un-基金项目：湖南省自然科学基金项目(2020JJ5163);湖南省教育厅科学研究项目(22B0486.19C0736)；江汉大学省部共建精细爆破国家重点实 验室、江汉大学爆破工程湖北省重点实验室联合开放基金资助项目(PBSKL2022D08)作者简介:刘广进(1997)，男，硕士研究生，主要研究方向为隧道围岩稳定性。E-ma il：20020201003ma iL h nus t.edu.c n 通讯作者：彭亚雄(1990),男，博士，讲师，硕士生导师，主要从事隧道与爆破工程方
12、面的研究。E-ma il：1020172h nus t.edu.c n第3期刘广进等：基于AHP-云模型的隧道断层破碎带施工风险评价119nel c o ns t ruc t io n is ba s ic a lly c o ns is t ent wit h t h e ris k ev a lua t io n res ult s o f t h e mo del,wh ic h pro v es t h e reliabilit y a nd ef f ec t iv enes s o f t h e mo del.Key wo r ds:t unnel f a ult f ra c
13、t ure zo ne；s urro unding ro c k c o lla ps e a nd ins t a bilit y；AHP；Clo ud mo del；c o ns t ruc t io n ris k a s s es s ment穿越断层破碎带隧道施工中，复杂的工程与水 文地质条件、隧道-断层系统空间分布的不可预见性 和支护施工不规范等因素，导致了隧道施工风险增 大，极易引发隧道围岩塌方失稳灾害隧道围岩 坍塌失稳具有发生速度快、危害性大且不易观测等 特点，对施工人员和机械构成极大的威胁。因此，如 何快速、直观、准确地评价隧道施工阶段的围岩坍塌 失稳风险,并根据现场施工工况
14、优化施工方案，是隧 道施工过程中进行风险控制的有效途径。目前，针对隧道施工风险的评价方法主要包括 模糊综合评价法阂、可拓学理论和层次分析(AHP)法等。陈自海等皈将模糊综合分析法与 AHP法相结合,构建了基于模糊层次分析法法的盾 构隧道施工风险评价模型，克服了模糊综合评价法 得到的指标权重不准确和AHP法对风险因素的描 述估计结果过于粗略等缺点；杨卓等将爛权法与 可拓理论相结合，构建了基于爛权物元可拓理论的 隧道塌方风险评估模型，弥补了可拓学理论无法宜 接得出指标权重的缺点。云模型理论由李德毅院士首先提出，并在多项 研究领域中被作为工具，用于定量数据与定性描述 的有效转换。胡建华等刀在铁路隧道
15、突水危险性综 合评估中采用云模型理论解决了风险评估问题，避 免了评价者主观倾向对评价结果的影响，并保证了 风险评估的可靠性与有效性;杨光等阂将云模型理 论应用于隧道塌方风险评估中，得出了可以利用云 模型中云发生器的特点和优势，修正评价中人为因 素的影响，使评价结果更加客观、合理的结论。此 外，云模型理论还可以与爛权如、组合赋权口口、改 进AHP和CRITIC：12、突变级数匚等数学方法相结 合“闵，提高了现有研究方法的精确性、便捷性与直 观性，扩大了云模型理论在各个行业的适用范围。综上所述,针对穿越断层破碎带隧道施工风险 高、不易防控等问题,本文以AHP-云模型理论为基 础，构建了基于AHP-
16、云模型的穿越断层破碎带隧 道施工风险评价模型，并将该模型应用于福建省平 潭及闽江口水资源配置工程，通过对隧道施工风险 进行评价得出该隧道穿越断层破碎带区域的施工风 险综合评价等级云图，实现了对穿越断层破碎带隧 道施工围岩坍塌失稳风险评估，可为隧道施工围岩 失稳灾害防控提供理论依据。1 AHP-云模型1.1 AHP 法层次分析(a na lyt ic h iera rc h y pro c es s,AHP)法 主要用于解决不确定情况或多个评价准则的决策问 题。该方法将亟待解决的复杂性问题视为一个整 体，通过对研究目标进行分解,建立包含多个影响因 素的层次体系，并分析各因素的内在逻辑关系及其 对研究目标的影响，利用指标权重研究层次间各因 素的重要性。根据AHP法的原理，首先建立包含多个影响 因素的层次结构，并将同一层次的因素进行两两比 较建立判断矩阵;然后在两两因素比较过程中，使用 19的标度思维方法如，获得因素重要性程度值。1.1.1 标度思维根据19的标度思维方法，其量化标准如表1 所示。表1标度含义Table 1 Meaning of number数值 含义表示两个因素相比，具有相
