袁 青, 陳培帥, 鐘 涵, 江 鴻, 吳詩(shī)琦, 閆鑫雨

(1. 中交第二航務(wù)工程局有限公司， 湖北 武漢 430040； 2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院， 湖北 武漢 430074； 3. 交通運(yùn)輸行業(yè)交通基礎(chǔ)設(shè)施智能制造技術(shù)研發(fā)中心， 湖北 武漢 430040； 4. 長(zhǎng)大橋梁建設(shè)施工技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖北 武漢 430040)

0 引言

隧道穿越花崗巖斷層帶最主要的施工災(zāi)害就是高壓富水體的涌突，其危險(xiǎn)性極高，破壞力巨大，嚴(yán)重影響隧道施工安全，如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)隧道涌水災(zāi)害的涌水等級(jí)及涌水量有著重要意義。目前，理論計(jì)算方法有地下水動(dòng)力學(xué)[1]、地下水徑流模數(shù)法[2]、水均衡原理[3]等，但由于影響隧洞涌水的因素很多，這些理論方法往往忽略了大多數(shù)定性因素，理論方法的簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程顯然不能滿足災(zāi)害發(fā)生的隨機(jī)性[4-5]，導(dǎo)致預(yù)測(cè)涌水量與實(shí)際涌水量存在較大差距。同時(shí)，部分研究采用隧道涌水量預(yù)測(cè)模型試驗(yàn)[6]與隧道三維數(shù)值模擬分析[7-8]等方法進(jìn)行涌水量計(jì)算，以獲得較好的最大涌水量及發(fā)生位置； 但由于試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛿?shù)值模擬模型中對(duì)隧道工程的復(fù)雜工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件進(jìn)行了很大程度上的簡(jiǎn)化或消除，也導(dǎo)致預(yù)測(cè)涌水量與實(shí)際涌水量存在顯著差距。

因此，大多數(shù)隧道涌水量預(yù)測(cè)研究主要考慮采用隨機(jī)性方法，從多因素的角度，結(jié)合定量和定性2類因素指標(biāo)建立數(shù)學(xué)分析模型。賀小勇等[9]以地形、巖性、地質(zhì)構(gòu)造3個(gè)因素為基礎(chǔ)，構(gòu)建了不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和隧道空間展布，對(duì)集水面積進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析； 郭鎖山[10]采用層次分析法對(duì)淺埋偏壓斷層破碎隧道涌水量影響因素權(quán)重進(jìn)行了分析，確定了對(duì)隧道涌水量有重大影響的關(guān)鍵因素，并排序了主次影響因素，提高了隧道涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算精度； 廖志泓[11]以隧道6個(gè)里程段的地質(zhì)構(gòu)造和涌水情況為樣本，建立了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)隧道涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，得出最大相對(duì)誤差在20%以內(nèi)。

上述數(shù)學(xué)分析方法雖然取得了一定的效果，但這些方法用來(lái)確定權(quán)重的判斷矩陣元素都是采用專家打分確定的具體數(shù)值，定性因素的隨機(jī)性導(dǎo)致權(quán)重值的多解性使此類方法存在極大缺陷； 而模糊層次分析法(FAHP)恰能科學(xué)合理地分配各因素權(quán)重[12]，但其采用模糊數(shù)互反判斷矩陣進(jìn)行權(quán)重排序時(shí)，容易出現(xiàn)排序互斥問(wèn)題，導(dǎo)致權(quán)重分配失衡。另外，為了預(yù)測(cè)涌水量的大小，現(xiàn)有研究方法主要為模糊綜合評(píng)價(jià)法[13]，也存在依賴大量樣本數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)模型訓(xùn)練修正過(guò)程復(fù)雜等缺陷。針對(duì)FAHP法和模糊綜合評(píng)價(jià)的2類技術(shù)缺陷，本文提出采用平均優(yōu)勢(shì)度優(yōu)化FAHP法的判斷矩陣，并采用逼近理想解排序法(TOPSIS)替代模糊綜合評(píng)價(jià)，能夠根據(jù)有限評(píng)價(jià)對(duì)象與理想化目標(biāo)接近程度進(jìn)行綜合評(píng)判?；诖耍瑢?yōu)化FAHP-TOPSIS法應(yīng)用于高壓富水花崗巖隧道斷層帶涌水預(yù)測(cè)中，實(shí)現(xiàn)涌水等級(jí)及涌水量的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

