江新 陳婧 趙力 張騰飛 邱國坤 李駿驍

摘要：受復(fù)雜地質(zhì)條件的影響，巖溶隧洞在施工過程中極易發(fā)生突涌水災(zāi)害。為準(zhǔn)確評估巖溶隧洞突涌水風(fēng)險等級，將結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）與改進(jìn)的模糊綜合評價法（FCEM）相結(jié)合，構(gòu)建巖溶隧洞突涌水風(fēng)險評價模型。從地形地貌、氣象水文、地層因素、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶水文地質(zhì)、施工因素6個方面深入研究；利用SEM確定各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)并求得其權(quán)重，運用改進(jìn)FCEM法對巖溶隧洞突涌水風(fēng)險等級進(jìn)行評價；以滇中引水工程昆呈隧洞為應(yīng)用實例，利用Crystal Ball軟件驗證模型的有效性。結(jié)果表明：昆呈隧洞有90%的幾率處于52～73分值區(qū)間范圍內(nèi)（Ⅲ級風(fēng)險），與現(xiàn)場實際情況一致，表明基于SEM-改進(jìn)FCEM法構(gòu)建的巖溶隧洞突涌水風(fēng)險評價模型具有一定的適用性；其中巖溶水文地質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、氣象水文是該隧洞的主要影響因素，施工中應(yīng)加強(qiáng)對這幾方面的監(jiān)控和量測，避免發(fā)生突涌水災(zāi)害。研究成果可為類似巖溶隧洞工程提供參考。

關(guān)鍵詞：巖溶隧洞； 突涌水； 結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）； 改進(jìn)模糊綜合評價法（FCEM）； 蒙特卡洛模擬； 昆呈隧洞； 滇中引水工程

中圖法分類號： TV512

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.04.022

0引 言

近二十多年來，中國西南地區(qū)流域梯級水電的開發(fā)不但有利于充分發(fā)揮雅礱江、瀾滄江等水力資源的規(guī)模效益，還能推動“西電東送”的進(jìn)一步發(fā)展。然而，該地區(qū)巖溶分布廣泛，水文地質(zhì)條件極為復(fù)雜，也為水電開發(fā)帶來了巨大挑戰(zhàn)。其中，巖溶地區(qū)的隧洞施工極易引發(fā)涌水、突泥等事故，輕則延誤工期，重則造成人員傷亡和重大經(jīng)濟(jì)損失［1］。

巖溶隧洞突涌水風(fēng)險問題已成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點之一。黃小通等［2］利用改進(jìn)理想點法，預(yù)測楊林隧道4個突水區(qū)域的風(fēng)險等級；李錄等［3］以宜萬鐵路野三關(guān)隧道工程為背景，利用模糊綜合評價法實現(xiàn)對該隧道的風(fēng)險等級分級；劉敦文［4］、Lin［5］等為準(zhǔn)確評價巖溶隧道突水的危險程度，提出基于云模型的綜合評價方法并應(yīng)用于具體工程案例；Zhu等［6］通過對影響巖溶隧道突水突泥概率的因素進(jìn)行分析，運用突變理論確定巖溶隧道突水突泥地質(zhì)災(zāi)害的危險性；周宗青等［7-8］選取7個致災(zāi)因素構(gòu)建風(fēng)險評價體系，建立巖溶隧道突涌水危險性評價的屬性識別模型；李新平等［9］建立以地層巖性、地形地貌、地下水位、不良地質(zhì)構(gòu)造、氣候降水等影響因素為主的指標(biāo)評價體系，結(jié)合組合賦權(quán)法-TOPSIS法構(gòu)建一種新的隧道突水風(fēng)險評價系統(tǒng)。上述研究將層次分析法、模糊綜合評價法、理想點法、屬性區(qū)間識別法和突變理論應(yīng)用到巖溶隧道突涌水實際工程案例的風(fēng)險評價和預(yù)測中，均取得了一定的成果。但上述方法未考慮各指標(biāo)間復(fù)雜的相互關(guān)系，且權(quán)重計算方法多以主觀賦值法或客觀賦值法為主，存在對原始數(shù)據(jù)處理的局限性或主觀干擾問題，未從整體系統(tǒng)上考慮指標(biāo)的權(quán)重。

