CN107423524B - 一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法 - Google Patents

一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法 Download PDF

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CN107423524B CN201710701180.XA CN201710701180A CN107423524B CN 107423524 B CN107423524 B CN 107423524B CN 201710701180 A CN201710701180 A CN 201710701180A CN 107423524 B CN107423524 B CN 107423524B
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Abstract

本发明公开了一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法，解决了非岩溶复杂地质构造的水工隧洞突涌水危险性等级评价的问题，对水工隧洞根据其前期勘测的水文地质条件进行突涌水危险性等级的评价，在评级结果的基础上，根据危险性等级的高低，对突水灾害采取相应的预防措施；本发明预判的方法步骤简单，在工程实践中施工人员不需要大量的计算，既可以对前方将要施工段进行突涌水情况的预判。

Description

一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法
技术领域
本发明属于水利水电工程技术领域，涉及一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法。
背景技术
随着我国基础设施工程建设的快速发展，水利水电、交通工程中地下洞室的建设规模与难度已位居世界前列。正在或即将要建的地下洞室多数具有埋深大、洞线长、沿洞线地质构造复杂多变等特点，如我国已建的锦屏二级水电站引水隧洞全长18～20km，最大埋深2525m，正在建的引汉济渭秦岭输水隧洞越岭段洞线长81.8km，最大埋深约2000m，地质构造复杂。这将加大洞室挖掘过程中突涌水灾害发生的概率。突涌水的发生轻则破坏施工机械、拖延施工进度、对隧洞围岩稳定性产生破坏，重则地下水的大量外流使周围地下水枯竭、对周围环境造成破坏，以及对施工人员生命安全造成威胁。
针对突涌水灾害危险性等级评价方法，国内外学者进行了探究，李利平等总结了岩溶隧道施工前勘测、设计及施工过程中突涌水的致灾因子，建立了模糊层次评价模型，对突涌水进行了风险预评价和动态评价，并通过频数统计得出了每个致灾因子的客观权重。周宗青等建立了岩溶隧道突涌水危险性评价的属性识别模型，通过构建各指标的属性测度函数，实现了从定性到定量评价方法的转换。张志成等考虑各个因素间的正反馈作用，结合层次分析法，引入致灾因子之间“乘”的形式和致灾因子影响系数，建立了深长隧道突涌水灾害危险性评价模型。Aalianvari A等通过初步勘探得到的水文地质资料，利用层次分析法和模糊德尔菲法进行隧道发生突涌水危险性的评估分级和突水量预测，从而对隧道选址合理与否进行判断。
已有的技术主要分析的是岩溶隧道中突水的影响因素，而对非岩溶地区且地质条件复杂的水工隧洞，其适用性受限。
已有的技术主要分析的是岩溶隧道中突水的影响因素，而对非岩溶地区但地质条件复杂的水工隧洞，其适用性受限。
发明内容
本发明的目的是提供一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法，建立了非岩溶地区复杂地质条件下水工隧洞突涌水灾害危险性的评价方法。
