張歡，郝偉，顧偉紅

基于數(shù)據(jù)場(chǎng)聚類(lèi)的拉林鐵路隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

張歡，郝偉，顧偉紅

(蘭州交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

為了明確高寒地區(qū)復(fù)雜的施工環(huán)境以及惡劣的氣候條件對(duì)拉林鐵路隧道施工帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)所屬等級(jí)，提出一種基于數(shù)據(jù)場(chǎng)聚類(lèi)的隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。針對(duì)拉林鐵路隧道工程的施工特點(diǎn)，分析隧道施工主要的施工風(fēng)險(xiǎn)與固有風(fēng)險(xiǎn)，構(gòu)建符合拉林鐵路地質(zhì)特征的隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。使用模糊評(píng)語(yǔ)集對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)概率和風(fēng)險(xiǎn)損失描述，對(duì)描述結(jié)果進(jìn)行定量轉(zhuǎn)化后，用基于數(shù)據(jù)場(chǎng)的高斯混合模型聚類(lèi)確定各風(fēng)險(xiǎn)因素等級(jí)。運(yùn)用該模型對(duì)位于拉林鐵路的巴玉隧道施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并與傳統(tǒng)的K-means聚類(lèi)結(jié)果進(jìn)行比較，證明高斯混合模型的評(píng)價(jià)結(jié)果更加精準(zhǔn)。

拉林鐵路；隧道施工；施工安全；數(shù)據(jù)場(chǎng)；聚類(lèi)分析；高斯混合模型

目前川藏鐵路的建設(shè)受到了社會(huì)各界的關(guān)注，川藏鐵路的順利通車(chē)，對(duì)我國(guó)西部經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和民族團(tuán)結(jié)具有重大意義。然而高海拔和特殊氣候帶來(lái)的復(fù)雜環(huán)境和地質(zhì)問(wèn)題對(duì)川藏鐵路的修建帶來(lái)了眾多挑戰(zhàn)[1?2]。拉林鐵路作為川藏鐵路的重要組成部分，位于青藏高原東南部，海拔在2 800~ 3 700 m之間。山高谷深，氣候極端惡劣，是典型的高寒地區(qū)地貌。拉林鐵路段計(jì)劃修建隧道47座，橋隧比高達(dá)70%以上[2]，因此隧道施工安全受到了建筑行業(yè)及學(xué)術(shù)界的重視。在此之前學(xué)者們也對(duì)隧道施工安全做了大量的研究。張東明等[3]以超前地質(zhì)預(yù)報(bào)體為基礎(chǔ)，利用模糊層次評(píng)價(jià)方法建立了深埋長(zhǎng)隧道的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系。顧偉紅等[4]采用基于熵權(quán)的模糊綜合評(píng)估模型對(duì)鐵路隧道TBM 施工關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。郭發(fā)蔚等[5]利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對(duì)隧道施工的各風(fēng)險(xiǎn)事件所屬等級(jí)進(jìn)行評(píng)估。魏立偉等[6]采用模糊網(wǎng)絡(luò)分析法構(gòu)建了典型隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。目前針對(duì)高寒地區(qū)獨(dú)有的環(huán)境與地質(zhì)條件進(jìn)行隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究較少，并且多數(shù)研究停留在數(shù)學(xué)計(jì)算建立評(píng)價(jià)模型，對(duì)當(dāng)代信息社會(huì)日漸火熱的大數(shù)據(jù)平臺(tái)與人工智能平臺(tái)的利用程度不夠，未能很好地處理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的隨機(jī)性與不確定性；有些研究注重整體的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估，忽略了不同風(fēng)險(xiǎn)源的評(píng)價(jià)，不利于后期開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，而高寒地區(qū)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)專(zhuān)項(xiàng)評(píng)估是必不可少的?；诖?，本文提出基于數(shù)據(jù)場(chǎng)聚類(lèi)的拉林鐵路隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型[7]。傳統(tǒng)的專(zhuān)家打分法在對(duì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)的時(shí)候具有主觀性強(qiáng)的特點(diǎn)，并且由于參與專(zhuān)家人數(shù)多且涉及領(lǐng)域的區(qū)別，只簡(jiǎn)單求取平均值作為指標(biāo)分值的傳統(tǒng)方法過(guò)于片面，因此本文采用模糊評(píng)語(yǔ)集對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事件進(jìn)行描述，充分考慮風(fēng)險(xiǎn)事件對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別的模糊性與不確定性，并且對(duì)不同的專(zhuān)家根據(jù)其知識(shí)經(jīng)驗(yàn)賦予相應(yīng)的權(quán)重，從而使評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)更具有代表性。而數(shù)據(jù)場(chǎng)可以填補(bǔ)數(shù)據(jù)不完備所帶來(lái)的缺陷，直觀的體現(xiàn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，便于后期的專(zhuān)項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與應(yīng)對(duì)[8]。