巖溶隧洞突涌水的風(fēng)險影響因素眾多，且因素間相互作用導(dǎo)致其本身具有較強(qiáng)的不確定性和模糊性，部分因素甚至無法直接觀測。結(jié)構(gòu)方程模型（structural equation model，SEM）可以同時處理包括無法直接觀測的潛變量在內(nèi)的多個變量關(guān)系，克服了上述方法確定權(quán)重的不足。模糊綜合評價法（fuzzy comprehensive evaluation method，F(xiàn)CEM）以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，能對評價問題中的模糊性特征進(jìn)行很好地描述。巖溶隧道突涌水風(fēng)險指標(biāo)中既有定量指標(biāo)又有定性指標(biāo)，F(xiàn)CEM法可將定性評價轉(zhuǎn)為定量評價，但傳統(tǒng)FCEM法采取的最大隸屬度原則忽略了隸屬度之間相差較小的問題，易導(dǎo)致評價結(jié)果不能真實反映實際工程風(fēng)險程度。鑒于此，本研究以巖溶隧洞突涌水風(fēng)險作為研究對象，基于SEM-改進(jìn)FCEM法構(gòu)建巖溶隧洞突涌水風(fēng)險評價模型，對其風(fēng)險等級進(jìn)行評價。

1巖溶隧洞突涌水風(fēng)險指標(biāo)分析

1.1構(gòu)建風(fēng)險指標(biāo)體系

巖溶隧洞處于地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜的富水環(huán)境地區(qū)，其突涌水災(zāi)害是不良地質(zhì)構(gòu)造和地下工程活動綜合作用導(dǎo)致的［10］，即突涌水災(zāi)害的發(fā)生與隧洞施工中特殊地質(zhì)和施工因素存在復(fù)雜的聯(lián)系。綜合考慮巖溶發(fā)育、蓄積地下水系統(tǒng)、地下水入滲和徑流方式、隧道施工等許多因素［11］，通過定量與定性相結(jié)合的方法，本文主要從地形地貌、氣象水文、地層因素、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶水文地質(zhì)、施工因素6個方面進(jìn)行研究，構(gòu)建風(fēng)險評價指標(biāo)體系，如圖1所示。

（1） 地形地貌：負(fù)地形面積比和地形坡度。負(fù)地形面積占比越大，則聚水能力越強(qiáng)，巖溶越發(fā)育；地形坡度影響地表水的下滲流量，地形越陡，地表徑流越快，巖溶越發(fā)育，在周宗青［8］、楊艷娜［12］等研究的基礎(chǔ)上，將負(fù)地形面積比和地形坡度劃分為4個等級。

（2） 氣象水文：年均降雨量和地表水系。降雨量的多少影響水入滲條件和水交替運動，是巖溶地區(qū)地下水補(bǔ)給的主要來源，在借鑒劉敦文等［4］研究的基礎(chǔ)上，將年均降雨量劃分為4個等級。地表水系［13］通過下滲或徑流進(jìn)入地下，形成水流通道，增加隧洞地下水體的聯(lián)系，隧洞排水時，水體流失嚴(yán)重，會增加突涌水的可能性。

（3） 地層因素：地層巖性和巖層傾角。地層巖性是巖溶發(fā)育的基礎(chǔ)，決定巖溶的可溶性，隧洞在可溶巖層發(fā)生突涌水情況的比重達(dá)到99%［14］。根據(jù)巖石的可溶性，可分為非可溶巖、弱可溶巖、中等可溶巖和強(qiáng)可溶巖4級［15］。巖層傾角不僅影響巖溶發(fā)育，對地下水的流動性也有重要影響，當(dāng)巖層傾角為25°～65°時最利于巖溶發(fā)育，發(fā)生突涌水的概率極高，借鑒周宗青等［8］的研究，將修正后的巖層傾角作為評價指標(biāo)。