本发明所采用的技术方案是，一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法，具体包括以下步骤实施：
步骤1、分析长埋深水工隧洞中突涌水灾害发生的主要影响因素；
步骤2、构建超长深埋水工隧洞的突涌水危险性的指标体系，并采用满分为100分，定性指标采用离散分值和定量指标采用连续的分值进行各因素致灾程度表述；
步骤3、根据模糊层次分析法制定一个判别矩阵，随后根据判别矩阵利用matlab计算各指标权重ωij，其中,i＝1，2…7，j＝1，2；
步骤4、将突涌水的危险性按照100分的划分段打分法划分为5个等级，计算每个等级特征值：期望Ex、熵En、超熵He，利用每个等级特征值采用正向云发生器建立目标层云模型；
步骤5、进行危险等级评价；
步骤6、基于步骤5确定危险等级的基础上预测突涌水量。
在步骤1中：主要影响因素包括地层岩性、岩层倾角、不良地质、地表汇流条件、隧洞上方水头压力、可溶岩与非可溶岩接触带、节理裂隙发育及其与地表汇水的结合性，地层岩性包括岩石结构、岩石类型，不良地质由断层破碎带宽度、断层性质或褶皱的部位特征、岩层厚度。
在步骤2中：指标体系主要包括一级指标和二级指标，一级指标包括地层岩性、岩层倾角、不良地质、地表汇流条件、隧洞上方水头压力、可溶岩与非可溶岩接触带、节理裂隙发育及其与地表汇水的结合性，二级指标包括岩石结构、岩石类型、断层破碎带宽度、断层性质或褶皱的部位特征、岩层厚度。
步骤2中：划分段打分法对每个指标进行致灾程度的具体表达，对几个定性指标采用离散分值进行致灾程度的具体表达，对几个定量指标采用连续的分值曲线表达其致灾程度，具体划分如下：
(1)地层岩性I1致灾程度通过岩石的结构I11、岩石的类型I12进行表述，岩石的结构I11划分如下：生物碎屑结构评分值为100，泥晶结构评分值为80，粒屑结构评分值为60，亮晶结构评分值为40，粗晶结构构评分值为20；岩石的类型I12划分如下：石灰岩评分值为100，白云质灰岩、泥质石灰岩评分值为90，灰质白云岩、白云岩、大理岩评分值为70，灰质泥岩评分值为30，泥岩、其他非碳酸岩类评分值为10，当所评价段出现多种岩石类型(结构)时，采用公式(1)计算分值：
Figure BDA0001380388710000031
式中：n—第n种岩石类型(结构)；
M—岩石的类型(结构)数；
I1j n—第n种岩石类型(结构)的分值；
An—第n种岩石量占岩石总量的百分比；
(2)岩层产状致灾程度评分值I2通过岩层倾角Φ度进行划分，具体划分如下：
0≤Φ＜10评分值为Ia 2＝3Φ，10＜Φ≤45评分值为Ia 2＝30+2Φ，45≤Φ＜80评分值为Ia 2＝100-2Φ，80≤Φ≤100评分值为Ia 2＝30-Φ，当所评段出现多种岩层产状时，采用下式(2)计算分值：
Figure BDA0001380388710000041
式中：a—第a种岩层倾角；
b—该段的岩层倾角数；
Figure BDA0001380388710000042
-第a种岩层倾角的分值；
Aa—第a种岩层倾角区域所占该段总区域的百分比；
(3)不良地质I3致灾程度评分值有两种表述方式，根据现代地质期刊上第29卷第2期可知，分别为通过破碎带宽度致灾程度I31和断层性质致灾程度I32表述或者部位特征I’31和岩层厚I’32表述，第一种表述方式通过断层表述，表述方式如下：断层性质为张性时，评分值I32为100，断层性质为张扭性时，评分值I32为70，断层性质为扭性时，评分值I32为50，断层性质为压扭时，评分值I32为30，断层性质为压性时，评分值I32为20；另一种表述方式通过褶皱表述，表述方式如下：当褶皱核部时，评分值100，当单斜巨厚层状，岩层厚大于1m时，评分值为80，当单斜厚层状，岩层厚为0.5～1m时，评分值为40，当单斜中厚层及薄层状，岩层厚小于0.5m时，评分值为10；破碎带宽度I31其致灾程度评分值表达如下：0＜x＜4.5，I31＝200x/9，x＞4.5，I31＝100，式中，x表示某段破碎带宽度；
