基于改进可拓云模型的公路隧道衬砌服役状态评价方法

本发明属于公路隧道工程，具体涉及一种基于改进可拓云模型的公路隧道衬砌服役状态评价方法。

背景技术：

1、近年来，我国高速公路隧道快速发展，许多运营公路隧道在服役过程中出现了不同程度的病害，不仅影响了自身结构的健康，还威胁着交通安全与交通质量。隧道健康状态评价是隧道维修养护决策的前提，采用科学有效的隧道健康状况评价方法意义重大。公路隧道衬砌结构服役状态评价过程影响因素复杂，指标健康等级分级边界存在模糊性，数据定量过程中由于检测仪器的误差也会产生的大量的随机性等，若不能进行有效处理，将极大程度的降低评价结果的准确性，容易造成安全隐患的疏漏，出现安全事故。因此，对公路隧道衬砌结构服役状态进行科学准确的评估有利于公路隧道的管理与维修，延长公路隧道寿命，避免交通事故的发生。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于改进可拓云模型的公路隧道衬砌服役状态评价方法。

2、本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

3、一种基于改进可拓云模型的公路隧道衬砌服役状态评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

4、步骤1：确定公路隧道衬砌结构服役状态的评价指标，包括裂缝长度、裂缝宽度、衬砌厚度、空洞深度、变形量、衬砌强度、剥落深度、剥落直径和渗漏水状态在内的9项评价指标；

5、步骤2：对各项评价指标进行量化分级，划分公路隧道衬砌结构服役状态等级，确定不同等级各个评价指标对应的标准；公路隧道衬砌结构服役状态等级包括健康、亚健康、病危和危险四个；

6、步骤3：基于层次分析法与熵权法确定各评价指标的主、客观权重，通过理想点组合赋权法计算各评价指标的综合权重；

7、步骤4：结合物元可拓理论与云模型，以云熵优化算法对可拓云模型进行改进，得到公路隧道衬砌结构服役状态评价模型；

8、步骤5：将实际工程指标数据输入到公路隧道衬砌结构服役状态评价模型，获得公路隧道衬砌结构服役状态评价结果。

9、进一步的，在步骤4中，根据公路隧道衬砌结构服役状态等级，计算正态云模型的期望、熵、超熵，获得公路隧道衬砌结构服役状态各评价指标的等级界限云；通过正向云发生器，计算各评价指标与等级界限云模型的关联度，得到关联度判断矩阵；结合各评价指标综合权重计算最终评判向量，根据最大隶属度原则确定评估结果。

10、与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

11、本发明通过文献研究、实地考察确定了公路隧道衬砌结构服役状态的影响因素与评价指标，通过实地测量获取样本数据，构建了公路隧道衬砌结构服役状态指标体系；通过对评价指标定性与定量的划分，确定公路隧道衬砌结构服役状态评价等级；通过专家打分基于层次分析法确定各指标主观权重，通过数据统计基于熵权法确定各指标的客观权重，通过理想点组合赋权法确定了各指标的综合权重；将物元可拓理论与云模型结合建立可拓云模型，以云熵优化算法进行改进，建立基于改进可拓云模型的公路隧道衬砌结构服役状态的评价方法，通过工程测量数据，对样本进行服役状态评价。充分解决了评价过程中存在的不确定性问题，可为隧道运营管理部门进行衬砌结构评估与制定养护措施提供借鉴。

技术特征：

1.一种基于改进可拓云模型的公路隧道衬砌服役状态评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于改进可拓云模型的公路隧道衬砌服役状态评价方法，其特征在于，在步骤4中，根据公路隧道衬砌结构服役状态等级，计算正态云模型的期望、熵、超熵，获得公路隧道衬砌结构服役状态各评价指标的等级界限云；通过正向云发生器，计算各评价指标与等级界限云模型的关联度，得到关联度判断矩阵；结合各评价指标综合权重计算最终评判向量，根据最大隶属度原则确定评估结果。

技术总结
本发明为基于改进可拓云模型的公路隧道衬砌服役状态评价方法，首先确定公路隧道衬砌结构服役状态的评价指标，并对各项评价指标进行量化分级，划分公路隧道衬砌结构服役状态等级，确定不同等级各个评价指标对应的标准；公路隧道衬砌结构服役状态等级包括健康、亚健康、病危和危险；然后，基于层次分析法与熵权法确定各评价指标的主、客观权重，通过理想点组合赋权法计算各评价指标的综合权重；最后，结合物元可拓理论与云模型，以云熵优化算法对可拓云模型进行改进，得到公路隧道衬砌结构服役状态评价模型，将实际工程指标数据输入到公路隧道衬砌结构服役状态评价模型，获得评价结果。该方法解决了评价过程中存在的不确定性问题，可为隧道运营管理部门进行衬砌结构评估与制定养护措施提供借鉴。

技术研发人员：朱敏清,刘靖轩,崔洪军,郄佩琦,李霞,马新卫
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12