（4） 地質(zhì)構(gòu)造：斷層構(gòu)造、褶皺構(gòu)造、節(jié)理裂隙。斷層是地下水集中滲入和循環(huán)地帶，張性斷層比壓性斷層的巖溶更為發(fā)育，因此張性斷層發(fā)生突涌水的概率較高，根據(jù)斷層性質(zhì)分為壓性、扭性、張扭性、張性4個等級［16］。褶皺構(gòu)造影響巖溶發(fā)育的方向和部位，根據(jù)巖溶發(fā)育狀況將褶皺構(gòu)造分為緩傾褶皺翼部、緩傾褶皺核部、陡傾褶皺翼部、陡傾褶皺核部4級［12］。節(jié)理裂隙是地下水入滲的基本結(jié)構(gòu)面，傾角越陡溶蝕越強(qiáng)烈。

（5） 巖溶水文地質(zhì)：地下水位與隧洞底板高程差、巖溶水動力分帶、巖溶水補(bǔ)徑排條件、巖溶含水巖組富水性。地下水是影響巖溶隧洞發(fā)生突水災(zāi)害的根本原因，地下水的水位、隧洞與巖溶水動力分帶的位置關(guān)系都會導(dǎo)致隧洞施工中所遭遇突水風(fēng)險等級的差異。巖溶水的補(bǔ)徑排條件以及含水巖組富水性與地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶發(fā)育、大氣降雨的補(bǔ)給等條件有密切聯(lián)系。

（6） 施工因素：超前地質(zhì)預(yù)報、監(jiān)控量測、開挖擾動與支護(hù)強(qiáng)度。施工因素是導(dǎo)致突涌水災(zāi)害發(fā)生的直接因素，主要包括超前地質(zhì)預(yù)報、監(jiān)控量測、開挖擾動與支護(hù)強(qiáng)度3個方面。對預(yù)報和量測的數(shù)據(jù)解譯不合理、設(shè)備陳舊、施工人員支護(hù)不及時等問題，均是導(dǎo)致突涌水災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險因素。

1.2風(fēng)險分級

本文共選取16個二級指標(biāo)，其中定量指標(biāo)5個，定性指標(biāo)11個，參考GB 50487-2008《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》［17］及相關(guān)文獻(xiàn)［4，8，12，15，18］，將突涌水等級劃分為4個風(fēng)險等級（Ⅰ～Ⅳ），其中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別表示無風(fēng)險或微風(fēng)險、低風(fēng)險、中等風(fēng)險、高風(fēng)險。Ⅰ級風(fēng)險表示隧洞施工中突涌水的概率很低，可以不采取任何措施；Ⅱ級風(fēng)險表示突涌水的概率較低，但需要采取相應(yīng)的防治措施；Ⅲ級風(fēng)險表示突涌水的概率較高，必須采取有效的防治措施；Ⅳ級風(fēng)險表示突涌水的概率非常高，必須采取最為有效的防控措施，否則可能造成嚴(yán)重的災(zāi)害后果。定量指標(biāo)為各變量測度，定性指標(biāo)確定分?jǐn)?shù)依次為0～25分、25～50分、50～75分、75～100分評價標(biāo)準(zhǔn)量化值區(qū)間，巖溶隧洞突涌水風(fēng)險指標(biāo)評價分級標(biāo)準(zhǔn)如表1所列。

2巖溶隧洞突涌水風(fēng)險評價模型建立

2.1SEM-改進(jìn)FCEM法

在巖溶隧洞突涌水風(fēng)險評價中，綜合考慮了地形地貌、氣象水文、地層因素、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶水文地質(zhì)、施工因素等多個因素，有些因素難以量化，往往需要用定性描述的方式來進(jìn)行評價。考慮到FCEM法可將定性評價轉(zhuǎn)為定量評價，對受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€總體的評價，因此，采用FCEM法對風(fēng)險等級進(jìn)行綜合評價。