(4)地表汇流条件I4致灾程度通过地表汇水面积I4(km2)表述，根据铁路工程水文地质勘测规范可知，具体划分如下：地表汇水面积大于80km2时，评分值为80～100，地表汇水面积40～80km2时，评分值为60～80，地表汇水面积20～40km2时，评分值为40～60，地表汇水面积10～20km2时，评分值为20～40，地表汇水面积小于10km2时，评分值为0～20；
(5)隧洞上方的压力致灾程度评分值I5通过隧洞上方水头压力表述，评分值具体表述为：0＜y＜1000时，I5＝y/10；y＞1000时，I5＝100；式中，y表示隧洞上方水头压力；
(6)可溶岩与非可溶岩(岩性)接触带致灾程度通过接触带规模及发育程度表述评分值I6，具体表述如下：当强可溶岩与中等可溶岩接触带时，评分值I6为100，当强可溶岩与弱可溶岩接触带时，评分值I6为80，当强可溶岩与非可溶岩接触带、中等可溶岩与弱可溶岩接触带时，评分值I6为60，当中等可溶岩与非可溶岩接触带时，评分值I6为40，当弱可溶岩与非可溶岩接触带时，评分值I6为20；
(7)节理裂隙发育及其与地表汇流的结合度致灾程度通过河流规模×104m3/d)结合度来表述评分值I7，具体表述如下：当节理裂隙发育程度为长大裂隙很发育，且倾向洞身，且地表河流规模高于10×104m3/d时，分值I7为100；节理裂隙发育程度为长大裂隙较发育、倾向洞身，且地表河流规模为5～10×104m3/d时，分值I7为80；当节理裂隙发育程度为长大裂隙较发育-不发育、长大裂隙不发育、倾向洞身，且地表河流规模为1～5×104m3/d时，分值I7为50；当节理裂隙发育程度为长大裂隙不发育，且地表河流规模为0.5～1×104m3/d时，分值I7为20；当节理裂隙发育程度为无长大裂隙，且地表河流规模不高于0.5×104m3/d时，分值I7为10。
在步骤4中：突涌水的危险性等级的划分，划分如下：危险性总评分C大于85评定为极高危险性(Ⅰ级)，危险性总评分C为65～85评定为高危险性(Ⅱ级)危险性总评分C为45～65评定为中等危险性(Ⅲ级)，危险性总评分C为25～45评定为低危险性(Ⅳ级)，危险性总评分C小于25评定为微危险性或基本无危险性(Ⅴ级)。
在步骤4中：
Figure BDA0001380388710000061
He＝k，其中，Cmax与Cmin分别为每一等级危险性总评分的最大、最小边界，k为常数，取0.01。
在步骤5中：危险等级的评价具体步骤如下：
1).分析需评价段的地质状况，对各指标进行打分Ii、Iij；
2).计算一级指标的Ii：
Figure BDA0001380388710000062
3).计算危险性总评分值C：
Figure BDA0001380388710000063
4).根据3)所得危险性总评分值在目标云模型中查找等级范围，再利用实际突涌水量对评级结果进行校核。
步骤(6)是基于步骤(5)确定危险性的基础上对单点突涌水量(Q×104m3/d)进行预测，预测范围如下：极高危险性(Ⅰ级)：单点涌水量大于5，高危险性(Ⅱ级)：单点涌水量为1～5，中等危险性(Ⅲ级)：单点涌水量为0.1～1，低危险性(Ⅳ级)：单点涌水量为0.01～0.1，微危险性或基本无危险性(Ⅴ级)：单点涌水量小于0.01。
本发明建立了一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法有益效果是：解决了非岩溶复杂地质构造的水工隧洞突涌水危险性等级评价的问题，对水工隧洞根据其前期勘测的水文地质条件进行突涌水危险性等级的评价，在评级结果的基础上，根据危险性等级的高低，对突水灾害采取相应的预防措施；本发明预判的方法步骤简单，在工程实践中施工人员不需要大量的计算，既可以对前方将要施工段进行突涌水情况的预判。