1 隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的合理劃分有利于后期對(duì)各指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及對(duì)不同等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)對(duì)，因此本文參考《鐵路隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理暫行規(guī)定》中的風(fēng)險(xiǎn)度量與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行完善，采用相應(yīng)的定性語(yǔ)言描述風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)給定數(shù)域，將定性語(yǔ)言轉(zhuǎn)化成定量描述，可以將隧道施工安全評(píng)價(jià)等級(jí)劃分為以下5個(gè)等級(jí)。具體劃分見(jiàn)表1。

表1 評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

拉林鐵路隧道工程具有工程規(guī)模大，施工難度高，施工環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，受復(fù)雜的環(huán)境與地質(zhì)條件影響，在施工的過(guò)程中存在很多潛在危險(xiǎn)源。不少地段同時(shí)面臨著活動(dòng)斷裂、滑坡崩塌、高熱高溫、高地應(yīng)力等諸多地質(zhì)難題[9]。本文參考《鐵路隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理暫行規(guī)定》、《鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》[10]及《川藏鐵路沿線及鄰區(qū)環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題概論》[11]等相關(guān)規(guī)范及文獻(xiàn)，結(jié)合拉林鐵路隧道工程的實(shí)際施工特點(diǎn)，并在充分征詢現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)專(zhuān)家與高校學(xué)者意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)性、目標(biāo)性、全面性原則，制定相應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表2所示。

1.3 模糊評(píng)語(yǔ)集及其轉(zhuǎn)化

1.3.1 定義評(píng)語(yǔ)集

1.3.2 指標(biāo)評(píng)語(yǔ)的轉(zhuǎn)化

專(zhuān)家(=1=1,2,…,)依據(jù)自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)針對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)因指標(biāo)模糊評(píng)語(yǔ)h進(jìn)行選擇評(píng)價(jià)，得到專(zhuān)家指標(biāo)評(píng)語(yǔ)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并按照式(1)計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的廣義隸屬度。

由于不同專(zhuān)家之間有一定的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)差距，給出的指標(biāo)評(píng)語(yǔ)在一定程度上也存在著不可靠性，基于此，本文根據(jù)各專(zhuān)家職稱和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)賦予相應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重，使評(píng)價(jià)結(jié)果更具有可靠性。參與問(wèn)卷調(diào)查的專(zhuān)家一共有10位，如表4。

表2 隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表3 模糊評(píng)語(yǔ)集定義

表4 專(zhuān)家權(quán)重分配

綜合考慮了專(zhuān)家權(quán)重后的廣義隸屬度為：

2 高斯混合模型

所謂高斯混合模型(Gauss Mixture Mode，GMM)[13]是指對(duì)數(shù)據(jù)樣本的概率密度分布進(jìn)行估計(jì)，以幾個(gè)高斯模型的加權(quán)作為估計(jì)模型。每個(gè)高斯模型就代表了一個(gè)類(lèi)，因此模型數(shù)量要在模型訓(xùn)練之前確定。

假設(shè)有個(gè)高斯分布，以一定的概率混合，則得到了高斯混和模型，即：

高斯混合模型的概率密度函數(shù)為：

GMM通常采用EM(Expectation Maximum)算法[14]對(duì)GMM 參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。算法流程為：

1) 初始化參數(shù)

2) E-step

令的后驗(yàn)概率如式(6)所示。

3) M-step

更新權(quán)值得：

更新均值得：

更新方差矩陣：

4) 收斂條件

3 高斯混合模型的改進(jìn)

由以上可知，傳統(tǒng)的高斯混合聚類(lèi)模型只能對(duì)聚類(lèi)簇?cái)?shù)已知的樣本進(jìn)行評(píng)價(jià)，而這些實(shí)際操作中往往無(wú)法確定，這也是傳統(tǒng)EM算法最大的不足[15]?；诖?，本文提出了用數(shù)據(jù)場(chǎng)對(duì)EM算法進(jìn)行改進(jìn)。引入數(shù)據(jù)場(chǎng)思想，計(jì)算出每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象的勢(shì)值，勢(shì)值越大的數(shù)據(jù)對(duì)象，說(shuō)明其受其他數(shù)據(jù)點(diǎn)共同作用越大，另一個(gè)側(cè)面反映該點(diǎn)周?chē)臄?shù)據(jù)點(diǎn)越多，該點(diǎn)就有可能成為聚類(lèi)中心，因此可以以勢(shì)值極大點(diǎn)作為樣本的聚類(lèi)中心，而勢(shì)值極大點(diǎn)的分類(lèi)個(gè)數(shù)就是聚類(lèi)個(gè)數(shù)。

