基于變權理論的軌道交通隧道健康診斷方法：創(chuàng)新與實踐

一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進程的加速，城市軌道交通作為一種高效、便捷、環(huán)保的公共交通方式，在城市交通體系中扮演著愈發(fā)重要的角色。截至[具體年份]，我國內(nèi)地已有[X]個城市開通城市軌道交通運營線路，運營里程總計達到[X]公里，車站總數(shù)達到[X]座。作為城市軌道交通的關鍵基礎設施，軌交隧道的安全穩(wěn)定運行直接關系到整個交通系統(tǒng)的可靠性和安全性，對保障城市的正常運轉和居民的出行安全具有舉足輕重的意義。軌交隧道在長期運營過程中，不可避免地會受到各種復雜因素的影響，如地質條件的變化、列車荷載的反復作用、周邊工程施工的擾動、環(huán)境侵蝕等。這些因素可能導致隧道結構出現(xiàn)裂縫、滲漏水、變形、襯砌腐蝕等病害，嚴重威脅隧道的結構安全和使用壽命。例如，[具體城市]地鐵[具體線路]的某段隧道，由于長期受到地下水的侵蝕，襯砌結構出現(xiàn)了嚴重的腐蝕現(xiàn)象，導致部分區(qū)域的強度降低，存在坍塌的風險；[另一城市]的軌道交通隧道在鄰近工程施工的影響下，發(fā)生了較大的變形，影響了軌道的平順性，對列車的運行安全造成了潛在威脅。傳統(tǒng)的軌交隧道健康診斷方法，大多采用常權綜合評價方法，如模糊綜合評價、灰色綜合評價、神經(jīng)網(wǎng)絡評價等。這些方法雖然能夠綜合考慮多個評價指標，但存在一定的局限性，它們通常假定各指標的權重在評價過程中保持不變，而實際情況中，不同指標對隧道健康狀況的影響程度會隨著隧道的實際狀態(tài)而發(fā)生變化。例如，在隧道出現(xiàn)滲漏水病害時，滲漏水指標對隧道健康狀況的影響權重可能會顯著增加，而在隧道結構變形較為嚴重時，變形指標的權重則更為關鍵。因此，常權綜合評價方法難以準確反映隧道健康狀況的動態(tài)變化，可能導致診斷結果與實際情況存在偏差，無法為隧道的維護管理提供及時、有效的決策依據(jù)。變權理論的提出，為解決上述問題提供了新的思路。變權理論最早由汪培莊提出，它突破了常權綜合評價方法中權重固定不變的局限，強調(diào)根據(jù)評價對象的實際狀態(tài)對各指標的權重進行動態(tài)調(diào)整，使權重能夠更真實地反映各指標在不同狀態(tài)下對評價結果的影響程度。將變權理論引入軌交隧道健康診斷領域，能夠充分考慮隧道病害的動態(tài)發(fā)展以及各指標之間的相互作用關系，更加準確地評估隧道的健康狀況，為隧道的維護管理提供科學、合理的決策支持。例如，通過變權理論可以根據(jù)隧道滲漏水的嚴重程度、變形的大小等實際狀態(tài)，實時調(diào)整滲漏水指標和變形指標的權重，從而更精準地判斷隧道的健康等級，及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患。本研究基于變權理論開展軌交隧道健康診斷方法的研究，具有重要的理論意義和實際應用價值。在理論方面，豐富和拓展了變權理論在土木工程領域的應用，為隧道健康診斷提供了新的理論框架和方法體系；在實際應用方面，能夠提高軌交隧道健康診斷的準確性和可靠性，及時發(fā)現(xiàn)隧道病害并采取有效的治理措施，保障隧道的安全穩(wěn)定運行，降低運營維護成本，同時也有助于提高城市軌道交通系統(tǒng)的整體運營效率和服務質量，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在軌道交通快速發(fā)展的背景下，軌交隧道健康診斷技術成為國內(nèi)外學者研究的重點。國內(nèi)外學者從檢測技術、評估方法等多個角度對軌交隧道健康診斷展開研究，取得了一系列成果。在檢測技術方面，國外起步較早，技術相對成熟。例如，日本采用高精度的激光掃描技術對隧道結構進行全面掃描，能夠快速獲取隧道的三維模型，準確檢測出隧道的變形、裂縫等病害。德國研發(fā)了基于分布式光纖傳感技術的監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)對隧道溫度、應變等參數(shù)的實時監(jiān)測，具有高精度、長距離監(jiān)測的優(yōu)勢。美國則利用智能傳感器網(wǎng)絡，對隧道的振動、應力等狀態(tài)進行監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)對隧道健康狀況的實時評估。國內(nèi)在檢測技術方面也取得了顯著進展。隨著科技的不斷進步，我國逐漸將先進的檢測技術應用于軌交隧道健康診斷中。如采用數(shù)字照相技術，通過對隧道表面圖像的采集和處理，能夠準確識別出隧道的滲漏水、裂縫等病害；利用三維激光掃描技術，快速獲取隧道的空間信息，實現(xiàn)對隧道結構的全方位檢測。此外，我國還研發(fā)了多種新型傳感器，如無線傾角傳感器、分布式光纖傳感器等，用于監(jiān)測隧道的結構變形和應力應變情況，提高了監(jiān)測的準確性和實時性。在評估方法上，國外學者提出了多種理論和模型。例如，基于可靠性理論的評估方法，通過對隧道結構的可靠性指標進行計算，評估隧道的健康狀況；運用機器學習算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡、支持向量機等，對隧道的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析和預測，實現(xiàn)對隧道健康狀態(tài)的智能評估。國內(nèi)學者在評估方法的研究上也成果頗豐。一些學者采用模糊綜合評價法，將多個評價指標進行量化處理，通過模糊關系矩陣和權重向量的運算，得出隧道的健康評價結果；還有學者運用層次分析法，確定各評價指標的權重，再結合其他評價方法，對隧道的健康狀況進行綜合評估。近年來，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術的發(fā)展，國內(nèi)學者開始將這些新技術應用于軌交隧道健康診斷中，如利用深度學習算法對隧道的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，實現(xiàn)對隧道病害的自動識別和診斷。盡管國內(nèi)外在軌交隧道健康診斷技術方面取得了一定的成果，但仍存在一些問題和不足。一方面，現(xiàn)有的檢測技術雖然能夠檢測出隧道的各種病害，但對于一些隱蔽性病害的檢測能力有限，如隧道內(nèi)部的鋼筋銹蝕、混凝土內(nèi)部缺陷等，難以準確檢測和評估。另一方面，目前的評估方法大多基于靜態(tài)數(shù)據(jù)進行分析，缺乏對隧道健康狀況動態(tài)變化的考慮，無法及時準確地反映隧道在不同工況下的實際健康狀態(tài)。