附图说明
图1是本发明一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法中岩层产状评分值的划分曲线；
图2是本发明一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法中不良地质的评分值划分曲线；
图3是本发明一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法中地表汇流条件评分值的划分曲线；
图4是本发明一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法中隧洞上方的压力评分值的划分曲线；
图5是本发明一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法中涉及的目标层的云模型图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法，具体包括以下步骤实施：
步骤1、分析长埋深水工隧洞中突涌水灾害发生的主要影响因素；主要影响因素包括地层岩性、岩层倾角、不良地质、地表汇流条件、隧洞上方水头压力、可溶岩与非可溶岩接触带、节理裂隙发育及其与地表汇水的结合性，地层岩性包括岩石结构、岩石类型，不良地质由断层破碎带宽度、断层性质或褶皱的部位特征、岩层厚度。
步骤2、构建超长深埋水工隧洞的突涌水危险性的指标体系，并采用满分为100分，定性指标采用离散分值和定量指标采用连续的分值进行各因素致灾程度表述；标体系主要包括一级指标和二级指标，一级指标包括地层岩性、岩层倾角、不良地质、地表汇流条件、隧洞上方水头压力、可溶岩与非可溶岩接触带、节理裂隙发育及其与地表汇水的结合性，二级指标包括岩石结构、岩石类型、断层破碎带宽度、断层性质或褶皱的部位特征、岩层厚度。划分段打分法对每个指标进行致灾程度的具体表达，对几个定性指标采用离散分值进行致灾程度的具体表达，对几个定量指标采用连续的分值曲线表达其致灾程度，具体划分如下：
(1)地层岩性I1致灾程度通过岩石的结构I11、岩石的类型I12进行表述，岩石的结构I11划分如下：生物碎屑结构评分值为100，泥晶结构评分值为80，粒屑结构评分值为60，亮晶结构评分值为40，粗晶结构构评分值为20；岩石的类型I12划分如下：石灰岩评分值为100，白云质灰岩、泥质石灰岩评分值为90，灰质白云岩、白云岩、大理岩评分值为70，灰质泥岩评分值为30，泥岩、其他非碳酸岩类评分值为10，当所评价段出现多种岩石类型(结构)时，采用公式(1)计算分值：
Figure BDA0001380388710000081
式中：n—第n种岩石类型(结构)；
M—岩石的类型(结构)数；
I1j n—第n种岩石类型(结构)的分值；
An—第n种岩石量占岩石总量的百分比；
(2)岩层产状致灾程度评分值I2通过岩层倾角Φ度进行划分，如图2所示，具体划分如下：
0≤Φ＜10评分值为Ia 2＝3Φ，10＜Φ≤45评分值为Ia 2＝30+2Φ，45≤Φ＜80评分值为Ia 2＝100-2Φ，80≤Φ≤100评分值为Ia 2＝30-Φ，当所评段出现多种岩层产状时，采用下式(2)计算分值：
Figure BDA0001380388710000091
式中：a—第a种岩层倾角；
b—该段的岩层倾角数；
Figure BDA0001380388710000092
—第a种岩层倾角的分值；
Aa—第a种岩层倾角区域所占该段总区域的百分比；
