建 筑 技 术 开 发 Building Technology Development 工程技术 Engineering and Technology 第45卷 第16期 2018年8月
基 于 贝 叶 斯 网 络 的 隧 道 施 工 风 险
可 视 化 预 警 研 究 与 应 用
李 波
(中铁 十 四局 集 团第二 工程 有 限公 司 ，山 东泰 安 271000)
[摘 要 ]因岩溶隧道地质情况复杂多变导致的隧道塌方等工程事故较多，为探究浅埋偏压岩溶隧道的风险可视化预警技术，
以马口排隧道为项目依托，运用理论分析、公式推导、现场试验等技术手段，对影响隧道塌方的影响因子进行概率计算，确定
关键性影响因子，制订预警等级，以为类4~-V-程提供借鉴。
[关键词 ]贝叶斯网络 ；风险可视化 ：预警
[中图分类号 ]Tu96 [文献标志码 ]A [文章编号 ]1001—523X (2018)l 6__0l13_02
Study on Reliability of K arst Tunnel Lining Based on
Coupling M odel of Seepage Field and Stress
Li Bo
[Abstract]Due to the geological conditions are more complex karst tunnels and other projects due to tunnel collapse accident．
Explore the risk bias of the shallow karst tunnel visual warning technology to horse—port exhaust tunnel project basis，theoretical analysis， formula derivation，field trials and other technical means of influencing factors affecting tunnel collapse probability calculations
to determine the critical factors affecting the development of early warning level，I hope to provide a reference for similar projects．
[Keywords]bayesian network；risk visualization；waming
随着隧道工程的快速发展，岩溶区的隧道项 目逐渐增多，
随之而来的灾害事故发生率也呈现 出逐年增长的趋势。因此
有必要对隧道塌方等事故进行灾害预测，以最大程度地降低
人员伤亡及财产损失。
目前，许多专家 已对隧道工程风险评估进行了一系列的
研究，但仅从数学理论、数值模拟等角度进行分析。有的专
家运用调查法进行研究，但调查法并不能涵盖全部致险因子，
甚至对关键性致险因子也有所缺失 ；有的专家运用数值模拟
对风险等级进行评级，但由于地质、工况等因素，参数变化
较大与实际吻合效果较差 ；有的专家运用层次分析法，但不
同地质情况主成分可能出现较大差异。
本文打破传统纯数学理论对隧道风险的评价模式，结合
先进的计算机技术，分析贝叶斯网络风险可视化模式的原理，
在此基础之 I 建立风险可视化模型，将塌方风险数量化。以
马LJ排隧道为项 目依托进行灾害预警，并转化为叮视化信息，
实现风险可视化。
1 工程概况
马口排隧道设计为小净距 ／分离式隧道，双线四车道，双
洞单向行车。隧道 内纵坡为人字坡，左洞纵坡为和 ；右洞纵
坡为和。本隧道路面横坡为，尤超高路面。
隧道穿越山体呈南北向延伸，地表植被发育，山体两侧
自然斜坡总体呈东陡西缓，山体中部发育与山体走向近一致
的槽谷，地形平缓，表层为残坡积红粘土覆盖，岩溶漏斗、
岩溶塌陷及落水洞多有分布。
隧址区所处地质构造为马口排背斜，据隧址区工程地质
测绘及钻孔成果，隧道进、出口地形平缓地段为第四系全新
统残坡积 (Q )层覆盖，出露基岩为石炭系下统大塘阶石
磴子段 (c． )地层。地下水类型主要有第四系松散土层孔隙
水及碳酸盐岩类岩溶水。
2 可视化预警体系工作原理
化来反应隧道的变形情况，传感器通过无线设备将数据传送
至安装在隧道出口处的网关，网关作为中间传递装置，将数
据传送到中央服务器，中央服务器内运用 贝叶斯网络的处理
方法将数据进行处理与分析，最后将结果 以数字化方式传送
到终端设备，以可视化方式在施工现场展现。
贝叶斯网络又称信念网络，是一种有 向无环图，结合了
图形理论和统计理论，由节点和节点之间的连线组成，能够
通过逻辑推理解决不确定性问题。贝叶斯网络存在3种节点 ：
基本结点、中间节点和终止结点。
3 贝叶斯网络模型的建立与分析
3．1 模型建立
结合马口排隧道的实际工程情况，主要考虑到5种方面进
行评价分析 ：工程基本情况、地质水文、施工状况、设计变
更及塌方事故。整体看米，以上5个部分的影响因子错综复杂，
相． 之间存在关联，通过对影响因子的模糊评价分析，挑选
出针对本工程的显著性影响因子。以贝叶斯网络理论为基础，
结合因果递推关系建立贝叶斯网络结构模型 (图 1)，其相应
的结点信息见表l。
在隧道拱顶及边墙上安置激光传感器，通过传感器的变 3．2
收稿日期 ：2Ol8-04rIl0
基金项目：国家自然科学基金 (41372289)
作者简介：李波 (1984一)，男，山东临沂人，高级工程师，主要研
究方向为隧道注浆技术
计算
图1 贝叶斯网络结构模型
模型求解
隧道发生塌方事故的模型基本概率可通过关键结
基于贝叶斯网络的隧道施工风险可视化预警研究与应用（论文）.pdf
