阅读说明：本技术 一种判别超前地质预报体系准确率的方法及系统 (Method and system for judging accuracy of advanced geological prediction system ) 是由 钟果 刘云鹏 张世殊 冉从彦 吴章雷 杨静熙 肖华波 于 2020-08-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种判别超前地质预报体系准确率的方法,涉及施工技术及技术标准领域,对开挖工程进行超前地质预报,首先明确预报对象,针对预报对象实施超前地质预报；当施工开挖后,对工程开挖段进行地质对象的复核和评价,获取全段的真实地质条件；将全段实际地质条件与预报结论进行对比,得到该预报体系下各对象的基本预测综合评分及预报准确度,最终经公式运算得到该预报体系的预报准确率。本发明的有益效果是可得到某超前地质预报体系下某工程整体的预报准确率,从而可对同一预报体系在不同地质环境下及不同预报体系在同一地质环境下进行预报整体效果的比较,以评判其优劣；同时可根据不同预报体系各因子的分值,针对性地进行预报体系的改进。(The invention discloses a method for judging the accuracy of an advanced geological prediction system, which relates to the field of construction technology and technical standard, and is used for carrying out advanced geological prediction on excavation projects, wherein firstly, a prediction object is determined, and the advanced geological prediction is carried out aiming at the prediction object; after construction excavation, rechecking and evaluating a geological object on an engineering excavation section to obtain the real geological condition of the whole section; and comparing the whole actual geological condition with the forecast conclusion to obtain the basic comprehensive forecast score and the forecast accuracy of each object under the forecast system, and finally obtaining the forecast accuracy of the forecast system through formula operation. The invention has the advantages that the forecasting accuracy of the whole engineering under a certain advanced geological forecasting system can be obtained, so that the overall forecasting effects of the same forecasting system under different geological environments and the same geological environment can be compared to judge the advantages and disadvantages of the same forecasting system; meanwhile, the forecasting system can be improved in a targeted manner according to the values of all factors of different forecasting systems.)

一种判别超前地质预报体系准确率的方法及系统

技术领域

本发明涉及施工技术及技术标准领域，尤其涉及一种判别超前地质预报体系准确率的方法及系统。

背景技术

目前隧道及地下工程开挖，为保证施工顺利，多需进行地质预测预报，但多数工程仅在施工过程中关注针对单一对象的预报效果，对工程预报的整体效果一般难以作出定量的评价，同时，面对千差万别的预报体系，也没有一个统一的评价标准。

而在相关科研工作中，特别是针对现今普遍采用的多元信息融合下的综合地质预报，对其预报准确性进行科学、定量的评判却具有重要意义。该评价结果可对某一预报体系下多元信息的选择、解译标准制定、信息融合分析评价等方面进行指导和比对，以提高综合地质预报的水平和准确率；同时也可对同一预报体系在不同地质环境下的预报效果、不同预报体系在同一地质环境下的预报效果进行横向及纵向比较，以评判其优劣。

现有地质预报成果准确率的评价，主要有以下缺点：

1、标准不统一，无法进行比较(如不同单位同时对隧道A的预报结果进行统计，其结果不同；又如不同单位对不同隧道进行预测预报，其结果统计后难以得出B隧道地质预报准确率为70％，就优于C隧道预报准确率为60％的结论)；

2、统计对象含混不清，无效数据多(例如将岩体质量较好的一般洞段一并加入统计范围，而地质预报对施工无明显影响的一般洞段作出正确判断相对容易，导致最终预报准确率明显偏高的同时，对施工影响重大的不良地质体洞段预报准确率反映失真)；

3、对“准确”的定义不同，可导致准确率统计差异巨大。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供了一种判别超前地质预报体系准确率的方法及系统，该方法评价通过对某一预报体系下多元信息的选择、解译标准制定、信息融合分析评价等方面进行指导和比对，以提高综合地质预报的水平和准确率；同时也可对同一预报体系在不同地质环境下及不同预报体系在同一地质环境下进行预报效果的比较，以评判其优劣。方法剔除了影响准确率判断的无效数据，使统计结果更接近真实情况，并将结果精简为一单一数值，使成果数据可直接在不同工程、不同隧道乃至同一隧道不同标段间进行对比。

本发明通过下述技术方案实现：

一种判别超前地质预报体系准确率的方法，所述方法包括以下步骤：

S1：将需要判别比对的已有超前地质预报体系分别命名为预报体系M和预报体系N；

S2：采用已有预报体系M，对需要进行超前地质预报的对象，对开挖工程进行超前地质预报，并得到预报对象的预报结论；

S3：采用已有预报体系N，对需求进行超前地质预报的对象，对开挖工程进行超前地质预报，并得到预报对象的预报结论；

S4：在施工开挖完成后，对工程开挖全段进行地质条件复核和评价，获取全段的真实地质条件；

S5：根据全段的真实地质条件，按照不同地质体类型划分为若干统计段；

S6：在预报体系M下，将全段实际地质条件与预报结论进行对比，得到预报体系M下各对象的基本预测综合评分，再根据全段实际地质条件下需进行预报的各对象位置与相应的预报位置进行比较，计算出各统计段的预报准确度，然后将上述各对象相应的基本预测综合评分与预报准确度相乘后，进行累加求和，再除以总统计段数，得到预报体系M的预报准确率；