1 優(yōu)化FAHP法

FAHP法是通過(guò)建立一個(gè)由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層構(gòu)成的評(píng)價(jià)體系，逐層構(gòu)成三角模糊數(shù)互反判斷矩陣，進(jìn)而得出權(quán)重； 但其采用模糊數(shù)互反判斷矩陣進(jìn)行權(quán)重排序時(shí)，容易出現(xiàn)排序互斥問(wèn)題。因此，本文考慮采用平均優(yōu)勢(shì)度將模糊數(shù)互反判斷矩陣優(yōu)化為模糊數(shù)互補(bǔ)判斷矩陣，以準(zhǔn)確快速地進(jìn)行權(quán)重計(jì)算。

1.1 由比較標(biāo)度構(gòu)造三角模糊數(shù)互反判斷矩陣

表1 指標(biāo)重要程度分級(jí)賦值標(biāo)準(zhǔn)

按照兩兩比較標(biāo)度得到三角模糊數(shù)互反判斷矩陣

(1)

1.2 平均優(yōu)勢(shì)度優(yōu)化的FAHP法

(2)

式中：l為模糊數(shù)下限值；m為最大可能性值；u為模糊數(shù)上限值。

(3)

則利用平均優(yōu)勢(shì)度優(yōu)化FAHP法的三角模糊數(shù)互反判斷矩陣為三角模糊互補(bǔ)矩陣的步驟如下。

1)采用簡(jiǎn)單加權(quán)法則集結(jié)專家們給出的各因素模糊數(shù)，計(jì)算每個(gè)因素的模糊綜合評(píng)價(jià)值

(4)

(5)

4)對(duì)模糊互補(bǔ)判斷矩陣B，利用模糊互補(bǔ)矩陣排序的中轉(zhuǎn)法(見(jiàn)式(6)[9])，計(jì)算其權(quán)重向量

(6)

1.3 隸屬函數(shù)

1)定量因素的隸屬函數(shù)(αi(x))采用偏大型半梯形分布函數(shù)，其函數(shù)形式如圖1所示。

2)定性因素需要轉(zhuǎn)化為確切的數(shù)值，采用德?tīng)柗品╗10]，其公式如下：

(7)

式中：N為評(píng)分專家總?cè)藬?shù)；pi為所有專家評(píng)分的平均值；di為所有小于pi評(píng)分的平均值；gi為所有大于pi評(píng)分的平均值。

圖1 偏大型半梯形隸屬函數(shù)

2 優(yōu)化FAHP-TOPSIS法

TOPSIS法的基本原理是借助多目標(biāo)決策問(wèn)題中的正理想解和負(fù)理想解的距離來(lái)對(duì)評(píng)判對(duì)象進(jìn)行排序[14-15]。正理想解的各個(gè)指標(biāo)均達(dá)到最優(yōu)，可以理解為一個(gè)虛擬的最優(yōu)解，而負(fù)理想解與之完全相反。TOPSIS法根據(jù)評(píng)判對(duì)象與理想化目標(biāo)的接近程度進(jìn)行排序，對(duì)現(xiàn)有對(duì)象進(jìn)行相對(duì)優(yōu)劣的評(píng)價(jià)，若評(píng)判對(duì)象最靠近正理想解，則為最優(yōu)值，否則為最差值[16]。TOPSIS法算法模型計(jì)算過(guò)程如下。

2.1 初始評(píng)判矩陣

定義方案集Z={Z1,Z2,…,Zm}，每個(gè)方案Zi的評(píng)判指標(biāo)集r={r1,r2,…,rn}，根據(jù)FAHP法中各指標(biāo)的隸屬函數(shù)確定其隸屬值，得到初始評(píng)判矩陣

(8)

式中：rij為評(píng)判指標(biāo)，定義為第i個(gè)方案的第j個(gè)指標(biāo)，i∈[1,m]，j∈[1,n]；m，n分別為方案集Z和評(píng)判指標(biāo)集r的元素?cái)?shù)量。