此外，不同檢測技術和評估方法之間的融合性不足，難以形成一個完整、高效的健康診斷體系。例如，檢測數(shù)據(jù)與評估模型之間的銜接不夠緊密，導致診斷結果的準確性和可靠性受到影響。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究聚焦于基于變權理論的軌交隧道健康診斷方法，主要研究內(nèi)容涵蓋以下幾個方面：軌交隧道健康診斷指標體系構建：全面分析軌交隧道在運營過程中可能出現(xiàn)的病害類型及其影響因素，如裂縫、滲漏水、變形、襯砌腐蝕等。通過對大量實際工程案例的調(diào)研和相關文獻的研究，結合隧道結構力學原理和工程實踐經(jīng)驗，選取能夠準確反映隧道健康狀況的關鍵指標，構建科學合理的軌交隧道健康診斷指標體系。例如，對于裂縫指標，考慮裂縫的長度、寬度、深度以及分布密度等因素；對于變形指標，關注隧道的縱向沉降、橫向收斂以及整體位移等參數(shù)。同時，明確各指標的量化標準和監(jiān)測方法，確保指標數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。變權理論基礎與模型研究：深入研究變權理論的基本原理，包括變權的定義、性質、公理化體系等。分析不同類型的變權模型，如懲罰型變權模型、激勵型變權模型以及混合變權模型等，探討它們在不同評價場景下的適用性。結合軌交隧道健康診斷的特點，確定適合本研究的變權模型，并對模型中的參數(shù)進行合理設定和優(yōu)化。例如，根據(jù)隧道病害的嚴重程度和發(fā)展趨勢，確定狀態(tài)變權向量中各參數(shù)的值，以實現(xiàn)對不同指標權重的動態(tài)調(diào)整，使其更能準確反映各指標在隧道健康診斷中的重要程度?；谧儥嗬碚摰慕】翟\斷模型建立：將變權理論應用于軌交隧道健康診斷中，建立基于變權理論的健康診斷模型。該模型以構建的健康診斷指標體系為基礎，通過變權計算確定各指標在不同狀態(tài)下的權重，再結合綜合評價方法，如模糊綜合評價法、灰色關聯(lián)分析法等，對隧道的健康狀況進行綜合評估。具體而言，首先根據(jù)隧道的監(jiān)測數(shù)據(jù)確定各指標的初始值，然后利用變權模型計算各指標的變權權重，最后通過綜合評價模型計算出隧道的健康綜合評價值，根據(jù)評價值確定隧道的健康等級。例如，采用模糊綜合評價法時，需要確定評價因素集、評價等級集以及模糊關系矩陣，通過模糊合成運算得到隧道的健康評價結果。診斷模型的驗證與應用：收集實際軌交隧道的監(jiān)測數(shù)據(jù)和病害信息，對建立的基于變權理論的健康診斷模型進行驗證和分析。將模型的診斷結果與實際情況進行對比，評估模型的準確性和可靠性。通過對不同隧道案例的應用研究，進一步優(yōu)化模型的參數(shù)和算法，提高模型的適應性和實用性。例如，選取多條不同地質條件、運營年限和病害情況的軌交隧道，運用建立的模型進行健康診斷，分析診斷結果與實際病害之間的吻合度，針對存在的偏差對模型進行調(diào)整和改進，確保模型能夠準確、有效地應用于實際工程中的軌交隧道健康診斷。1.3.2研究方法為實現(xiàn)上述研究內(nèi)容，本研究擬采用以下研究方法：文獻研究法：廣泛查閱國內(nèi)外關于軌交隧道健康診斷、變權理論以及相關領域的文獻資料，包括學術期刊論文、學位論文、研究報告、行業(yè)標準等。了解該領域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及存在的問題，總結前人的研究成果和經(jīng)驗，為本研究提供理論基礎和技術參考。例如，通過對國內(nèi)外相關文獻的梳理，掌握現(xiàn)有的軌交隧道健康診斷方法和技術，分析其優(yōu)缺點，明確變權理論在該領域應用的可行性和研究方向。數(shù)據(jù)分析法：收集軌交隧道的監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括隧道結構的變形、應力、滲漏水等參數(shù)，以及環(huán)境數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、地震等信息。運用統(tǒng)計學方法和數(shù)據(jù)分析工具，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理和分析，挖掘數(shù)據(jù)中蘊含的規(guī)律和特征。例如，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的時間序列分析，了解隧道結構參數(shù)隨時間的變化趨勢；利用相關性分析，研究不同指標之間的相互關系，為健康診斷指標體系的構建和診斷模型的建立提供數(shù)據(jù)支持。理論建模法：基于變權理論和軌交隧道的結構力學原理，建立適用于軌交隧道健康診斷的數(shù)學模型。在建模過程中，充分考慮隧道病害的動態(tài)發(fā)展過程以及各指標之間的相互作用關系，通過理論推導和數(shù)學計算，確定模型的參數(shù)和算法。例如，根據(jù)變權理論的基本公式，結合隧道健康診斷指標的特點，推導出狀態(tài)變權向量的計算公式；運用模糊數(shù)學理論，構建模糊綜合評價模型，實現(xiàn)對隧道健康狀況的量化評估。案例研究法：選取實際的軌交隧道工程作為案例，運用建立的健康診斷模型進行應用研究。通過對案例的分析和驗證，評估模型的實際效果和應用價值。在案例研究過程中，詳細記錄隧道的病害情況、監(jiān)測數(shù)據(jù)以及模型的診斷結果，與實際情況進行對比分析，總結經(jīng)驗教訓，為模型的優(yōu)化和改進提供依據(jù)。例如，以某城市地鐵隧道為案例，運用基于變權理論的健康診斷模型對其進行健康評估，根據(jù)評估結果提出相應的維護管理建議，并跟蹤隧道的后續(xù)發(fā)展情況，驗證建議的有效性。二、變權理論基礎2.1變權理論概述變權理論是一種用于多因素綜合評價的理論，其核心思想是在評價過程中，各評價因素的權重并非固定不變，而是會根據(jù)評價對象的狀態(tài)以及各因素之間的相互關系動態(tài)調(diào)整。這種動態(tài)調(diào)整機制能夠更真實地反映各因素在不同情況下對評價結果的影響程度，從而使評價結果更加科學、合理。在傳統(tǒng)的常權理論中，各評價指標的權重一旦確定，在整個評價過程中便保持恒定。例如，在對軌交隧道健康狀況進行常權評價時，假設裂縫、滲漏水、變形這三個指標的權重分別設定為0.3、0.3、0.4，無論隧道實際出現(xiàn)的病害情況如何，這三個指標的權重都不會改變。然而，實際情況中，隧道的健康狀況是復雜多變的。