但傳統(tǒng)的權(quán)重計算方法和FCEM法存在以下局限性：

（1） 權(quán)重的確定方法一般分為兩類。一類是主觀賦值法，常見的有專家評判法和層次分析法等；第二類是客觀賦值法，常見的有變異系數(shù)法和熵值法等。但不論是主觀賦值法還是客觀賦值法，都存在著信息的缺失，缺少從整體層面考慮指標(biāo)的權(quán)重，無法確定因素之間的關(guān)系。

（2） 傳統(tǒng)FCEM法根據(jù)最大隸屬度原則，對評價結(jié)果進(jìn)行判定，但最大隸屬度原則適用于指標(biāo)間隸屬度相差較大時的情況。而在實際工程評價中，會出現(xiàn)各指標(biāo)隸屬度相差較小的情況，最大隸屬度原則會因舍棄其他隸屬度的客觀存在而失效或低效，可能得到不合理的評價結(jié)果［19］。

由于巖溶隧洞突涌水風(fēng)險因素眾多，且多風(fēng)險因素間相互影響，而SEM可以很好地處理多個風(fēng)險因素間的相互影響關(guān)系，克服了主觀賦值法過分依賴專家的意見和客觀賦值法過分依賴統(tǒng)計或數(shù)學(xué)的定量方法而忽視了評價指標(biāo)的主觀定性分析的不足。因此，為實現(xiàn)對巖溶隧洞突涌水風(fēng)險的科學(xué)評價，本文在已有研究基礎(chǔ)之上，參考文獻(xiàn)［20］，綜合運用SEM與改進(jìn)FCEM法，構(gòu)建了巖溶隧洞突涌水風(fēng)險評價模型，具體評價流程如圖2所示。

2.2確定因素集和評語集

根據(jù)建立的巖溶隧洞突涌水風(fēng)險評價指標(biāo)體系，建立因素集如下：U=U1，U2，U3，U4，U5，U6。其中U1～U6代表各一級指標(biāo)。因一級指標(biāo)的每個指標(biāo)又包含若干個二級指標(biāo)，故以Ui=Ui1，…，Uim表示指標(biāo)體系第i層第j個指標(biāo)，且j=1，2，…，m。評語集用V來表示：V=V1，V2，V3，V4，V1～V4分別表示無風(fēng)險或微風(fēng)險、低風(fēng)險、中等風(fēng)險、高風(fēng)險。

2.3確定權(quán)重集

SEM是由測量模型和結(jié)構(gòu)模型組成的，測量模型主要反映潛變量和觀測變量之間的關(guān)系，結(jié)構(gòu)模型主要反映潛變量之間的關(guān)系，文中潛變量為地形地貌、氣象水文和地質(zhì)構(gòu)造等一級指標(biāo)，觀測變量為負(fù)地形面積比、地形坡度等二級指標(biāo)。公式如下：

通過問卷調(diào)查的形式，利用SPSS和AMOS對構(gòu)建的模型進(jìn)行檢驗、擬合，確定各評價指標(biāo)間的標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)，并對標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)進(jìn)行歸一化處理，進(jìn)而確定各個指標(biāo)的權(quán)重。

利用AMOS軟件對模型進(jìn)行擬合計算，得到各風(fēng)險指標(biāo)間的路徑系數(shù)，根據(jù)公式（4）對其進(jìn)行歸一化處理，進(jìn)而得到各指標(biāo)的權(quán)重。

2.4確定隸屬度函數(shù)

最常見的隸屬函數(shù)有矩形、三角形、梯形、菱形等，雖然各個隸屬函數(shù)的形式有所不同，但是最終的分析結(jié)果一致，因此所選擇的隸屬函數(shù)種類不會影響研究結(jié)論［2］。在巖溶隧洞突涌水風(fēng)險評價中，采用梯形和三角形隸屬函數(shù)構(gòu)造各個指標(biāo)的隸屬度。

對于定量指標(biāo)（例如負(fù)地形面積比、地形坡度等因素），隸屬度函數(shù)公式如下：

2.5確定風(fēng)險評價結(jié)果

將突涌水風(fēng)險指標(biāo)的權(quán)重集W與各個風(fēng)險指標(biāo)的模糊判斷矩陣R進(jìn)行乘積，進(jìn)而構(gòu)建各風(fēng)險指標(biāo)的評判結(jié)果向量B，即