2.2 加權(quán)評(píng)判矩陣

根據(jù)TOPSIS理論，將初始評(píng)判矩陣Z與FAHP法的指標(biāo)層層次總排序權(quán)重矩陣Wn進(jìn)行加權(quán)乘法運(yùn)算，可得加權(quán)評(píng)判矩陣

(9)

式中Wj為FAHP法中指標(biāo)層第j層次的總排序權(quán)重值。

2.3 貼近度分析

對(duì)加權(quán)評(píng)判矩陣R進(jìn)行貼近度分析計(jì)算。其中正理想解R+為矩陣R行向量的最大值，負(fù)理想解R-為矩陣R行向量的最小值，表示為：

R+={[max(wjrij|i=1,2,…，m|j∈J+)],[min(wjrij|i=1,2,…，m|j∈J-)]} ；

(10)

R-={[min(wjrij|i=1,2,…，m|j∈J+)],[max(wjrij|i=1,2,…，m|j∈J-)]} 。

(11)

式中：J+={1,2，…，n}，為收益性指標(biāo)；J-={1,2，…，n}，為消費(fèi)性指標(biāo)。

評(píng)判對(duì)象與理想解的距離為：

(12)

(13)

貼近度分析的計(jì)算公式為：

(14)

2.4 優(yōu)化FAHP-TOPSIS計(jì)算模型

由TOPSIS法的貼近度分析構(gòu)造出評(píng)判矩陣，結(jié)合優(yōu)化FAHP法計(jì)算得到的權(quán)重，評(píng)判對(duì)象綜合評(píng)判結(jié)果向量

Q=W×C。

(15)

式中：C為各評(píng)判對(duì)象與正理想解的貼近度評(píng)判矩陣；W為優(yōu)化FAHP法計(jì)算得到的準(zhǔn)則層權(quán)重。

3 工程應(yīng)用

3.1 高壓富水花崗巖隧道工程涌水情況

花崗巖質(zhì)龍津溪隧道沿線穿越大、小斷層共18處，其中代表性的斷層包括F51： 寬1.5～2.0 m，充填碎裂巖，含水層滲透系數(shù)0.17 m/d。F55： 寬1～3 m，充填碎裂巖，帶內(nèi)巖體極破碎，含水層滲透系數(shù)0.23 m/d。F46： 寬5.1 m，充填碎裂巖，局部見(jiàn)斷層泥，周圍巖體節(jié)理發(fā)育，巖石破碎，含水層滲透系數(shù)0.18 m/d。F63： 寬2.3～2.7 m，充填碎裂巖，巖石完整性好，保水性好，含水層滲透系數(shù)0.2 m/d。F19： 寬2～3 m，充填碎裂巖，帶內(nèi)巖石極破碎，含水層滲透系數(shù)0.20 m/d。F56： 寬3～6 m，充填碎裂巖，局部見(jiàn)斷層泥，含水層滲透系數(shù)0.23 m/d。

選取隧道K1+602～+640區(qū)段(S1)、K2+881～K3+011區(qū)段(S2)、K3+510～+600區(qū)段(S3)、K6+915～+995區(qū)段(S4)、K0+915～+985區(qū)段(S5)、K7+869～+982區(qū)段(S6)為研究對(duì)象，進(jìn)行涌突水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及涌水量預(yù)測(cè)。其中S1區(qū)段在K1+635處穿越斷層F51，涌水量達(dá)212 m3/h； S2區(qū)段在K2+960處穿越斷層F55，涌水量達(dá)675 m3/h； S3區(qū)段在K3+550處穿越斷層F46，涌水量達(dá)715 m3/h； S4區(qū)段在K6+945處穿越斷層F63，涌水量達(dá)408 m3/h； S5區(qū)段在K0+950處穿越斷層F19，涌水量達(dá)380 m3/h； S6區(qū)段在K7+925處穿越斷層F56，涌水量達(dá)438.5 m3/h。典型涌水狀況如圖2所示。