當隧道出現(xiàn)嚴重滲漏水時，滲漏水對隧道結構安全的影響可能會遠超其他因素，此時仍按照固定權重進行評價，就無法準確反映隧道的真實健康狀況。相比之下，變權理論具有顯著的優(yōu)勢。首先，它能夠突出評價指標體系中個別指標的明顯變化對評價結果的影響。例如，在上述軌交隧道的例子中，當滲漏水情況嚴重時，變權理論會自動增加滲漏水指標的權重，使其在評價中占據(jù)更大的比重，從而更準確地反映隧道健康狀況的惡化程度。其次，變權理論考慮了因素狀態(tài)值間組態(tài)水平的作用，即各因素之間的相互關系。例如，隧道的變形可能會加劇裂縫的發(fā)展，而裂縫的存在又可能會導致滲漏水情況的加重，變權理論能夠通過權重的動態(tài)調(diào)整，綜合考慮這些因素之間的相互影響，使評價結果更符合實際情況。此外，變權理論更能反映決策者的主觀偏好。在實際應用中，決策者可以根據(jù)具體情況和自身經(jīng)驗，對變權模型中的參數(shù)進行調(diào)整，以體現(xiàn)對不同因素的重視程度，使評價結果更能滿足實際決策的需求。2.2變權原理及實現(xiàn)方法變權理論的核心在于根據(jù)評價對象的狀態(tài)對指標權重進行動態(tài)調(diào)整，以更準確地反映各指標在評價中的作用。其實現(xiàn)過程涉及多個關鍵步驟，包括變權向量的確定、變權函數(shù)的選擇等。在變權向量的確定方面，主要涉及基礎權重向量和狀態(tài)變權向量。基礎權重向量反映了各指標在一般情況下的重要程度，它是在不考慮指標實際狀態(tài)時，基于指標本身的性質、對評價目標的影響程度等因素確定的。例如，在軌交隧道健康診斷指標體系中，裂縫、滲漏水、變形等指標的基礎權重可以通過層次分析法（AHP）、專家打分法等方法確定。假設通過AHP法確定裂縫、滲漏水、變形的基礎權重分別為w_1^0、w_2^0、w_3^0，且w_1^0+w_2^0+w_3^0=1。狀態(tài)變權向量則是根據(jù)各指標的實際狀態(tài)值對基礎權重進行調(diào)整的向量。其確定方法較為復雜，常見的有以下幾種。一種是基于經(jīng)驗的方法，根據(jù)專家的經(jīng)驗和實際工程案例，對不同指標狀態(tài)設定相應的調(diào)整系數(shù)。例如，當隧道滲漏水指標的實際狀態(tài)值達到某一嚴重程度時，專家根據(jù)經(jīng)驗判斷應將其權重在基礎權重上增加一定比例，從而得到相應的狀態(tài)變權向量元素。另一種是基于數(shù)學模型的方法，如采用指數(shù)型狀態(tài)變權向量。假設指標x_j的狀態(tài)變權向量元素為s_j(x)，其指數(shù)型表達式可以為s_j(x)=e^{-\alpha(1-x_j)}，其中\(zhòng)alpha為參數(shù)，用于控制權重調(diào)整的幅度，x_j為指標j的實際狀態(tài)值（通常歸一化到[0,1]區(qū)間）。當x_j越接近1，即指標狀態(tài)越好時，s_j(x)越接近1，對基礎權重的調(diào)整較小；當x_j越接近0，即指標狀態(tài)越差時，s_j(x)越小，對基礎權重的懲罰越大，從而降低該指標在綜合評價中的權重。變權函數(shù)的選擇對變權效果起著關鍵作用，不同的變權函數(shù)適用于不同的評價場景。常見的變權函數(shù)有懲罰型變權函數(shù)、激勵型變權函數(shù)和混合型變權函數(shù)。懲罰型變權函數(shù)主要用于突出對指標狀態(tài)較差情況的懲罰。例如，在軌交隧道健康診斷中，當隧道結構出現(xiàn)嚴重變形時，采用懲罰型變權函數(shù)可以大幅降低變形指標在當前狀態(tài)下的權重，以強調(diào)這種不良狀態(tài)對隧道健康狀況的負面影響。其數(shù)學表達式可以為：當指標值x_j小于某一閾值a時，w_j(x)=\frac{w_j^0}{(1+\beta(a-x_j))}，其中w_j(x)為變權后的權重，w_j^0為基礎權重，\beta為懲罰系數(shù)，用于控制懲罰的強度。激勵型變權函數(shù)則側重于對指標狀態(tài)較好情況的激勵。比如，當隧道的某一健康指標表現(xiàn)優(yōu)異時，采用激勵型變權函數(shù)可以適當提高該指標的權重，以突出其對隧道健康的積極貢獻。其函數(shù)形式可以是：當指標值x_j大于某一閾值b時，w_j(x)=w_j^0(1+\gamma(x_j-b))，其中\(zhòng)gamma為激勵系數(shù)，決定激勵的程度?；旌闲妥儥嗪瘮?shù)綜合了懲罰型和激勵型變權函數(shù)的特點，既能對指標的不良狀態(tài)進行懲罰，又能對良好狀態(tài)進行激勵。在實際的軌交隧道健康診斷中，由于隧道健康狀況的復雜性，混合型變權函數(shù)可能更能準確地反映各指標的實際作用。例如，對于一些對隧道健康狀況影響較為復雜的指標，如襯砌腐蝕指標，其既可能因為腐蝕嚴重而對隧道結構產(chǎn)生極大危害（需要懲罰），也可能在采取有效防護措施后，腐蝕程度得到控制甚至有所改善（需要激勵），此時采用混合型變權函數(shù)就更為合適。混合型變權函數(shù)可以根據(jù)指標值的不同區(qū)間，分別采用懲罰型和激勵型變權函數(shù)的形式，如當x_j小于a時，采用懲罰型變權函數(shù)；當x_j大于b（b>a）時，采用激勵型變權函數(shù)；當x_j在[a,b]區(qū)間時，權重保持基礎權重不變或采用線性過渡的方式進行調(diào)整。變權原理及實現(xiàn)方法通過合理確定變權向量和選擇變權函數(shù)，為軌交隧道健康診斷提供了一種能夠動態(tài)反映隧道實際健康狀況的有效手段，為后續(xù)基于變權理論的健康診斷模型的建立奠定了堅實基礎。2.3變權理論在工程領域的應用案例分析變權理論憑借其在動態(tài)權重調(diào)整方面的獨特優(yōu)勢，在多個工程領域得到了廣泛應用，并取得了顯著成效。以下將詳細分析變權理論在橋梁工程、建筑結構安全評估以及水利工程等領域的應用案例。在橋梁工程中，橋梁的安全狀況受到多種因素的綜合影響，如車輛荷載、風荷載、溫度變化、材料老化等，且這些因素在不同時間和工況下對橋梁結構的影響程度各不相同。以某大型跨海大橋為例，在其健康監(jiān)測與安全評估中應用了變權理論。該大橋設置了大量的傳感器，實時監(jiān)測橋梁的應力、應變、振動、位移等參數(shù)。通過對這些監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，結合橋梁結構的力學特性和實際運營情況，確定了各監(jiān)測指標的基礎權重。同時，根據(jù)各指標的實時監(jiān)測值與相應的閾值進行比較，利用變權理論對各指標的權重進行動態(tài)調(diào)整。當某一指標的監(jiān)測值超出正常范圍時，表明該指標對橋梁安全的影響程度增大，此時變權理論會自動提高該指標的權重，使其在綜合評估中占據(jù)更重要的地位。