S7：在预报体系N下，将全段实际地质条件与预报结论进行对比，得到预报体系N下各对象的基本预测综合评分，再根据全段实际地质条件下需进行预报的各对象位置与相应的预报位置进行比较，计算出各统计段的预报准确度，然后将上述各对象相应的基本预测综合评分与预报准确度相乘后，进行累加求和，再除以总统计段数，得到预报体系N的预报准确率；

S8:将预报体系M下的预报准确率与预报体系N下的预报准确率进行对比，比较两者的预报准确程度，进一步将两体系下各细项分值进行比较，得到影响预报准确率的关键因子，进一步进行相应预报体系的预报改进。

所述预报体系中任意一统计段的基本预测综合评分由该段预报对象类型吻合度评分、该段预报地质体的性质及现象吻合度评分、该段预报地质体对施工影响的严重程度吻合度评分分别乘以其相应的权重系数，然后求和得到，其公式化为：A_i＝a_xiA_xi+a_yiA_yi+a_ziA_zi,其中A_i为统计段中某单段预报对象的基本预测综合评分，A_xi为统计段中某单段预报对象类型吻合度评分，A_yi为该段预报对象性质及现象吻合度评分，A_zi为该段预报对象对施工影响的严重程度吻合度评分，a_xi、a_yi、a_zi为相应的权重系数。

所述预报体系中任意一统计段的基本预测综合评分对应的预报准确度的确定，由各统计段施工完成后，分别对其进行实地测量，获得各统计段地质体真实位置，然后将各统计段的真实位置与各段预报位置进行对比，即可得到任意一统计段的预报准确度，即由该段预测结果中命中段长度减去该段预测结果中漏报段长度、再减去该段预测结果中误报段长度乘以误报折减系数，然后除以该段预报地质体在隧道中的真实出露长度得到，各统计段的准确度公式化为：其中：参数P_i为相应段预报对象的参数A_i的准确度，L_i为统计段中某单段预报对象在隧道中的真实出露长度，l_i为该段预测结果中命中段长度，p_i为该段预测结果中漏报段长度，d_i为该段预测结果中误报段长度，k为误报折减系数。

所述预报体系中，该施工工程预报的准确率的确定，通过若干统计段的基本预测综合评分与其相应的准确度之积进行求和，最后用求得的和除以分段总数，进行百分化，可得到该施工工程超前地质预报的准确率，准确率公式化为：

其中参数g为施工工程超前地质预报的准确率，参数A_i为统计段中某单段预报对象的预测综合评分，参数P_i为相应段预报对象的参数A_i的准确度，n为统计段中预报对象的总段数。

所述的预报对象类型吻合度评分依据于统计段中该单段预报对象类型及相应吻合度，其取值范围为0～100；预报对象性质及现象吻合度评分依据该段预报对象性质及现象吻合度，其取值范围为0～100；预报对象对施工影响的严重程度吻合度评分依据该段预报对象对施工影响的严重程度吻合度，其取值范围为0～100；相应的权重系数根据具体施工需求而定，须满足各权重系数均为非负数，各权重系数之和等于1。

所述误报折减系数根据经验取0.8。

所述预报对象类型吻合度评分中的对象类型可分为围岩类型、不良地质体类型，吻合度进行分档定级，围岩类型可分为吻合、预测差1级、预测差2级、预测差2级以上四个档次，不良地质体类型吻合度进行分档定级，可分为吻合、基本吻合、不吻合三个档次，并对每个档次进行相应赋值；预报对象性质及现象吻合度评分中对应的预报对象性质及现象吻合度进行分档定级，可分为吻合、基本吻合、较吻合、不吻合四个档次，并对每个档次进行相应赋值；预报对象对施工影响的严重程度吻合度评分中对应的对象对施工影响的严重程度吻合度进行分档定级，可分为吻合、基本吻合、较吻合、不吻合四个档次，并对每个档次进行相应赋值。

所述吻合度档次赋值应按照吻合、基本吻合、较吻合、不吻合四个档次分别从高到底进行赋值，所述吻合度档次赋值可赋值于吻合100，基本吻合80，较吻合60，不吻合20.