(3)不良地质I3致灾程度评分值有两种表述方式，分别为通过破碎带宽度致灾程度I31和断层性质致灾程度I32表述或者部位特征I’31和岩层厚I’32表述，第一种表述方式通过断层表述，表述方式如下：断层性质为张性时，评分值I32为100，断层性质为张扭性时，评分值I32为70，断层性质为扭性时，评分值I32为50，断层性质为压扭时，评分值I32为30，断层性质为压性时，评分值I32为20；另一种表述方式通过褶皱表述，表述方式如下：当褶皱核部时，评分值100，当单斜巨厚层状，岩层厚大于1m时，评分值为80，当单斜厚层状，岩层厚为0.5～1m时，评分值为40，当单斜中厚层及薄层状，岩层厚小于0.5m时，评分值为10；如图2所示，破碎带宽度I31其致灾程度评分值表达如下：0＜x＜4.5，I31＝200x/9，x＞4.5，I31＝100，式中，x表示某段破碎带宽度；
(4)地表汇流条件I4致灾程度通过地表汇水面积I4(km2)表述，如图3所示，具体划分如下：地表汇水面积大于80km2时，评分值为80～100，地表汇水面积40～80km2时，评分值为60～80，地表汇水面积20～40km2时，评分值为40～60，地表汇水面积10～20km2时，评分值为20～40，地表汇水面积小于10km2时，评分值为0～20；
(5)隧洞上方的压力致灾程度评分值I5通过隧洞上方水头压力表述评分值，如图4所示，具体表述为：0＜y＜1000时，I5＝y/10；y＞1000时，I5＝100；式中，y表示隧洞上方水头压力；
(6)可溶岩与非可溶岩(岩性)接触带致灾程度通过接触带规模及发育程度表述评分值I6：根据岩土力学期刊上，第34卷第3期“岩溶隧道突涌水危险性评价的属性识别模型及其工程应用”知，(6)可溶岩与非可溶岩(岩性)接触带致灾程度通过接触带规模及发育程度表述评分值I6，具体表述如下：当强可溶岩与中等可溶岩接触带时，评分值I6为100，当强可溶岩与弱可溶岩接触带时，评分值I6为80，当强可溶岩与非可溶岩接触带、中等可溶岩与弱可溶岩接触带时，评分值I6为60，当中等可溶岩与非可溶岩接触带时，评分值I6为40，当弱可溶岩与非可溶岩接触带时，评分值I6为20；
(7)节理裂隙发育及其与地表汇流的结合度致灾程度通过河流规模×104m3/d)结合度来表述评分值I7：根据岩土力学期刊上，第34卷第3期“岩溶隧道突涌水危险性评价的属性识别模型及其工程应用”知，具体表述如下：当节理裂隙发育程度为长大裂隙很发育，且倾向洞身，且地表河流规模高于10×104m3/d时，分值I7为100；节理裂隙发育程度为长大裂隙较发育、倾向洞身，且地表河流规模为5～10×104m3/d时，分值I7为80；当节理裂隙发育程度为长大裂隙较发育-不发育、长大裂隙不发育、倾向洞身，且地表河流规模为1～5×104m3/d时，分值I7为50；当节理裂隙发育程度为长大裂隙不发育，且地表河流规模为0.5～1×104m3/d时，分值I7为20；当节理裂隙发育程度为无长大裂隙，且地表河流规模不高于0.5×104m3/d时，分值I7为10。
步骤3、根据模糊层次分析法制定一个判别矩阵，随后根据判别矩阵利用matlab计算各指标权重ωij，其中,i＝1，2…7，j＝1，2；判别矩阵如表1：
表1
指标 I<sub>1</sub> I<sub>2</sub> I<sub>3</sub> I<sub>4</sub> I<sub>5</sub> I<sub>6</sub> I<sub>7</sub>
I<sub>1</sub> 1 3 1/3 1/5 2 1/3 1/5
I<sub>2</sub> 1/3 1 1/5 1/5 1/3 1/3 1/5
I<sub>3</sub> 3 5 1 2 3 2 2
I<sub>4</sub> 5 5 1/2 1 5 3 3
I<sub>5</sub> 1/2 3 1/3 1/5 1 1/3 1/3
I<sub>6</sub> 3 4 1/2 1/3 3 1 2
I<sub>7</sub> 5 5 1/2 1/3 3 1/2 1