例如，在強風天氣下，風荷載對橋梁結構的影響顯著增加，風速和風向等監(jiān)測指標的權重會相應提高。通過這種方式，能夠更準確地反映橋梁在不同工況下的實際安全狀況，及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患。與傳統(tǒng)的常權評估方法相比，基于變權理論的評估結果更能貼合橋梁的實際運行狀態(tài)，為橋梁的維護管理提供了更具針對性和可靠性的決策依據(jù)，有效提高了橋梁的運營安全性和使用壽命。在建筑結構安全評估領域，某高層建筑物在其全生命周期的安全評估中引入了變權理論。建筑物在施工階段、使用階段以及老化階段，其結構性能和所面臨的風險因素存在明顯差異。在施工階段，施工工藝、材料質量等因素對結構安全起關鍵作用；在使用階段，建筑物的使用功能改變、環(huán)境侵蝕等因素的影響逐漸凸顯；而在老化階段，材料老化、結構損傷累積等問題成為影響安全的主要因素。通過建立涵蓋這些不同階段關鍵因素的評估指標體系，并運用變權理論確定各指標在不同階段的權重。在施工階段，若發(fā)現(xiàn)某一施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)質量問題，如混凝土澆筑不密實，變權理論會加大施工質量相關指標的權重，突出該問題對結構安全的潛在威脅。在使用階段，當建筑物周邊進行大規(guī)模的地下工程施工，可能對建筑物基礎產(chǎn)生影響時，基礎穩(wěn)定性相關指標的權重會相應增加?；谧儥嗬碚摰慕ㄖY構安全評估方法，能夠全面、動態(tài)地反映建筑物在不同階段的安全狀況，為建筑物的全生命周期管理提供了科學有效的手段，有助于及時采取相應的加固、維護措施，保障建筑物的結構安全和使用功能。水利工程中的大壩安全監(jiān)測與評估也是變權理論的重要應用領域。以某大型水庫大壩為例，大壩的安全受到水位變化、滲流、壩體變形、地震等多種因素的影響。在大壩的安全監(jiān)測系統(tǒng)中，利用變權理論對各監(jiān)測指標進行權重動態(tài)調(diào)整。在水位快速上升期，水位指標的權重會顯著提高，因為此時水位的變化對大壩的穩(wěn)定性影響最為直接和關鍵。同時，結合滲流、壩體變形等其他指標的監(jiān)測數(shù)據(jù)，綜合評估大壩的安全狀態(tài)。當壩體出現(xiàn)異常滲流時，滲流指標的權重會相應增加，以突出該問題對大壩安全的重要性。通過這種方式，能夠更準確地判斷大壩在不同工況下的安全狀況，及時發(fā)現(xiàn)大壩可能存在的安全隱患，如壩體裂縫、滲漏通道等。與傳統(tǒng)的常權評估方法相比，基于變權理論的大壩安全評估方法能夠更敏銳地捕捉到大壩安全狀態(tài)的變化，為大壩的安全運行提供了更可靠的保障，有效降低了大壩潰壩等重大事故的發(fā)生風險。這些工程領域的應用案例充分展示了變權理論在處理復雜工程問題時的有效性和優(yōu)越性。通過動態(tài)調(diào)整各評價指標的權重，變權理論能夠更準確地反映工程系統(tǒng)在不同狀態(tài)下各因素的實際影響程度，為工程決策提供更科學、合理的依據(jù)。這些成功案例也為變權理論在軌交隧道健康診斷領域的應用提供了寶貴的經(jīng)驗借鑒，表明變權理論在解決軌交隧道復雜健康狀況評估問題上具有廣闊的應用前景和潛力。三、軌交隧道健康診斷指標體系構建3.1軌交隧道病害類型及成因分析軌交隧道在長期運營過程中，由于受到多種復雜因素的作用，容易出現(xiàn)各種病害，這些病害不僅影響隧道的正常使用，還可能威脅到隧道的結構安全和使用壽命。深入分析軌交隧道常見病害類型及其成因，是構建科學合理的健康診斷指標體系的基礎。裂縫是軌交隧道中較為常見的病害之一，其形態(tài)多樣，包括縱向裂縫、環(huán)向裂縫和斜向裂縫等。裂縫的產(chǎn)生原因復雜，主要涉及以下幾個方面。在設計環(huán)節(jié)，若對隧道穿越地層的地質條件勘察不夠詳盡，導致設計參數(shù)選取不合理，如襯砌厚度不足、配筋率不夠等，就難以滿足隧道在運營過程中的受力要求，從而引發(fā)裂縫。以某地鐵隧道為例，在設計階段對地層的不均勻沉降預估不足，建成運營后，由于地層沉降差異，隧道襯砌出現(xiàn)了多條縱向裂縫，嚴重影響了隧道的結構穩(wěn)定性。施工過程中，混凝土澆筑質量不佳，如振搗不密實、施工縫處理不當?shù)龋瑫够炷羶?nèi)部存在缺陷，降低其抗拉強度，為裂縫的產(chǎn)生埋下隱患。在某地鐵區(qū)間隧道施工中，由于混凝土振搗不充分，部分區(qū)域出現(xiàn)蜂窩麻面，運營一段時間后，這些部位逐漸出現(xiàn)裂縫，并不斷發(fā)展。此外，列車長期的振動荷載作用，會使隧道結構產(chǎn)生疲勞應力，當應力超過混凝土的抗拉強度時，就會導致裂縫的出現(xiàn)和擴展。隨著城市軌道交通的日益繁忙，列車運行密度不斷增加，振動荷載對隧道結構的影響也愈發(fā)顯著，許多隧道在運營數(shù)年后，裂縫病害逐漸增多。滲漏水也是軌交隧道普遍存在的病害，嚴重影響隧道的正常使用和結構耐久性。滲漏水的原因主要包括以下幾點。隧道防水設計不合理是導致滲漏水的重要因素之一，如防水材料選擇不當、防水構造設計不完善等，無法有效阻止地下水的侵入。在一些早期建設的地鐵隧道中，由于對防水技術的認識不足，采用的防水材料性能較差，隨著時間的推移，防水層逐漸失效，引發(fā)了嚴重的滲漏水問題。施工質量不過關同樣會導致滲漏水，例如防水施工工藝不規(guī)范，防水層存在破損、搭接寬度不足等問題，使得地下水能夠通過這些薄弱部位進入隧道。某地鐵盾構隧道在施工過程中，管片接縫處的防水密封墊安裝不嚴密，運營后出現(xiàn)了大量的滲漏水現(xiàn)象，給隧道的維護帶來了極大的困難。此外，隧道周邊地質條件的變化，如地下水位上升、地層涌水等，也會增加隧道滲漏水的風險。當隧道穿越富水地層時，如果防水措施不到位，地下水就會涌入隧道，造成滲漏水病害。變形是軌交隧道病害的另一種重要表現(xiàn)形式，包括隧道的縱向沉降、橫向收斂和整體位移等。變形的產(chǎn)生主要與以下因素有關。隧道所處地層的地質條件是影響變形的關鍵因素之一，軟弱地層、不良地質構造等會使隧道周圍土體的承載能力降低，在隧道施工和運營過程中，容易產(chǎn)生較大的變形。某地鐵隧道穿越軟土地層，由于土體的壓縮性較大，在隧道開挖后，出現(xiàn)了明顯的縱向沉降和橫向收斂，導致軌道不平順，影響列車的正常運行。施工過程中的不當操作，如開挖方法不合理、支護不及時等，會對隧道周圍土體造成較大的擾動，破壞土體的原始平衡狀態(tài)，從而引發(fā)變形。在某礦山法施工的地鐵隧道中，由于采用了大斷面開挖方式，且初期支護強度不足，導致隧道在施工過程中就出現(xiàn)了嚴重的變形，不得不進行返工處理。