一种判别超前地质预报体系准确率的系统，该系统基于上述所述的任一种判别超前地质预报体系准确率的方法。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过对某一施工工程预报体系下多元信息的选择、解译标准制定、信息融合分析评价方面进行指导和比对，采用的预报体系提高了施工工程的综合超前地质预报的水平和准确率；同时也可对同一预报体系在不同地质环境下及不同预报体系在同一地质环境下进行预报效果的比较，以评判其优劣。方法剔除了影响准确率判断的无效数据，使统计结果更接近真实情况，并将结果精简为一单一数值，使成果数据可直接在不同工程、不同隧道乃至同一隧道不同标段间进行对比。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为以下实施例1的一个

具体实施方式

中，实际对象出露段与预测对象位置分布情况1的关系示意图；

图2为以下实施例1的一个具体实施方式中，实际对象出露段与预测对象位置分布情况2的关系示意图；

图3为以下实施例1的一个具体实施方式中，实际对象出露段与预测对象位置分布情况3的关系示意图；

图4为以下实施例1的一个具体实施方式中，实际对象出露段与预测对象位置分布情况4的关系示意图；

图5为以下实施例1的一个具体实施方式中，实际对象出露段与预测对象位置分布情况5的关系示意图。

图中:1、实际对象出露段；2、隧道；3、预测对象位置。

具体实施方式

参照说明书附图对本发明的一种判别超前地质预报准确率的方法及系统，作以下详细地说明。

实施例1

本发明通过下述技术方案实现：

一种判别超前地质预报体系准确率的方法，所述方法包括以下步骤：

S1：将需要判别比对的已有超前地质预报体系分别命名为预报体系M和预报体系N；

S2：采用已有预报体系M，对需要进行超前地质预报的对象，对开挖工程进行超前地质预报，并得到预报对象的预报结论；

S3：采用已有预报体系N，对需求进行超前地质预报的对象，对开挖工程进行超前地质预报，并得到预报对象的预报结论；

S4：在施工开挖完成后，对工程开挖全段进行地质条件复核和评价，获取全段的真实地质条件；

S5：根据全段的真实地质条件，按照不同地质体类型划分为若干统计段；

S6：在预报体系M下，将全段实际地质条件与预报结论进行对比，得到预报体系M下各对象的基本预测综合评分，再根据全段实际地质条件下需进行预报的各对象位置与相应的预报位置进行比较，计算出各统计段的预报准确度，然后将上述各对象相应的基本预测综合评分与预报准确度相乘后，进行累加求和，再除以总统计段数，得到预报体系M的预报准确率；

S7：在预报体系N下，将全段实际地质条件与预报结论进行对比，得到预报体系N下各对象的基本预测综合评分，再根据全段实际地质条件下需进行预报的各对象位置与相应的预报位置进行比较，计算出各统计段的预报准确度，然后将上述各对象相应的基本预测综合评分与预报准确度相乘后，进行累加求和，再除以总统计段数，得到预报体系N的预报准确率；

S8:将预报体系M下的预报准确率与预报体系N下的预报准确率进行对比，比较两者的预报准确程度，进一步将两体系下各细项分值进行比较，得到影响预报准确率的关键因子，进一步进行相应预报体系的预报改进。

本方法结果可对某一施工工程预报体系下多元信息的选择、解译标准制定、信息融合分析评价方面进行指导和比对，采用的预报体系提高了施工工程的综合超前地质预报的水平和准确率；同时也可对同一预报体系在不同地质环境下及不同预报体系在同一地质环境下进行预报效果的比较，以评判其优劣。方法剔除了影响准确率判断的无效数据，使统计结果更接近真实情况，并将结果精简为一单一数值，使成果数据可直接在不同工程、不同隧道乃至同一隧道不同标段间进行对比。

所述预报体系中任意一统计段的基本预测综合评分由该段预报对象类型吻合度评分、该段预报地质体的性质及现象吻合度评分、该段预报地质体对施工影响的严重程度吻合度评分分别乘以其相应的权重系数，然后求和得到，其公式化为：A_i＝a_xiA_xi+a_yiA_yi+a_ziA_zi，其中A_i为统计段中某单段预报对象的基本预测综合评分，A_xi为统计段中某单段预报对象类型吻合度评分，A_yi为该段预报对象性质及现象吻合度评分，A_zi为该段预报对象对施工影响的严重程度吻合度评分，a_xi、a_yi、a_zi为相应的权重系数。