圖2 隧道穿越斷層帶涌水情況

3.2 花崗巖斷層帶涌水層次結(jié)構(gòu)分析

花崗巖斷層帶屬于典型的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)深切性長(zhǎng)大破碎帶，呈現(xiàn)深厚殘積土夾強(qiáng)風(fēng)化巖塊狀，具有松散多孔、導(dǎo)水、導(dǎo)氣、高壓富水等特性。其涌水災(zāi)害具有孕災(zāi)結(jié)構(gòu)特征的多樣性、致災(zāi)因素的模糊性和因素值間的復(fù)雜非線性，使得致災(zāi)因素的識(shí)別難度巨大，在隸屬權(quán)重的確定上具有一定的隨意性。本文根據(jù)花崗巖斷層帶隧道工程特點(diǎn)，深入分析與隧道涌水災(zāi)害相關(guān)的多重影響因素，認(rèn)為需要考慮工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和施工設(shè)計(jì)3個(gè)方面。在工程地質(zhì)方面，斷層受到巖性、充填物特征、壓張扭性質(zhì)、寬度4個(gè)獨(dú)立因素控制；在水文地質(zhì)方面，斷層含水量、地表水量、地下水量、降雨量及含水層透水性5個(gè)獨(dú)立因素決定了斷層的水文地質(zhì)特征；在施工設(shè)計(jì)方面，隧道施工工法、埋深、注漿加固情況、超前支護(hù)情況4個(gè)獨(dú)立因素進(jìn)一步?jīng)Q定了隧道突涌水的風(fēng)險(xiǎn)程度。各涌水致災(zāi)影響因素值，一些是定性的，一些是定量的。本文采用優(yōu)化的FAHP法，根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和施工設(shè)計(jì)3個(gè)準(zhǔn)則層上共13個(gè)影響因素指標(biāo)值，建立花崗巖斷層帶涌水發(fā)生的層次結(jié)構(gòu)模型，如圖3所示。

3.3 確定權(quán)重分配

對(duì)指標(biāo)進(jìn)行重要度評(píng)價(jià)，構(gòu)造準(zhǔn)則層P和指標(biāo)層R各因素的模糊判斷矩陣。A-B，B1-C，B2-C以及B3-C模糊判斷矩陣分別如表2—5所示。

圖3 評(píng)價(jià)指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)圖

表2 A-B模糊判斷矩陣

表3 B1-C模糊判斷矩陣

表4 B2-C模糊判斷矩陣

表5 B3-C模糊判斷矩陣

根據(jù)表2—5計(jì)算可得： A-B矩陣一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CR=0.055 9<0.1，滿足一致性要求，權(quán)重矩陣W=(0.464 5,0.368 9,0.166 7)，可接受； B1-C、B2-C、B3-C矩陣一致性檢驗(yàn)指標(biāo)分別為CR=0<0.1、CR=0.001 2<0.1、CR=0.007 1<0.1，均滿足一致性要求，權(quán)重矩陣分別為W1=(0.153 7,0.282 1,0.282 1,0.282 1)、W2=(0.132 9,0.132 9,0.261 8,0.213 1,0.259 3)、W3=(0.337 4,0.294 4,0.136 9,0.231 4)，均可接受。層次總排序結(jié)果見(jiàn)表6。

3.4 隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則與評(píng)價(jià)結(jié)果

花崗巖斷層帶涌水的13個(gè)致災(zāi)影響因素中，定量因素有4個(gè)： 斷層寬度C4、年平均降雨量C5、含水層透水性C8、隧道埋深C11。其對(duì)應(yīng)的偏大型半梯形隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則為：α4(x)[a,b,1,6]、α5(x)[a,b,200,1 000]、α8(x)[a,b,0.15,0.25]、α11(x)[a,b,100,400]。

表6 層次總排序結(jié)果

其他定性因素由德?tīng)柗品ù_定的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則確定隸屬函數(shù)值，在對(duì)所要預(yù)測(cè)的問(wèn)題征得專家的意見(jiàn)之后，進(jìn)行整理、歸納、統(tǒng)計(jì)，直至得到一致的意見(jiàn)，以此確定各因素的劃分層級(jí)描述及其對(duì)應(yīng)的隸屬函數(shù)值區(qū)間，如表7—15所示。