此外，周邊工程施工的影響也不容忽視，如鄰近建筑物的基礎施工、地下工程的開挖等，可能會改變隧道周圍土體的應力狀態(tài)，導致隧道產(chǎn)生變形。某地鐵隧道附近進行大型商業(yè)建筑的基坑開挖，由于施工過程中對土體的卸載作用，使得隧道出現(xiàn)了向基坑方向的位移，嚴重威脅到隧道的安全。襯砌腐蝕是軌交隧道病害的一種，主要是由于襯砌結構受到化學侵蝕、物理作用等因素的影響，導致襯砌材料性能下降，結構強度降低?；瘜W侵蝕是襯砌腐蝕的主要原因之一，如地下水中的酸、堿、鹽等物質與襯砌混凝土發(fā)生化學反應，使混凝土中的水泥石被腐蝕，導致混凝土強度降低、開裂。在一些工業(yè)污染較為嚴重的地區(qū)，地下水中含有大量的酸性物質，對隧道襯砌造成了嚴重的腐蝕，使襯砌表面出現(xiàn)剝落、掉塊等現(xiàn)象。物理作用也會對襯砌產(chǎn)生腐蝕，如干濕循環(huán)、凍融循環(huán)等，會使襯砌混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫，加速混凝土的劣化。在寒冷地區(qū)，隧道襯砌在冬季會受到凍融循環(huán)的作用，混凝土中的水分結冰膨脹，導致混凝土結構破壞，加劇了襯砌的腐蝕程度。此外，隧道內(nèi)的環(huán)境因素，如濕度、溫度等，也會影響襯砌腐蝕的速度。當隧道內(nèi)濕度較大時，會加速化學侵蝕的過程，促進襯砌的腐蝕。軌交隧道常見病害類型多樣，成因復雜，裂縫、滲漏水、變形和襯砌腐蝕等病害相互影響、相互作用，共同威脅著隧道的健康狀況。因此，在構建軌交隧道健康診斷指標體系時，需要充分考慮這些病害的特點和成因，選取能夠準確反映隧道健康狀況的關鍵指標，為隧道的健康診斷提供科學依據(jù)。3.2健康診斷指標選取原則構建軌交隧道健康診斷指標體系時，科學合理地選取指標至關重要，需遵循一系列基本原則，以確保指標體系能夠全面、準確地反映軌交隧道的健康狀況。科學性原則是指標選取的基礎，要求所選取的指標必須基于科學的理論和方法，具有明確的物理意義和數(shù)學定義。例如，在選取裂縫指標時，裂縫寬度、長度和深度等參數(shù)都有明確的物理測量方法和相應的力學意義，能夠準確反映裂縫對隧道結構的影響程度。從力學原理角度分析，裂縫寬度越大，隧道結構的應力集中現(xiàn)象越明顯，對結構承載能力的削弱作用就越強；裂縫長度越長，表明結構受損范圍越大，穩(wěn)定性越差；裂縫深度則直接關系到結構內(nèi)部鋼筋的銹蝕風險，深度過大可能導致鋼筋失去混凝土的保護，加速結構的劣化。這些指標的選取都有堅實的科學理論支撐，確保了健康診斷的準確性和可靠性。同時，指標的計算方法和評價標準也應科學合理，符合相關的行業(yè)規(guī)范和標準。如在評估隧道變形時，采用的位移監(jiān)測方法和變形允許值的確定，都需依據(jù)隧道工程的相關設計規(guī)范和力學理論，保證診斷結果的科學性和權威性。全面性原則要求指標體系能夠涵蓋影響軌交隧道健康狀況的各個方面。隧道的健康狀況受到多種因素的綜合影響，包括結構本身的性能、外部環(huán)境的作用以及運營過程中的各種荷載等。因此，指標體系應全面反映這些因素，不僅要包括裂縫、滲漏水、變形、襯砌腐蝕等直接反映隧道結構病害的指標，還要考慮到地質條件、環(huán)境因素、列車荷載等間接影響隧道健康的因素。以地質條件為例，不同的地質構造和地層特性會對隧道的穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響。在軟土地層中，隧道容易出現(xiàn)沉降和變形；在富水地層中，滲漏水的風險較高。因此，將地質條件相關指標納入健康診斷體系，能夠更全面地評估隧道的健康狀況。環(huán)境因素如溫度、濕度的變化，會影響混凝土的耐久性和材料的性能，也應作為重要指標予以考慮。列車荷載的大小、頻率和分布情況，對隧道結構的疲勞損傷和變形發(fā)展有著重要影響，同樣需要在指標體系中體現(xiàn)。通過全面考慮這些因素，能夠避免因指標缺失而導致的診斷偏差，為隧道的健康診斷提供更完整的信息?？刹僮餍栽瓌t是指選取的指標應便于實際監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，同時指標數(shù)據(jù)應易于分析和處理。在實際工程中，健康診斷指標需要通過各種監(jiān)測手段獲取數(shù)據(jù)。因此，指標應具有可測量性，所采用的監(jiān)測技術應成熟可靠、成本合理。例如，對于裂縫寬度的監(jiān)測，可以采用裂縫觀測儀等專用設備進行直接測量，操作簡單、數(shù)據(jù)準確；對于滲漏水的監(jiān)測，可以通過安裝水位傳感器、流量傳感器等設備，實時獲取滲漏水的相關數(shù)據(jù)。同時，指標的數(shù)據(jù)處理和分析方法也應簡便易行，能夠快速準確地得出診斷結果。避免采用過于復雜或難以實現(xiàn)的指標和分析方法，以免增加診斷成本和難度，影響診斷工作的實際應用。此外，指標的選取還應考慮到數(shù)據(jù)的可獲取性和連續(xù)性，確保在隧道的全生命周期內(nèi)都能持續(xù)監(jiān)測和分析，為隧道的長期健康管理提供數(shù)據(jù)支持。獨立性原則要求各指標之間應相互獨立，盡量減少指標之間的相關性和重疊性。在構建指標體系時，如果選取的指標之間存在較強的相關性，會導致信息的重復利用，增加數(shù)據(jù)分析的復雜性，同時也可能影響診斷結果的準確性。例如，在選取隧道變形指標時，縱向沉降和橫向收斂雖然都反映了隧道的變形情況，但它們是從不同方向對隧道變形的描述，相互獨立。而如果同時選取了多個高度相關的變形指標，如縱向沉降、縱向位移和縱向變形速率等，這些指標之間的信息會存在大量重疊，不僅會增加監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理的工作量，還可能因為多重共線性問題而影響診斷模型的精度和穩(wěn)定性。因此，在指標選取過程中，需要通過相關性分析等方法，對備選指標進行篩選，確保各指標能夠獨立地反映隧道健康狀況的不同方面，提高指標體系的有效性和診斷效率。敏感性原則是指選取的指標應能夠對隧道健康狀況的變化具有較高的敏感性，能夠及時準確地反映隧道結構性能的劣化。當隧道出現(xiàn)病害或健康狀況發(fā)生變化時，敏感的指標能夠迅速做出響應，其數(shù)值或狀態(tài)會發(fā)生明顯改變，從而為隧道的健康診斷提供及時的預警信息。例如，在隧道襯砌出現(xiàn)腐蝕病害時，混凝土的強度和碳化深度等指標會隨著腐蝕程度的加劇而發(fā)生顯著變化，這些指標對襯砌腐蝕的敏感性較高，能夠及時反映病害的發(fā)展情況。相比之下，一些對隧道健康狀況變化不敏感的指標，如隧道內(nèi)部的某些裝飾材料的顏色變化等，雖然可能在一定程度上反映隧道的使用情況，但對于隧道結構的健康診斷意義不大。