步骤4、将突涌水的危险性按照100分的划分段打分法划分为5个等级，计算每个等级特征值：期望Ex、熵En、超熵He，利用每个等级特征值采用正向云发生器建立目标层云模型，如图5所示；突涌水的危险性根据危险性总评分和单点涌水量Q×104m3/d划分，划分如下：极高危险性(Ⅰ级)：危险性总评分C大于85，单点涌水量大于5，高危险性(Ⅱ级)危险性总评分C为65～85，单点涌水量为1～5，中等危险性(Ⅲ级)危险性总评分C为45～65，单点涌水量为0.1～1，低危险性(Ⅳ级)危险性总评分C为25～45，单点涌水量为0.01～0.1，微危险性或基本无危险性(Ⅴ级)危险性总评分C小于25，单点涌水量小于0.01。
在步骤4中：
Figure BDA0001380388710000121
He＝k，其中，Cmax与Cmin分别为每一等级危险性总评分的最大、最小边界，k为常数，取0.01。
步骤5、进行危险等级评价；危险等级的评价具体步骤如下：
1).分析需评价段的地质状况，对各指标进行打分Ii、Iij；
2).计算一级指标的Ii：
Figure BDA0001380388710000122
3).计算危险性总评分值C：
Figure BDA0001380388710000123
4).根据3)所得危险性总评分值在目标云模型中查找等级范围，再利用实际突涌水量对评级结果进行校核。
步骤6、基于步骤5确定危险等级的基础上预测突涌水量，预测范围如下：极高危险性(Ⅰ级)：单点涌水量大于5，高危险性(Ⅱ级)：单点涌水量为1～5，中等危险性(Ⅲ级)：单点涌水量为0.1～1，低危险性(Ⅳ级)：单点涌水量为0.01～0.1，微危险性或基本无危险性(Ⅴ级)：单点涌水量小于0.01。
下面以秦岭输水隧洞中k12+500～k19+000段为例突涌水灾害危险性等级的评价过程。
1)分析其该段的地质状况，对各指标进行打分。
地层岩性I1：该段主要分布的有下元古界长角坝岩群沙坝岩组(Pt1cs.)和下元古界长角坝岩群黑龙潭岩组(Pt1cw.)，其主要岩组为大理岩(Pt1cs. Mb)：矿物成分以方解石、白云石为主，部分含有石墨或角闪石，细粒变晶结构，块状构造，属中硬岩。石英片岩(Pt1cw. qSc)主要矿物成分以石英、斜长石为主，粒状变晶结构，片状构造，属中硬性。故指标一的量化分值为岩石类型：40分，岩石结构：40分
岩层倾角I2：其范围为25～46度，故其量化分值为70分
不良地质I3：该段分布的f4、f5为秧田坝—十亩地断层组中两个断层，位于十亩地—老人寨一线，沿秧田坝—十亩地剪切走滑带展布，长度超过20km.其为早期韧—脆性剪切带的继承性断层。断层带物质主要为断层角砾及断层泥，断层带宽度为10～50m，在断层带下有下降泉出露，且其中f5为正断层。故其量化打分为断层破碎带宽度：100分，断层性质80分。地表汇水面积I4：该段分布的地表河流有枸元沟、大文家沟、后沟、小文家沟、余家台沟、三合沟、养马沟、小长沟、瓦南沟，总的汇流面积为83.8km2，故其量化打分为90分。
隧洞上方的水头压力I5：该段隧洞上方的平均水头压力为345m，故其量化打分为35分。
可溶岩与非可溶岩接触带I6：该段区域内有石英岩与大理岩的中等可溶岩与较可溶岩接触带、片麻岩与大理岩的非可溶岩与中等可溶岩接触带，故其量化打分为50分。
节理裂隙发育程度与洞身的结合性I7：长大裂隙较发育—发育且倾向洞身，地表河流处有不整合破碎，故其量化打分为100分。
2)利用公式(3)计算一级指标的评分值。
经计算得该段I1＝40分，I3＝85分。
3)利用公式(4)计算危险性的总评分值。
经计算得该段的总评分为C＝76.79分
4)等级的确定及等级的校核
根据第三步计算的总分，在目标层云模型图5中查找出其等级范围，再利用秦岭隧洞已开挖段实际的突涌水量对评级结果进行校核。该段的总评分为76.79分，经过在图5中查找其危险性等级可能为Ⅱ或Ⅰ级，但从图中可以看出其Ⅰ级的隶属度很小，故将其危险性等级定为Ⅱ级，该段在实际开挖过程中单点最大涌水量约11350m3/d，对照步骤6中根据单点涌水量划分的危险性等级为Ⅱ级，结果与实际相符。