式中：E為指標(biāo)模糊綜合評價結(jié)果；bm為第m等級的隸屬度；em為不同等級的具體分值，4個等級從低到高分別取風(fēng)險區(qū)間邊界值0，25，50，75；k′為待定系數(shù)，本文取k′=1。

3巖溶隧洞突涌水災(zāi)害風(fēng)險評價

3.1工程概況

昆呈隧洞全長56.584 km，為滇中引水工程第2長隧洞，位于云南省昆明市，該區(qū)域內(nèi)降雨量主要集中于6～10月，約占全年降雨量的80%，地表水系屬于金沙江水系，與地下水的補(bǔ)給徑流量密切相關(guān)。該隧洞巖溶形態(tài)較為發(fā)育，洼地、巖溶漏斗、溶洞分布廣泛，其中洼地分布最為廣泛，總面積達(dá)0.354 km2，溶蝕多集中于1 870～1 930 m高程范圍內(nèi)。該隧洞沿線穿越多個巖溶水系統(tǒng)，其中富水性最好的巖層為二疊系棲霞茅口組（Pq+m1）。該隧洞不良地質(zhì)復(fù)雜，巖溶分布廣泛，極易發(fā)生突涌水。2020年3月1日施工到11號支洞時，受到雨季持續(xù)降水影響，巖溶系中的水量增大，地表匯水面積增大，導(dǎo)致水壓力增強(qiáng)，嚴(yán)重影響圍巖穩(wěn)定性，圍巖較差位置出現(xiàn)的裂痕水水量突增，小溶洞突涌水現(xiàn)象嚴(yán)重，由于施工單位及時啟動應(yīng)急預(yù)案，迅速處置，因此并未出現(xiàn)人員傷亡事故。

通過查閱昆呈隧洞水文地質(zhì)、地形地質(zhì)及相關(guān)施工信息，參考文獻(xiàn)［21-22］，結(jié)合工程實際情況確定定量指標(biāo)數(shù)據(jù)，定性指標(biāo)則邀請15位經(jīng)驗豐富且具有權(quán)威性的專家，結(jié)合昆呈隧洞實際工程情況打分評定后取得加權(quán)平均結(jié)果，具體參數(shù)取值見表2。

3.2確定權(quán)重集

（1） 問卷調(diào)查。

邀請從事施工和管理的工作人員從知識和經(jīng)驗上衡量各因素對發(fā)生突涌水事故的影響程度，填寫調(diào)查問卷。問卷采用Likert五級量表，將影響因素的重要等級分為5級。調(diào)查過程中共發(fā)放問卷320份，回收有效問卷290份，問卷有效率為90.6%。根據(jù)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，受問卷調(diào)查人員的性別、年齡、受教育程度和工作年限等信息符合這一行業(yè)群體特征。

（2） 信效度分析。

為反映問卷的可靠性和設(shè)計的有效性，運用SPSS 25.0對問卷數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，問卷總體的Cronbach′α系數(shù)為0.922，各一級指標(biāo)的Cronbach′α系數(shù)也均大于0.8，表明問卷信度較好，可靠性較高；問卷整體的KOM值為0.856且Bartlett球形度檢驗的顯著性值為0.000，適合做因子分析。

（3） 模型擬合和修正。

將問卷數(shù)據(jù)導(dǎo)入 AMOS 24.0軟件中，對一階SEM進(jìn)行擬合，如圖3所示。為檢驗?zāi)Ｐ蛿M合的優(yōu)良程度，SEM引入適配度進(jìn)行評價，適配度類型包括絕對適配度、增值適配度和精簡適配度。絕對適配度指標(biāo)常用CMIM/DF、GFI、AGFI等指標(biāo)進(jìn)行衡量；增值適配度指標(biāo)常用NFI、TLI、CFI等指標(biāo)進(jìn)行衡量；精簡適配度指標(biāo)常用PGFI、PNFI、PCFI等指標(biāo)進(jìn)行衡量。表3結(jié)果顯示一階SEM整體擬合度較好，雖然增值適配度指標(biāo)中的AGFI系數(shù)小于0.9，但大于0.85，在可接受范圍內(nèi)。