基于數(shù)據(jù)場(chǎng)改進(jìn)的高斯混合聚類(lèi)模型綜合了人工智能與數(shù)據(jù)挖掘的優(yōu)點(diǎn)，一方面具有對(duì)不全面的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充的優(yōu)勢(shì)，另一方面可以有效的檢索風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)聯(lián)性并將其進(jìn)行分類(lèi)，并利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算代替了傳統(tǒng)的人工數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程，是土木工程領(lǐng)域當(dāng)前發(fā)展的一個(gè)新方向。

3.1 數(shù)據(jù)場(chǎng)的建立

場(chǎng)的概念最早是由英國(guó)的物理學(xué)家法拉第提出來(lái)，表示一種傳遞物體間的非接觸相互作用的媒介[16]。李德毅根據(jù)物理學(xué)中的場(chǎng)論思想，將物質(zhì)粒子間的相互作用及其場(chǎng)描述方法引入抽象的數(shù)域空間，提出數(shù)據(jù)場(chǎng)的概念。

如果把每個(gè)樣本的觀測(cè)向量看作是一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，那么個(gè)樣本就構(gòu)成了維特征空間里的個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。設(shè)存在于空間里的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)周?chē)即嬖谝粋€(gè)作用場(chǎng)，且受到其他對(duì)象的聯(lián)合作用，這樣就在空間里確定了數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)場(chǎng)[17]。引入勢(shì)函數(shù)描述數(shù)據(jù)場(chǎng)的屬性時(shí)，空間任一點(diǎn)的勢(shì)值為：

3.2 改進(jìn)的高斯混合模型聚類(lèi)流程

基于數(shù)據(jù)場(chǎng)改進(jìn)的高斯混合模型隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的具體步驟如下：

2) 邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜腋鶕?jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行模糊評(píng)語(yǔ)描述；

3) 根據(jù)式(1)~(2)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊評(píng)語(yǔ)進(jìn)行定量轉(zhuǎn)化；

4) 根據(jù)式(8)計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象x的勢(shì)值；

5) 畫(huà)出勢(shì)值分布圖并找到極大值點(diǎn)，設(shè)置極大值點(diǎn)個(gè)數(shù)為聚類(lèi)個(gè)數(shù)；

6) 利用高斯混合模型進(jìn)行聚類(lèi)分析。

4 工程實(shí)例

拉林鐵路巴玉隧道位于桑加峽谷區(qū)中下游段，隧道進(jìn)口里程DK190+388，進(jìn)口段坡度為45°~75°，出口里程 DK203+461，出口段坡度為45°~55°，隧道全長(zhǎng)13 073 m，其中單線隧道 12 482 m，雙線隧道384 m，三線隧道 207 m，隧道最大埋深約2 080 m。隧址海拔平均高度為3 560 m。線路縱坡為?1.0‰/262 m，?9.8‰/1 190 m，?10.2‰/9 740 m，?6‰/1 450 m和0/431 m的單坡面。加桑峽谷氣候干旱少雨，年平均氣溫 8.8 ℃，極端最低氣溫?17.6 ℃，極端最高氣溫29 ℃，年最大雨量 705.7 mm，最大積雪厚度12 cm，凍土厚度16 cm。工程區(qū)巖性單一，地層以花崗巖、閃長(zhǎng)巖等堅(jiān)硬巖石為主，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，存在巖爆、地?zé)?、放射性、危巖落石以及凍害等不良地質(zhì)[18]。

4.1 指標(biāo)評(píng)語(yǔ)的轉(zhuǎn)化

本文假定各風(fēng)險(xiǎn)之間相互獨(dú)立，即在不考慮某一確定風(fēng)險(xiǎn)因素被其他風(fēng)險(xiǎn)因素影響的前提下，專(zhuān)家依據(jù)評(píng)語(yǔ)集={微小、較小、一般、較大、重大}對(duì)指標(biāo)進(jìn)行選擇評(píng)價(jià)，對(duì)收集到的10位專(zhuān)家評(píng)語(yǔ)做統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表5所示。