A_xi、A_yi、A_zi、分值范围为0～100分，a_xi、a_yi、a_zi根据需求进行取值，保证均非负数且之和为1即可。

所述预报对象类型吻合度评分中的对象类型可分为围岩类型、不良地质体类型，吻合度进行分档定级，围岩类型可分为吻合、预测差1级、预测差2级、预测差2级以上四个档次，不良地质体类型吻合度进行分档定级，可分为吻合、基本吻合、不吻合三个档次，并对每个档次进行相应赋值；预报对象性质及现象吻合度评分中对应的预报对象性质及现象吻合度进行分档定级，可分为吻合、基本吻合、较吻合、不吻合四个档次，并对每个档次进行相应赋值；预报对象对施工影响的严重程度吻合度评分中对应的对象对施工影响的严重程度吻合度进行分档定级，可分为吻合、基本吻合、较吻合、不吻合四个档次，并对每个档次进行相应赋值。所述吻合度档次赋值应按照吻合、基本吻合、较吻合、不吻合四个档次分别从高到底进行赋值。所述吻合度档次赋值可赋值于吻合100，基本吻合80，较吻合60，不吻合20。

任意一段预报对象的基本预测综合评分A按表1进行：表中分值为列举例证，可根据情况进行插值；表中分档为列举例证，可根据不同的地质体及相应现象进行细化；

表1基本预测综合评分规则表

所述预报中任意一统计段的基本预测综合评分对应的预报准确度的确定，由各统计段施工完成后，分别对其进行实地测量，获得各统计段地质体真实情况，然后将各统计段的真实情况与各段预报情况进行对比，即可得到任意一统计段的预报准确度，即由该段预测结果中命中段长度减去该段预测结果中漏报段长度、再减去该段预测结果中误报段长度乘以误报折减系数，然后除以该段预报地质体在隧道中的真实出露长度得到，各统计段的准确度公式化为：其中：参数P_i为相应段预报对象的参数A_i的准确度，L_i为统计段中某单段预报对象在隧道中的真实出露长度，l_i为该段预测结果中命中段长度，p_i为该段预测结果中漏报段长度，d_i为该段预测结果中误报段长度，k为误报折减系数。

如附图1-5所示，施工工程中该统计段预测对象位置3的长度l，与隧道2施工完成后，实地检测获得的真实地质情况中实际地质体的实际对象出露段1长度L，相应单段预报对象的准确度P_i确定有以下五种不同的情况：

如图1所示的情况1中，这种情况预报与实际情况吻合；

如图2所示的情况2中，预报情况相对与实际检测情况，在其一端多出了一段误报长度d；

如图3所示的情况3中，预报情况相对与实际检测情况，在其两端分别多出了一段误报长度d；

如图4所示的情况4中，预报情况相对与实际检测情况，在预报中，漏掉了一段p地质体情况，即地质体p段未被预报到，同时还存在一段误报长度d，即地质体段d误报了；

如图5所示的情况5中，预报情况相对与实际检测情况，在预报中，漏掉了一段p地质体情况，即地质体p段未被预报到；

附图1-5中，实际对象出露段与预测对象位置分布情况共有五种，每种情况中若存在未出现的参数，则该参数取值为0。

所述预报体系中，该施工工程预报的准确率的确定，通过若干统计段的基本预测综合评分与其相应的准确度之积进行求和，最后用求得的和除以分段总数，进行百分化，可得到该施工工程超前地质预报的准确率，准确率公式化为：

其中参数g为施工工程超前地质预报的准确率，参数A_i为统计段中某单段预报对象的基本预测综合评分，参数P_i为相应段预报对象的参数A_i的准确度，n为统计段中预报对象的总段数。

预报对象指下述三点中包含的对象：

1.1、参考《铁路隧道设计规范TB10003-2016》、工程岩体分级标准《GB/T 50218-2014》、《公路隧道设计规范JTG D70-2004》等采用围岩基本质量指标BQ的分类体系，其中定义的Ⅳ级、Ⅴ级、Ⅵ级岩体；

1.2、不良地质体。包括但不限于：对成洞开挖或施工安全有影响的断层破碎带、各种成因的破碎岩体、软岩、软弱夹层、岩溶及膨胀岩等特殊性岩体、含水体岩层等。

1.3、不良地质现象。包括但不限于：对对成洞开挖或施工安全有影响的塌方、围岩变形、塌陷、岩爆、突涌水及突泥等。

2、如上述三点的对象在预报段中出现重叠，按最小长度单元的性质进行统计。

3、如最小长度单元存在多种性质，按对成洞开挖或施工安全影响最大的性质进行统计。

所述的预报对象类型吻合度评分依据于统计段中该单段预报对象类型及相应吻合度，其取值范围为0～100；预报对象性质及现象吻合度评分依据该段预报对象性质及现象吻合度，其取值范围为0～100；预报对象对施工影响的严重程度吻合度评分依据该段预报对象对施工影响的严重程度吻合度，其取值范围为0～100；相应的权重系数根据具体施工需求而定，须满足各权重系数均为非负数，各权重系数之和等于1。

所述误报折减系数根据经验取0.8。

一种判别超前地质预报准确率的系统，该系统基于上述所述的一种判别超前地质预报准确率的方法。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。