（4） 確定指標(biāo)權(quán)重。

3.3建立評價矩陣

根據(jù)表2所得昆呈隧洞突涌水風(fēng)險指標(biāo)參數(shù)取值，結(jié)合表1給出的風(fēng)險因素參數(shù)取值范圍和對應(yīng)的等級，通過公式（5）～（13）計算得出各個因素指標(biāo)的隸屬度，從而得出評價矩陣R1～R6：

3.4評價結(jié)果與分析

根據(jù)公式（14）～（16）計算昆呈隧洞突涌水風(fēng)險等級，結(jié)果見表5。

由圖3可知，潛變量之間相關(guān)系數(shù)均位于0～0.95之間，說明潛變量之間有較強(qiáng)的共線性，即地形地貌、氣象水文、地層因素、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶水文地質(zhì)以及施工因素間有較強(qiáng)的相關(guān)性。由圖4可得，巖溶水文地質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、氣象水文、地層因素是影響昆呈隧洞突涌水風(fēng)險的主要因素，其次是施工技術(shù)和地形地貌。結(jié)合實際工程情況來看，該研究區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巖溶形態(tài)發(fā)育，地下水壓力高，隧洞在施工過程中，尤其是雨季施工，如果遇到容腔體系中包含巖溶地質(zhì)構(gòu)造，在高水壓的作用下，極易發(fā)生突涌水災(zāi)害。即一個因素的變動，會導(dǎo)致其他因素產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，最終引發(fā)突涌水災(zāi)害，因此在施工過程中應(yīng)重視并采取有效的防控措施。

由表5可知，昆呈隧洞發(fā)生突涌水風(fēng)險等級為Ⅲ級（即中等風(fēng)險），具體來看，巖溶水文地質(zhì)的風(fēng)險等級最高，為Ⅳ級，其次是氣象水文、地質(zhì)構(gòu)造、地層因素和施工因素。其中，地形地貌、巖溶水文地質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造的有效度均大于0.5，說明采用最大隸屬度原則判別其風(fēng)險等級是可靠的；氣象水文、地層因素和施工因素的第一大隸屬度值和第二大隸屬度值相差較小，此時采用最大隸屬度原則進(jìn)行判別風(fēng)險等級可能會得到不合理的判別結(jié)果，通過計算兩者的有效度，得到α＜0.5，改用加權(quán)平均原則進(jìn)行計算，氣象水文、地層因素、地質(zhì)構(gòu)造的風(fēng)險值均位于Ⅲ級風(fēng)險區(qū)間范圍內(nèi)。

3.5模擬驗證與防控措施

3.5.1模擬驗證

為驗證構(gòu)建的巖溶隧洞突涌水風(fēng)險評價模型是否具有可行性，本文利用蒙特卡洛模擬的思想，運用Crystal Ball 11.1對該模型進(jìn)行模擬驗證。將表2和表4中的數(shù)據(jù)設(shè)置為模擬數(shù)據(jù)，設(shè)置模擬次數(shù)為5 000次，以置信度5%劃分區(qū)間，運行后可得昆呈隧洞突涌水各風(fēng)險指標(biāo)敏感度圖及風(fēng)險分布趨勢圖，如圖5～6所示。