R44h4,h3h4,h3h4,h4h4,h2h5,h3h4,h3h5,h3h3,h3h3,h4h5,h4 R51h4,h4h4,h3h3,h4h4,h3h2,h4h2,h3h3,h3h2,h4h4,h4h3,h4 R52h4,h4h3,h4h3,h3h2,h4h4,h4h4,h3h2,h4h2,h5h4,h3h3,h2 R53h3,h3h4,h2h3,h4h2,h5h4,h3h2,h4h3,h4h3,h4h3,h4h2,h4 R54h1,h4h2,h3h2,h4h1,h4h1,h5h2,h4h1,h4h1,h4h2,h3h2,h4 R61h5,h4h4,h4h5,h5h5,h4h3,h5h4,h4h5,h5h5,h4h5,h4h3,h4 R62h1,h4h2,h4h2,h4h1,h5h1,h4h2,h3h2,h4h2,h3h1,h3h1,h4 R63h5,h4h4,h3h5,h3h4,h4h3,h5h4,h3h5,h3h5,h4h3,h4h4,h4 R64h4,h4h3,h4h3,h5h4,h4h3,h5h4,h3h3,h4h4,h4h4,h3h3,h4 R65h3,h5h4,h4h3,h5h3,h4h3,h5h4,h4h5,h4h4,h4h3,h4h4,h4 R66h2,h4h2,h4h2,h3h3,h4h3,h3h2,h4h2,h3h3,h4h2,h2h3,h2 R67h2,h4h3,h4h2,h5h3,h4h3,h5h2,h4h2,h5h3,h4h3,h4h2,h5 R68h3,h4h2,h4h2,h5h3,h5h3,h4h4,h5h3,h5h2,h4h2,h4h3,h5

依據(jù)式(1)~(2)對(duì)表5中的指標(biāo)模糊評(píng)語(yǔ)描述進(jìn)行定量轉(zhuǎn)化，得到的結(jié)果如表6所示。

表6 指標(biāo)評(píng)語(yǔ)轉(zhuǎn)化成果

4.2 基于數(shù)據(jù)場(chǎng)的高斯混合模型聚類(lèi)結(jié)果

按照前述的勢(shì)值計(jì)算方法運(yùn)用Matlab計(jì)算樣本勢(shì)值，得到如圖1所示勢(shì)值分布圖。

圖1 勢(shì)值分布圖

圖2 高斯混合聚類(lèi)圖

由圖1可以看出有4類(lèi)極大值，因此初始數(shù)據(jù)樣本有3個(gè)聚類(lèi)中心，可將樣本所屬風(fēng)險(xiǎn)分為4個(gè)等級(jí)，在Matlab中運(yùn)用高斯混合模型進(jìn)行聚類(lèi)分析多次運(yùn)行后得出完整的聚類(lèi)結(jié)果圖，結(jié)果如圖2所示，其中軸為風(fēng)險(xiǎn)概率，軸為風(fēng)險(xiǎn)損失。

為更好地體現(xiàn)出改進(jìn)后的高斯混合模型聚類(lèi)優(yōu)勢(shì)，將其與傳統(tǒng)K-means聚類(lèi)方法結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，K-means聚類(lèi)結(jié)果如圖3所示。

兩者輸出聚類(lèi)結(jié)果如表7和表8所示。

由以上分析比較可見(jiàn)，基于數(shù)據(jù)場(chǎng)的高斯混合模型聚類(lèi)結(jié)果準(zhǔn)確性明顯高于傳統(tǒng)的 K-means聚類(lèi)。從以上風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)結(jié)果可看出，工程地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素中的巖爆，活動(dòng)斷裂以及高地溫等風(fēng)險(xiǎn)都屬于重大風(fēng)險(xiǎn)，隧道自然坡度，埋深，危巖落石等固有風(fēng)險(xiǎn)，以及施工過(guò)程中易產(chǎn)生有害氣體、放射性物質(zhì)等施工作業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)均屬于較大風(fēng)險(xiǎn)，這也與巴玉隧道地應(yīng)力大，巖石堅(jiān)硬，易發(fā)生巖爆；地溫高，易產(chǎn)生有害氣體等地質(zhì)特點(diǎn)相吻合，且這些地質(zhì)特點(diǎn)不利于鉆爆等施工作業(yè)。為應(yīng)對(duì)巖爆風(fēng)險(xiǎn)，可以循環(huán)采取爆破—靜止—掘進(jìn)的施工方法進(jìn)行作業(yè)，在開(kāi)挖面經(jīng)常灑冷水或鉆孔高壓注水以改善圍巖物理力學(xué)性能；為應(yīng)對(duì)高地溫風(fēng)險(xiǎn)，施工時(shí)可在隧道襯砌內(nèi)設(shè)計(jì)耐高溫絕緣隔熱材料，并做好施工過(guò)程中的通風(fēng)工作；針對(duì)施工過(guò)程中無(wú)法繞避的滑坡崩塌和活動(dòng)斷裂區(qū)需要開(kāi)展專(zhuān)題研究工作，進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，給出合理的處理意見(jiàn)；施工過(guò)程中施工機(jī)械保養(yǎng)與警示不足帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)屬于一般風(fēng)險(xiǎn)，在施工過(guò)程中要做好施工前的機(jī)械檢查工作；相對(duì)來(lái)說(shuō)，在此隧道施工過(guò)程中，存在安全管理不完善和基礎(chǔ)支護(hù)工作不足等風(fēng)險(xiǎn)較小，由于圍巖多為堅(jiān)硬巖石，發(fā)生軟巖大變形的風(fēng)險(xiǎn)也較小，與實(shí)際工程情況相符。