通过上述方式，本发明一种容易调节角度的洗浴装置，能够灵活的调出水的角度，通过固定架和花洒组件之间的磁性吸引作用，将花洒组件安放于固定架的勺头上，由于花洒组价和勺头的接触面光滑，花洒组件角度转换时只需微用力推动；本发明的洗浴装置，结构简单，使用便捷，外形美观且方便了人们的生活。

Claims (1)

1.一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法，其特征在于，具体包括以下步骤实施：
步骤1、分析长埋深水工隧洞中突涌水灾害发生的主要影响因素；
所述主要影响因素包括地层岩性、岩层倾角、不良地质、地表汇流条件、隧洞上方水头压力、可溶岩与非可溶岩接触带、节理裂隙发育及其与地表汇水的结合性，所述地层岩性包括岩石结构、岩石类型，所述不良地质由断层破碎带宽度、断层性质或褶皱的部位特征、岩层厚度；
步骤2、构建超长深埋水工隧洞的突涌水危险性的指标体系，并采用满分为100分，定性指标采用离散分值和定量指标采用连续的分值进行各因素致灾程度表述；
所述指标体系主要包括一级指标和二级指标，所述一级指标包括地层岩性、岩层倾角、不良地质、地表汇流条件、隧洞上方水头压力、可溶岩与非可溶岩接触带、节理裂隙发育及其与地表汇水的结合性，所述二级指标包括岩石结构、岩石类型、断层破碎带宽度、断层性质或褶皱的部位特征、岩层厚度；
划分段打分法对每个指标进行致灾程度的具体表达，对定性指标采用离散分值进行致灾程度的具体表达，对定量指标采用连续的分值曲线表达其致灾程度，具体划分如下：
(1)地层岩性I1致灾程度通过岩石的结构I11、岩石的类型I12进行表述，岩石的结构I11划分如下：生物碎屑结构评分值为100，泥晶结构评分值为80，粒屑结构评分值为60，亮晶结构评分值为40，粗晶结构构评分值为20；岩石的类型I12划分如下：石灰岩评分值为100，白云质灰岩、泥质石灰岩评分值为90，灰质白云岩、白云岩、大理岩评分值为70，灰质泥岩评分值为30，泥岩、其他非碳酸岩类评分值为10，当所评价段出现多种岩石类型或结构时，采用公式(1)计算分值：
Figure FDA0002807426100000021
式中：n—第n种岩石类型或结构；
m—岩石的类型或结构数；
I1j n—第n种岩石类型或结构的分值；
An—第n种岩石量占岩石总量的百分比；
(2)岩层产状致灾程度评分值I2通过岩层倾角Φ度进行划分，具体划分如下：
0≤Φ＜10评分值为Ia 2＝3Φ，10＜Φ≤45评分值为Ia 2＝30+2Φ，45≤Φ＜80评分值为Ia 2＝100-2Φ，80≤Φ≤100评分值为Ia 2＝30-Φ，当所评段出现多种岩层产状时，采用下式(2)计算分值：
Figure FDA0002807426100000022
式中：a—第a种岩层倾角；
b—该段的岩层倾角数；
Figure FDA0002807426100000023
—第a种岩层倾角的分值；
Aa—第a种岩层倾角区域所占该段总区域的百分比；
(3)不良地质致灾程度评分值I3有两种表述方式，分别为通过破碎带宽度致灾程度I31和断层性质致灾程度I32表述或者部位特征I′31和岩层厚I′32表述，第一种表述方式通过断层表述，表述方式如下：断层性质为张性时，评分值I32为100，断层性质为张扭性时，评分值I32为70，断层性质为扭性时，评分值I32为50，断层性质为压扭时，评分值I32为30，断层性质为压性时，评分值I32为20；另一种表述方式通过褶皱表述，表述方式如下：当褶皱核部时，评分值100，当单斜巨厚层状，岩层厚大于1m时，评分值为80，当单斜厚层状，岩层厚为0.5～1m时，评分值为40，当单斜中厚层及薄层状，岩层厚小于0.5m时，评分值为10；破碎带宽度I31其致灾程度评分值表达如下：0＜x＜4.5，I31＝200x/9，x＞4.5，I31＝100，式中，x表示某段破碎带宽度；