表7定性因素C1隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

Table 7 Membership function evaluation criterion of qualitative factor C1

C1α1(x)極堅(jiān)硬巖 0～0.4堅(jiān)硬巖0.4～0.6半堅(jiān)硬巖0.6～0.8軟巖、松散巖0.8～1

表8定性因素C2隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

Table 8 Membership function evaluation criterion of qualitative factor C2

C2α2(x)角礫膠結(jié)0.2角礫多、斷層泥少0.2～0.5角礫少、斷層泥多0.5～0.8黏性土0.8～1

表9定性因素C3隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

Table 9 Membership function evaluation criterion of qualitative factor C3

C3α3(x)壓性0.2～0.5扭性0.5～0.8張、扭性0.8～0.9張性0.9～1

表10定性因素C6隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

Table 10 Membership function evaluation criterion of qualitative factor C6

C6α6(x)無(wú)地表水補(bǔ)充0.3有少量地表水補(bǔ)充0.3～0.8大量地表水補(bǔ)充0.8～1

表11定性因素C7隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

Table 11 Membership function evaluation criterion of qualitative factor C7

C7α7(x)貧水0.1～0.3弱0.3～0.6中等0.6～0.8豐富0.8～1

表12定性因素C9隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

Table 12 Membership function evaluation criterion of qualitative factor C9

C9α9(x)少量0.1～0.2富水0.2～0.8強(qiáng)富水0.8～1

表13定性因素C10隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

Table 13 Membership function evaluation criterion of qualitative factor C10

C10α10(x)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法0.2CRD、CD0.3臺(tái)階法0.6全斷面法0.8

表14定性因素C12隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

Table 14 Membership function evaluation criterion of qualitative factor C12

C12α12(x)有0無(wú)1

表15定性因素C13隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

Table 15 Membership function evaluation criterion of qualitative factor C13

C13α13(x)超前大管棚+小導(dǎo)管0.1超前小導(dǎo)管0.4超前錨桿0.7

根據(jù)工程地質(zhì)勘察、設(shè)計(jì)施工類規(guī)范，隧道滲水涌水量等級(jí)和狀態(tài)無(wú)統(tǒng)一劃分原則，涌水量大小也無(wú)統(tǒng)一評(píng)價(jià)指標(biāo)。綜合規(guī)范要求和隧道工程特點(diǎn)，隧道涌水程度可考慮劃分為4個(gè)等級(jí)： 小涌水(滲水滴水)、中等涌水、大涌水、特大涌水。關(guān)寶樹(shù)[17]根據(jù)國(guó)家級(jí)指南、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)隧道的涌水量進(jìn)行了分級(jí)，認(rèn)為滲水量≤2．5 L/(min·m)(即滲水量狀態(tài)為干燥或濕潤(rùn)，或滲水滴水)時(shí)，基本上可以認(rèn)為是在無(wú)水條件下施工。據(jù)此設(shè)定S7區(qū)段代表小涌水(滲水滴水)的無(wú)水施工條件，其界限涌水量設(shè)為0。另外，結(jié)合數(shù)學(xué)分析模型上的研究成果及其他隧道涌水資料，隧道涌水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及對(duì)應(yīng)涌水量指標(biāo)可綜合劃分為： 中等涌水(<480 m3/h)，大涌水(480～960 m3/h)，特大涌水(>960 m3/h)。因此，設(shè)定S8區(qū)段代表中等涌水—大涌水的界限施工條件，其界限涌水量為480 m3/h； S9區(qū)段代表大涌水—特大涌水界限施工條件，其界限涌水量為960 m3/h。S7、S8、S9區(qū)段涌水等級(jí)的隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果如表16所示，表示涌水等級(jí)的臨界狀態(tài)。

同時(shí)，根據(jù)各致災(zāi)影響因素隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，確定S1—S9涌水區(qū)段隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果如表16所示。進(jìn)而采用TOPSIS法評(píng)判模型進(jìn)行涌水量預(yù)測(cè)。

表16涌水區(qū)段隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

Table 16 Membership function evaluation results of water gushing section

涌水區(qū)段C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C11C12C13S10.20.30.20.110.30.30.20.20.80.900.1S210.50.80.310.80.60.80.60.8110.1S30.60.70.80.810.80.80.30.80.8110.4S40.40.30.50.310.60.60.50.60.80.710.4S500.50.20.210.30.60.50.40.80.510.1S60.40.50.80.310.30.30.80.50.80.600.1S700.20.2000.30.100.10.2000.1S80.60.50.70.50.50.60.60.50.60.30.500.4S90.90.91110.90.910.90.8110.7

3.5 涌水量預(yù)測(cè)