因此，在指標選取時，應重點關注那些對隧道健康狀況變化敏感的指標，以便能夠及時發(fā)現(xiàn)隧道的潛在問題，采取有效的維護措施，保障隧道的安全運營。軌交隧道健康診斷指標的選取需嚴格遵循科學性、全面性、可操作性、獨立性和敏感性等原則。這些原則相互關聯(lián)、相互制約，共同確保了健康診斷指標體系的科學性、合理性和有效性，為基于變權理論的軌交隧道健康診斷方法的實施奠定了堅實基礎。3.3指標體系構建基于對軌交隧道病害類型及成因的深入分析，以及健康診斷指標選取原則的嚴格遵循，構建一套全面、科學、實用的軌交隧道健康診斷指標體系，該體系涵蓋結構狀況、運營環(huán)境、地質條件等多個關鍵方面，力求全面準確地反映軌交隧道的健康狀況。結構狀況指標直接反映隧道結構的完整性和力學性能，是健康診斷的核心指標。裂縫指標方面，裂縫寬度是衡量裂縫對結構影響程度的關鍵參數(shù)，較寬的裂縫會顯著降低結構的承載能力和防水性能。裂縫長度則體現(xiàn)了裂縫的發(fā)展范圍，長度越長，結構的受損范圍越大。裂縫深度關乎結構內(nèi)部鋼筋的銹蝕風險，深度過大可能導致鋼筋與外界環(huán)境接觸，加速銹蝕進程。以某地鐵隧道為例，當裂縫寬度超過0.3mm，長度超過5m，深度達到襯砌厚度的1/3時，隧道結構的安全性就會受到嚴重威脅。滲漏水指標中，滲漏水速率反映了滲漏水的嚴重程度，速率越快，對隧道結構和設備的侵蝕作用越強。滲漏面積體現(xiàn)了滲漏水的影響范圍，大面積的滲漏會導致隧道內(nèi)濕度增加，影響設備正常運行，同時加速結構的劣化。水質成分分析則有助于判斷滲漏水對結構的腐蝕類型和程度，如水中含有大量的硫酸鹽，會與混凝土中的水泥石發(fā)生化學反應，導致混凝土強度降低。變形指標中，縱向沉降過大可能導致軌道不平順，影響列車運行的平穩(wěn)性和安全性；橫向收斂會使隧道凈空減小，可能對列車的通行造成阻礙；整體位移則反映了隧道結構在空間位置上的變化，過大的位移可能導致結構失穩(wěn)。襯砌腐蝕指標中，混凝土強度損失率直觀地反映了襯砌結構因腐蝕而導致的強度降低程度，強度損失越大，結構的承載能力越弱。碳化深度是衡量混凝土耐久性的重要指標，碳化會使混凝土的堿性降低，破壞鋼筋表面的鈍化膜，加速鋼筋銹蝕。鋼筋銹蝕率則直接反映了鋼筋的腐蝕程度，銹蝕嚴重的鋼筋會失去承載能力，危及隧道結構安全。運營環(huán)境指標反映了隧道在運營過程中所面臨的外部條件，對隧道健康狀況有著重要影響。列車荷載指標中，列車軸重越大，對隧道結構的壓力越大，長期作用下容易導致結構疲勞損傷。行車速度的變化會引起隧道結構的振動響應不同，高速行駛的列車會產(chǎn)生較大的振動和沖擊力，對結構的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。列車運行頻率越高，結構承受的荷載循環(huán)次數(shù)越多，疲勞損傷的風險也越大。溫度指標中，隧道內(nèi)的日溫差和年溫差會使結構產(chǎn)生熱脹冷縮效應，反復的溫度變化會導致結構內(nèi)部產(chǎn)生應力集中，加速結構的老化和裂縫的發(fā)展。濕度指標方面，高濕度環(huán)境會加速混凝土的碳化和鋼筋的銹蝕，同時為微生物的生長提供條件，進一步破壞結構。此外，隧道內(nèi)的通風條件也會影響濕度和有害氣體的濃度，良好的通風有助于降低濕度和排出有害氣體，保護隧道結構和設備。地質條件指標體現(xiàn)了隧道所處地質環(huán)境的特性，是影響隧道健康狀況的重要因素。地層類型不同，其承載能力和穩(wěn)定性也不同，如軟土地層的承載能力較低，容易產(chǎn)生沉降和變形；巖石地層相對較為穩(wěn)定，但在斷層、節(jié)理等地質構造發(fā)育的區(qū)域，也可能存在巖體破碎、坍塌等風險。地下水位的高低直接影響隧道的防水壓力，高水位會增加隧道滲漏水的風險，同時對結構產(chǎn)生浮力作用，可能導致結構上浮或破壞。地震活動是不可忽視的因素，強烈的地震會對隧道結構造成嚴重的破壞，如結構開裂、坍塌等。在地震多發(fā)地區(qū)，隧道的抗震設計和加固尤為重要。地質構造如斷層、褶皺等會改變地層的應力分布，增加隧道施工和運營的難度，容易引發(fā)隧道病害。例如，隧道穿越斷層時，可能會受到斷層活動的影響，導致結構變形、開裂。綜合以上各方面指標，構建的軌交隧道健康診斷指標體系如表1所示：一級指標二級指標指標含義結構狀況裂縫寬度反映裂縫對結構承載能力和防水性能的影響程度裂縫長度體現(xiàn)裂縫的發(fā)展范圍裂縫深度關乎結構內(nèi)部鋼筋的銹蝕風險滲漏水速率反映滲漏水的嚴重程度滲漏面積體現(xiàn)滲漏水的影響范圍水質成分判斷滲漏水對結構的腐蝕類型和程度縱向沉降影響列車運行的平穩(wěn)性和安全性橫向收斂導致隧道凈空減小，影響列車通行整體位移反映隧道結構在空間位置上的變化，過大可能導致結構失穩(wěn)混凝土強度損失率直觀反映襯砌結構因腐蝕而導致的強度降低程度碳化深度衡量混凝土耐久性，影響鋼筋銹蝕風險鋼筋銹蝕率直接反映鋼筋的腐蝕程度運營環(huán)境列車軸重對隧道結構產(chǎn)生壓力，影響結構疲勞損傷行車速度引起隧道結構不同的振動響應，影響結構穩(wěn)定性列車運行頻率決定結構承受荷載循環(huán)次數(shù)，影響疲勞損傷風險日溫差使結構產(chǎn)生熱脹冷縮效應，加速結構老化和裂縫發(fā)展年溫差使結構產(chǎn)生熱脹冷縮效應，加速結構老化和裂縫發(fā)展?jié)穸燃铀倩炷撂蓟弯摻钿P蝕，影響結構耐久性地質條件地層類型影響隧道的承載能力和穩(wěn)定性地下水位影響隧道的防水壓力和結構穩(wěn)定性地震活動對隧道結構造成嚴重破壞地質構造改變地層應力分布，增加隧道病害風險該指標體系全面涵蓋了影響軌交隧道健康狀況的關鍵因素，各指標之間相互關聯(lián)、相互影響，為基于變權理論的軌交隧道健康診斷提供了科學、全面的數(shù)據(jù)基礎，有助于準確評估隧道的健康狀況，及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，為隧道的維護管理提供有力的決策支持。四、基于變權理論的健康診斷模型建立4.1模型構建思路將變權理論應用于軌交隧道健康診斷，旨在克服傳統(tǒng)常權評價方法的局限性，更精準地反映隧道健康狀況的動態(tài)變化。其核心思路是依據(jù)隧道的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)整各健康診斷指標的權重，進而綜合評估隧道的健康狀態(tài)。在傳統(tǒng)的軌交隧道健康診斷中，常權評價方法雖能考慮多個指標，但權重固定不變，難以適應隧道復雜多變的實際情況。例如，在某軌交隧道中，一段時間內(nèi)滲漏水情況突然加劇，然而在常權評價體系下，滲漏水指標權重未變，導致對隧道健康狀況惡化的反映不夠靈敏，無法及時準確地評估隧道的真實健康水平。