由圖5可知，各風(fēng)險指標(biāo)敏感性排序為巖溶水文地質(zhì)＞地質(zhì)構(gòu)造＞氣象水文＞地層因素＞施工因素＞地形地貌，巖溶水文地質(zhì)的敏感度最高，為 24.60%，地形地貌敏感度最低，為10.60%，即巖溶水文地質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、氣象水文、地層因素是影響昆呈隧洞突涌水風(fēng)險的主要因素，其次是施工技術(shù)和地形地貌。在風(fēng)險分布趨勢圖中，藍(lán)色代表90%確定性范圍的帶區(qū)，表示預(yù)測有90%的幾率處于該值范圍。由圖6可得，除巖溶水文地質(zhì)有90%的幾率處于72～85分值區(qū)間范圍內(nèi)（Ⅳ級風(fēng)險），地形地貌有90%的幾率處于30～52分值區(qū)間范圍內(nèi)（Ⅱ級風(fēng)險），其余各一級風(fēng)險指標(biāo)均有90%的幾率處于52～74分值區(qū)間范圍內(nèi)（Ⅲ級風(fēng)險），昆呈隧洞有90%的幾率處于52～73分值區(qū)間范圍內(nèi)（Ⅲ級風(fēng)險），表明該隧洞發(fā)生突涌水災(zāi)害的風(fēng)險概率較高，但若及時采取防控措施，可避免發(fā)生重大事故。

實際情況中該隧洞強(qiáng)巖溶地層分布廣泛，水環(huán)境交互影響深遠(yuǎn)，在雨量充沛的季節(jié)，地表水量大幅增加，地表水通過巖體滲入到地下，增加了蓄水系統(tǒng)中的含水量，水壓升高，極易發(fā)生突涌水災(zāi)害。因此施工過程中應(yīng)更為重視巖溶水文地質(zhì)、地層、地質(zhì)構(gòu)造以及氣象水文情況。若施工單位在施工前及時進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報，施工過程支護(hù)得當(dāng)，則該洞段突涌水風(fēng)險在可控范圍內(nèi)，該模擬結(jié)果與現(xiàn)場實際情況基本相符。

3.5.2防控措施

昆呈隧洞巖溶地貌分布廣泛，巖溶狀態(tài)較為發(fā)育，為更加準(zhǔn)確地掌控水文地質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造的變化規(guī)律和實時情況，在施工前，可運用物探手段對其進(jìn)行探測分析，查明隧洞軸線巖溶發(fā)育位置、形態(tài)、規(guī)模等地下巖溶系統(tǒng)，同時兼顧查明地質(zhì)構(gòu)造和地下水埋深情況，向當(dāng)?shù)貧庀蟛块T了解歷年的氣象資料，針對性地撰寫施工組織設(shè)計，編制雨季施工作業(yè)指導(dǎo)書。在施工過程中，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬分析，對隧洞不同地段涌水量進(jìn)行預(yù)測，確定合理的開挖順序，降低對周圍水位的影響面積，在開挖過程中，加強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度，盡量減小隧洞開挖對環(huán)境的擾動，雨季施工的工程嚴(yán)格執(zhí)行施工技術(shù)規(guī)范的各項規(guī)定，做好排水、擋水、防水工作。

4結(jié) 論

（1） 巖溶隧洞突涌水風(fēng)險指標(biāo)間是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的。利用SEM的原理，確定各指標(biāo)的權(quán)重，同時也能得到指標(biāo)間的相關(guān)性系數(shù)，進(jìn)而找到指標(biāo)間的內(nèi)在聯(lián)系，為制定合適的巖溶隧洞突涌水風(fēng)險緩控措施提供依據(jù)。

（2） 依據(jù)有效度原則和加權(quán)平均原則對傳統(tǒng)FCEM法進(jìn)行改進(jìn)，避免當(dāng)隸屬度值相差小時最大隸屬度原則低效或失效的問題，也可避免單一評判原則給巖溶隧洞突涌水風(fēng)險評價帶來的局限性。

（3） 依托滇中引水工程昆呈隧洞，結(jié)合工程實際情況得到的參數(shù)取值，對昆呈隧洞突涌水風(fēng)險等級進(jìn)行評價，并利用Crystal Ball 11.1對該模型計算結(jié)果進(jìn)行模擬驗證，結(jié)果表明：昆呈隧洞發(fā)生突涌水的風(fēng)險等級為Ⅲ級，巖溶水文地質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、氣象水文、地層因素是影響昆呈隧洞突涌水風(fēng)險的主要因素，即施工過程中可針對這些問題進(jìn)行重點處理，及時采取防控措施，可避免發(fā)生重大事故。

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（編輯：劉 媛）