通過(guò)優(yōu)化FAHP法計(jì)算得到的準(zhǔn)則層B1—B3各評(píng)判指標(biāo)的權(quán)重W={0.464,0.369,0.167}。

將W與C代入式(15)可得：

Q=W×C={0.281 0,0.629 7,0.732 0,0.496 5,0.394 5,0.504 7,0.030 7,0.522 5,0.984 2}。

綜上，可得各涌水等級(jí)的綜合評(píng)判結(jié)果分別為：QS1=0.281 0，QS2=0.629 7，QS3=0.732 0，QS4=0.496 5，QS5=0.394 5，QS6=0.504 7，QS7=0.030 7，QS8=0.522 5，QS9=0.984 2。

根據(jù)線性插值法可預(yù)測(cè)S1、S2、S3、S4、S5、S6區(qū)段涌水量分別為244、591、698、455、355、463 m3/h。其中S1、S4、S5、S6∈(S7,S8)，屬于中等涌水； S2、S3∈(S8,S9)，屬于大涌水。

4 預(yù)測(cè)涌水量和實(shí)測(cè)涌水量對(duì)比

為了驗(yàn)證優(yōu)化FAHP-TOPSIS法在涌水量預(yù)測(cè)中的適用性，將預(yù)測(cè)涌水量與實(shí)測(cè)涌水量進(jìn)行對(duì)比分析，得到預(yù)測(cè)涌水量與實(shí)測(cè)涌水量結(jié)果對(duì)比，如表17所示。

由表17可知，S1、S2、S3、S4、S5、S6區(qū)段的預(yù)測(cè)涌水量與實(shí)際涌水量間相對(duì)誤差為14.8%、-12.4%、-2.4%，11.5%，-6.5%，5.6%，平均相對(duì)誤差為8.87%，根據(jù)工程實(shí)際應(yīng)用需求，此預(yù)測(cè)精度可滿足工程施工準(zhǔn)確性要求，說(shuō)明本文提出的優(yōu)化FAHP-TOPSIS法對(duì)于隧道穿越斷層帶涌水量預(yù)測(cè)具有適用性。

表17預(yù)測(cè)涌水量與實(shí)測(cè)涌水量對(duì)比

Table 17 Comparison of predicted water inflow and measured water inflow

涌水區(qū)段預(yù)測(cè)涌水量/(m3/h)實(shí)測(cè)涌水量/(m3/h)相對(duì)誤差/%S124421414.8S2591675-12.4S3698715-2.4S445540811.5S5355380-6.5S6463438.55.6

5 結(jié)論與討論

1)花崗巖斷層帶涌水災(zāi)害的致災(zāi)影響因素眾多，本文從工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和施工設(shè)計(jì)3個(gè)方面入手，創(chuàng)新性地提出花崗巖斷層帶涌水致災(zāi)的13個(gè)獨(dú)立影響因素。

2)FAHP法采用模糊數(shù)互反判斷矩陣進(jìn)行權(quán)重排序時(shí)容易出現(xiàn)排序互斥問(wèn)題?？紤]采用平均優(yōu)勢(shì)度的定義將模糊數(shù)互反判斷矩陣優(yōu)化為模糊數(shù)互補(bǔ)判斷矩陣的優(yōu)化FAHP法，能夠科學(xué)準(zhǔn)確地進(jìn)行多因素復(fù)雜層次結(jié)構(gòu)模型的權(quán)重值分配。

3)優(yōu)化FAHP-TOPSIS法將優(yōu)化FAHP法的權(quán)重分配優(yōu)勢(shì)和TOPSIS法的評(píng)價(jià)矩陣優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，通過(guò)精細(xì)化因素屬性函數(shù)的評(píng)價(jià)——定量因素的偏大型半梯形分布函數(shù)和定性因素的德?tīng)柗品ê瘮?shù)，實(shí)現(xiàn)了花崗巖隧道斷層帶涌水的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

4)本文研究成果已成功應(yīng)用于花崗巖隧道斷層帶涌水預(yù)測(cè)。但影響因素隨著工程特性、地質(zhì)特性、施工方法的不同，存在著較大的多樣性，本研究成果僅僅是做了一定的探索與實(shí)際工程驗(yàn)證工作，更為廣泛而深入的驗(yàn)證工作還有待進(jìn)一步研究。