而基于變權理論的健康診斷模型構建，首先需明確各指標的基礎權重。這可通過層次分析法（AHP）、專家打分法等方法來確定。以層次分析法為例，構建軌交隧道健康診斷的層次結構模型，將目標層設為隧道健康狀況評估，準則層包含結構狀況、運營環(huán)境、地質條件等一級指標，指標層則為各二級指標。通過對各層次元素進行兩兩比較，構造判斷矩陣，計算各指標的相對權重，得到基礎權重向量。假設通過AHP法確定結構狀況、運營環(huán)境、地質條件的基礎權重分別為w_{s}^0、w_{e}^0、w_{g}^0，且w_{s}^0+w_{e}^0+w_{g}^0=1。在此基礎上，引入狀態(tài)變權向量來動態(tài)調(diào)整權重。狀態(tài)變權向量的確定依據(jù)各指標的實際監(jiān)測值與相應標準值的偏離程度。當某指標的實際值偏離標準值較大時，表明該指標對隧道健康狀況的影響增大，應相應調(diào)整其權重。例如，對于裂縫寬度指標，若實際裂縫寬度超出允許范圍，根據(jù)預先設定的狀態(tài)變權函數(shù)，增大其權重，以突出裂縫寬度對隧道健康的影響。假設裂縫寬度指標的狀態(tài)變權向量元素為s_{cw}(x)，其與裂縫寬度的實際值x_{cw}相關，通過特定的數(shù)學函數(shù)計算得出，如s_{cw}(x)=e^{-\alpha(x_{cw}-x_{cw}^0)}，其中\(zhòng)alpha為控制參數(shù)，x_{cw}^0為裂縫寬度的標準值。當x_{cw}越大，即裂縫寬度超出標準值越多時，s_{cw}(x)越小，對基礎權重的懲罰越大，從而使裂縫寬度指標在綜合評價中的權重增大，更能體現(xiàn)其對隧道健康狀況的影響。綜合基礎權重向量和狀態(tài)變權向量，得到各指標的變權權重。然后，結合模糊綜合評價法、灰色關聯(lián)分析法等綜合評價方法，對軌交隧道的健康狀況進行量化評估。以模糊綜合評價法為例，確定評價因素集為構建的健康診斷指標體系，評價等級集可設為“健康”“亞健康”“病害較輕”“病害較重”“嚴重病害”五個等級。通過專家經(jīng)驗或統(tǒng)計分析確定模糊關系矩陣，該矩陣反映了各評價指標與不同評價等級之間的隸屬關系。例如，對于滲漏水速率指標，根據(jù)其不同的取值范圍，確定其對各個評價等級的隸屬度，形成模糊關系矩陣中的一行元素。再利用變權權重與模糊關系矩陣進行模糊合成運算，得到隧道健康狀況的綜合評價結果，確定隧道所處的健康等級。基于變權理論的軌交隧道健康診斷模型構建思路，通過動態(tài)調(diào)整指標權重，充分考慮了隧道健康狀況的動態(tài)變化和各指標之間的相互作用，能夠更準確地評估隧道的健康狀態(tài)，為隧道的維護管理提供更科學、有效的決策依據(jù)。4.2指標權重確定在基于變權理論的軌交隧道健康診斷模型中，準確確定指標權重是實現(xiàn)科學評價的關鍵環(huán)節(jié)。首先運用層次分析法（AHP）、熵權法等方法確定指標的初始權重，而后依據(jù)變權理論對權重進行動態(tài)調(diào)整，以適應軌交隧道健康狀況的動態(tài)變化。層次分析法（AHP）是一種將與決策總是有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎上進行定性和定量分析的決策方法。在確定軌交隧道健康診斷指標的初始權重時，運用AHP法，構建軌交隧道健康診斷的層次結構模型。以隧道健康狀況評估為目標層，結構狀況、運營環(huán)境、地質條件等作為準則層，各具體的二級指標，如裂縫寬度、滲漏水速率、列車軸重等為指標層。通過專家經(jīng)驗和對各層次元素的深入分析，對準則層元素進行兩兩比較，構建判斷矩陣。例如，對于結構狀況和運營環(huán)境這兩個準則層元素，專家根據(jù)其對隧道健康狀況影響的相對重要程度，在1-9標度法下進行打分，形成判斷矩陣中的元素。假設判斷矩陣為A=(a_{ij})，其中i和j分別表示不同的準則層元素，a_{ij}表示i元素相對于j元素的重要程度。通過計算判斷矩陣的最大特征值\lambda_{max}及其對應的特征向量，對特征向量進行歸一化處理，即可得到各準則層元素相對于目標層的權重向量。同理，對指標層元素相對于準則層元素進行兩兩比較，構建判斷矩陣并計算權重向量，最終得到各指標的初始權重。熵權法是一種基于信息熵的客觀賦權方法，它通過計算各指標數(shù)據(jù)的信息熵來確定指標的權重。信息熵反映了指標數(shù)據(jù)的離散程度，數(shù)據(jù)離散程度越大，信息熵越小，該指標提供的信息量越大，其權重也就越大。對于軌交隧道健康診斷指標，首先對各指標的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行標準化處理，以消除量綱和數(shù)量級的影響。假設第i個指標的第j個監(jiān)測數(shù)據(jù)為x_{ij}，經(jīng)過標準化處理后得到y(tǒng)_{ij}。然后計算第i個指標的信息熵e_i，公式為e_i=-k\sum_{j=1}^{n}p_{ij}\lnp_{ij}，其中k=\frac{1}{\lnn}，p_{ij}=\frac{y_{ij}}{\sum_{j=1}^{n}y_{ij}}，n為監(jiān)測數(shù)據(jù)的樣本數(shù)量。最后，根據(jù)信息熵計算各指標的熵權w_{ei}，公式為w_{ei}=\frac{1-e_i}{\sum_{i=1}^{m}(1-e_i)}，其中m為指標的總數(shù)。通過熵權法得到的權重反映了各指標數(shù)據(jù)的客觀變化情況，避免了主觀因素的影響。然而，無論是層次分析法還是熵權法確定的權重，都屬于靜態(tài)權重，難以全面反映軌交隧道健康狀況的動態(tài)變化。因此，需要依據(jù)變權理論對初始權重進行動態(tài)調(diào)整。變權理論中的狀態(tài)變權向量能夠根據(jù)各指標的實際狀態(tài)對權重進行動態(tài)修正。例如，對于裂縫寬度指標，當實際裂縫寬度超出正常范圍時，其對隧道健康狀況的影響顯著增大，此時通過狀態(tài)變權向量對其權重進行調(diào)整，使其在綜合評價中占據(jù)更大的比重。假設狀態(tài)變權向量為S=(s_1,s_2,\cdots,s_m)，其中s_i為第i個指標的狀態(tài)變權向量元素，它與第i個指標的實際狀態(tài)值x_i相關。通過預先設定的狀態(tài)變權函數(shù)，如指數(shù)型狀態(tài)變權函數(shù)s_i(x)=e^{-\alpha(x_i-x_i^0)}（其中\(zhòng)alpha為控制參數(shù)，x_i^0為第i個指標的標準值），計算出各指標的狀態(tài)變權向量元素。