(4)地表汇流条件致灾程度评分值I4通过地表汇水面积表述，具体划分如下：地表汇水面积大于80km2时，评分值为80～100，地表汇水面积40～80km2时，评分值为60～80，地表汇水面积20～40km2时，评分值为40～60，地表汇水面积10～20km2时，评分值为20～40，地表汇水面积小于10km2时，评分值为0～20；
(5)隧洞上方的压力致灾程度评分值I5通过隧洞上方水头压力表述，评分值具体表述为：0＜y＜1000时，I5＝y/10；y＞1000时，I5＝100；式中，y表示隧洞上方水头压力；
(6)可溶岩与非可溶岩接触带致灾程度通过接触带规模及发育程度表述评分值I6，具体表述如下：当强可溶岩与中等可溶岩接触带时，评分值I6为100，当强可溶岩与弱可溶岩接触带时，评分值I6为80，当强可溶岩与非可溶岩接触带、中等可溶岩与弱可溶岩接触带时，评分值I6为60，当中等可溶岩与非可溶岩接触带时，评分值I6为40，当弱可溶岩与非可溶岩接触带时，评分值I6为20；
(7)节理裂隙发育及其与地表汇流的结合度致灾程度通过河流规模来表述评分值I7，具体表述如下：当节理裂隙发育程度为长大裂隙很发育，且倾向洞身，且地表河流规模高于10×104m3/d时，分值I7为100；节理裂隙发育程度为长大裂隙较发育、倾向洞身，且地表河流规模为5～10×104m3/d时，分值I7为80；当节理裂隙发育程度为长大裂隙较发育-不发育、长大裂隙不发育、倾向洞身，且地表河流规模为1～5×104m3/d时，分值I7为50；当节理裂隙发育程度为长大裂隙不发育，且地表河流规模为0.5～1×104m3/d时，分值I7为20；当节理裂隙发育程度为无长大裂隙，且地表河流规模不高于0.5×104m3/d时，分值I7为10；
步骤3、根据模糊层次分析法制定一个判别矩阵，随后根据判别矩阵利用matlab计算各指标权重ωij，其中，i＝1，2…7，j＝1，2；
步骤4、将突涌水的危险性按照100分的划分段打分法划分为5个等级，计算每个等级特征值：期望Ex、熵En、超熵He，利用每个等级特征值采用正向云发生器建立目标层云模型；
在步骤4中：所述突涌水的危险性等级的划分，划分如下：危险性总评分C大于85评定为极高危险性Ⅰ级，危险性总评分C为65～85评定为高危险性Ⅱ级危险性总评分C为45～65评定为中等危险性Ⅲ级，危险性总评分C为25～45评定为低危险性Ⅳ级，危险性总评分C小于25评定为微危险性或基本无危险性Ⅴ级；
所述
Figure FDA0002807426100000041
He＝k，其中，Cmax与Cmin分别为每一等级危险性总评分的最大、最小边界，k为常数，取0.01；
步骤5、进行危险等级评价；
在步骤5中：所述危险等级的评价具体步骤如下：
1).分析需评价段的地质状况，对各指标进行评分值计算Ii、Iij；
2).计算一级指标的Ii：
Figure FDA0002807426100000051
3).计算危险性总评分值C：
Figure FDA0002807426100000052
4).根据3)所得危险性总评分值在目标云模型中查找等级范围，再利用实际突涌水量对评级结果进行校核；
步骤6、基于步骤5确定危险等级的基础上预测突涌水量；
所述步骤6是基于步骤5确定危险性的基础上对单点突涌水量进行预测，预测范围如下：极高危险性Ⅰ级：单点涌水量大于5×104m3/d，高危险性Ⅱ级：单点涌水量为1×104m3/d～5×104m3/d，中等危险性Ⅲ级：单点涌水量为0.1×104m3/d～1×104m3/d，低危险性Ⅳ级：单点涌水量为0.01×104m3/d～0.1×104m3/d，微危险性或基本无危险性Ⅴ级：单点涌水量小于0.01×104m3/d。
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