圖3 K-means聚類(lèi)結(jié)果圖

表7 高斯混合模型聚類(lèi)輸出結(jié)果

表8 K-means聚類(lèi)輸出結(jié)果

5 結(jié)論

1) 根據(jù)拉林鐵路獨(dú)特的高寒區(qū)氣候與地質(zhì)環(huán)境，結(jié)合鐵路隧道施工主要特點(diǎn)，對(duì)拉林鐵路展開(kāi)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，確定項(xiàng)目中潛在的基本風(fēng)險(xiǎn)事件，較為準(zhǔn)確、全面地反映了隧道施工風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；運(yùn)用模糊評(píng)語(yǔ)集對(duì)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行描述，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和閱歷賦予被調(diào)查專(zhuān)家相應(yīng)的權(quán)重，很大程度上降低了專(zhuān)家打分的主觀隨意性；最后采用基于數(shù)據(jù)場(chǎng)改進(jìn)的高斯混合模型對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行聚類(lèi)分析，得到較為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)果，為拉林鐵路隧道施工風(fēng)險(xiǎn)研究提供一定的參考。

2) 在建立風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系時(shí)，雖較為全面的考慮了隧道自身特點(diǎn)和管理、機(jī)械、環(huán)境以及地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素，但并不能保證各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)之間的獨(dú)立性，因此后續(xù)可以進(jìn)一步考察各指標(biāo)之間的相互影響程度以及攜帶信息熵的重疊程度，提高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系的可靠性。

3) 相比傳統(tǒng)聚類(lèi)算法，本文采用的基于數(shù)據(jù)場(chǎng)的高斯混合模型聚類(lèi)具有計(jì)算原理科學(xué)，計(jì)算步驟簡(jiǎn)潔以及計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。但是在計(jì)算勢(shì)值的過(guò)程中需要預(yù)先設(shè)定影響因子的值，如何確定使算法更加完善，是后續(xù)可以進(jìn)行研究的方向。

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Construction risk assessment of Lhasa-Linzhi railway tunnel based on data field clustering

ZHANG Huan, HAO Wei,GU Weihong

(School of Civil Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China)

In order to clarify the risk level of complex construction environment and harsh climate conditions for Lhasa-Linzhi Railway tunnel construction in alpine region, a tunnel construction risk assessment model based on data field clustering was proposed. According to the construction characteristics of tunnel engineering in Lhasa-Linzhi Railway, the main Construction risk and inherent risk of tunnel construction were analyzed, and the risk evaluation index system of tunnel construction in line with the geological characteristics of Lhasa-Linzhi Railway was constructed. The risk probability and risk loss of risk indicators were described by using fuzzy comment set. After quantitative transformation of the description results, the risk factors were classified by Gaussian mixture model clustering based on data field. Finally, the construction risk of Bayu tunnel in Lhasa-Linzhi Railway was evaluated by using the model, and compared the result with the traditional K-means clustering method. The study is proved that the evaluation results of Gaussian mixture model are more accurate.

Lhasa-Linzhi Railway; tunnel construction; construction safety; data field; cluster analysis; Gauss mixture model

10.19713/j.cnki.43?1423/u.T20190855

U45

A

1672 ? 7029(2020)07 ? 1874 ? 09

2019?09?23

長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃滾動(dòng)資助項(xiàng)目(IRT-15R29)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51668037)

郝偉(1968?)，女，甘肅蘭州人，副教授，從事建設(shè)工程項(xiàng)目管理及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)研究；E?mail：862535923@qq.com

(編輯 蔣學(xué)東)