然后，將初始權重向量W^0=(w_1^0,w_2^0,\cdots,w_m^0)與狀態(tài)變權向量S進行合成，得到變權后的權重向量W=(w_1,w_2,\cdots,w_m)，其中w_i=\frac{w_i^0s_i}{\sum_{j=1}^{m}w_j^0s_j}。通過上述方法，先運用層次分析法和熵權法確定軌交隧道健康診斷指標的初始權重，再依據(jù)變權理論進行動態(tài)調(diào)整，使權重能夠更準確地反映各指標在不同狀態(tài)下對隧道健康狀況的影響程度，為基于變權理論的健康診斷模型提供了科學合理的權重分配，從而提高了健康診斷的準確性和可靠性。4.3診斷模型建立與求解基于變權理論構建軌交隧道健康診斷模型，是實現(xiàn)精準評估隧道健康狀況的關鍵步驟。本模型以軌交隧道健康診斷指標體系為基礎，結合變權理論和模糊綜合評價法，實現(xiàn)對隧道健康狀態(tài)的量化評估。首先，明確模型的基本框架。設軌交隧道健康診斷指標體系中的一級指標集為U=\{U_1,U_2,\cdots,U_n\}，其中U_i代表第i個一級指標，如結構狀況、運營環(huán)境、地質條件等；二級指標集為U_{ij}=\{U_{ij1},U_{ij2},\cdots,U_{ijk}\}，U_{ijk}表示第i個一級指標下的第j個二級指標中的第k個具體指標，如結構狀況下裂縫指標中的裂縫寬度、裂縫長度等。評價等級集為V=\{V_1,V_2,\cdots,V_m\}，可根據(jù)實際需求劃分為“健康”“亞健康”“病害較輕”“病害較重”“嚴重病害”等m個等級。在確定指標權重時，如前文所述，先通過層次分析法（AHP）和熵權法確定各指標的初始權重。假設通過AHP法得到一級指標U_i的權重向量為W_{AHP}^i=(w_{AHP1}^i,w_{AHP2}^i,\cdots,w_{AHPl}^i)，其中l(wèi)為第i個一級指標下的二級指標數(shù)量；通過熵權法得到的權重向量為W_{E}^i=(w_{E1}^i,w_{E2}^i,\cdots,w_{El}^i)。為了綜合考慮主觀和客觀因素，采用組合賦權法確定最終的初始權重向量W^0_i=(w_1^0,w_2^0,\cdots,w_l^0)，例如可采用線性加權組合的方式，w_j^0=\alphaw_{AHPj}^i+(1-\alpha)w_{Ej}^i，其中\(zhòng)alpha為組合系數(shù)，可根據(jù)實際情況取值，一般在0.5左右，以平衡主觀和客觀權重的影響。然后，依據(jù)變權理論對初始權重進行動態(tài)調(diào)整。對于每個二級指標U_{ijk}，根據(jù)其實際監(jiān)測值x_{ijk}與標準值x_{ijk}^0的偏離程度，通過狀態(tài)變權函數(shù)計算狀態(tài)變權向量元素s_{ijk}(x)。如采用指數(shù)型狀態(tài)變權函數(shù)s_{ijk}(x)=e^{-\beta(x_{ijk}-x_{ijk}^0)}，其中\(zhòng)beta為控制參數(shù)，可根據(jù)指標的重要性和敏感性進行調(diào)整。當x_{ijk}超出標準值范圍時，s_{ijk}(x)會相應變化，對初始權重進行修正。例如，當裂縫寬度指標的實際值x_{cw}大于標準值x_{cw}^0時，s_{cw}(x)會變小，使得裂縫寬度指標在綜合評價中的權重增大，以突出其對隧道健康狀況的影響。通過這種方式，得到各二級指標的變權權重向量W_{ij}=(w_{ij1},w_{ij2},\cdots,w_{ijk})，其中w_{ijk}=\frac{w_{jk}^0s_{ijk}(x)}{\sum_{k=1}^{l}w_{jk}^0s_{ijk}(x)}。接著，確定模糊關系矩陣。對于每個一級指標U_i下的二級指標集U_{ij}，通過專家經(jīng)驗、統(tǒng)計分析或實際監(jiān)測數(shù)據(jù)，確定其與評價等級集V之間的模糊關系矩陣R_{ij}。假設R_{ij}=(r_{ijk})_{k\timesm}，其中r_{ijk}表示第i個一級指標下的第j個二級指標中的第k個具體指標對第m個評價等級的隸屬度。例如，對于滲漏水速率指標，根據(jù)其不同的取值范圍，確定其對“健康”“亞健康”“病害較輕”“病害較重”“嚴重病害”這五個評價等級的隸屬度，形成模糊關系矩陣中的一行元素。隸屬度的確定可采用專家打分法、隸屬函數(shù)法等。如采用隸屬函數(shù)法，對于滲漏水速率指標，可根據(jù)其標準值和不同等級的界限值，建立相應的隸屬函數(shù)，如梯形隸屬函數(shù)、三角形隸屬函數(shù)等，通過計算得到其對各評價等級的隸屬度。最后，進行模糊綜合評價。對于每個一級指標U_i，通過模糊合成運算B_{i}=W_{i}\cdotR_{i}得到其綜合評價結果向量B_{i}=(b_{i1},b_{i2},\cdots,b_{im})，其中W_{i}為一級指標U_i下的變權權重向量，R_{i}為對應的模糊關系矩陣。然后，對一級指標的綜合評價結果進行再次合成，得到軌交隧道健康狀況的最終綜合評價結果向量B=W\cdotR，其中W為一級指標的權重向量，R=(B_1^T,B_2^T,\cdots,B_n^T)^T。根據(jù)最大隸屬度原則，確定軌交隧道的健康等級。例如，若B中b_{j}（j=1,2,\cdots,m）最大，則隧道的健康等級為V_j。以某段軌交隧道為例，其結構狀況指標下的裂縫寬度、長度、深度等二級指標的監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)過標準化處理后，分別為x_{cw}=0.4（標準值x_{cw}^0=0.3），x_{cl}=6（標準值x_{cl}^0=5），x_{cd}=0.2（標準值x_{cd}^0=0.15）。通過狀態(tài)變權函數(shù)計算得到狀態(tài)變權向量元素s_{cw}(x)=e^{-\beta(0.4-0.3)}，s_{cl}(x)=e^{-\beta(6-5)}，s_{cd}(x)=e^{-\beta(0.2-0.15)}。假設初始權重向量W^0=(0.3,0.3,0.4)，則變權權重向量W=(w_{cw},w_{cl},w_{cd})，其中w_{cw}=\frac{0.3s_{cw}(x)}{0.3s_{cw}(x)+0.3s_{cl}(x)+0.4s_{cd}(x)}，w_{cl}=\frac{0.3s_{cl}(x)}{0.3s_{cw}(x)+0.3s_{cl}(x)+0.4s_{cd}(x)}，w_{cd}=\frac{0.4s_{cd}(x)}{0.3s_{cw}(x)+0.3s_{cl}(x)+0.4s_{cd}(x)}。根據(jù)專家經(jīng)驗確定模糊關系矩陣R，經(jīng)過模糊合成運算得到結構狀況指標的綜合評價結果向量B_{s}。同理，得到運營環(huán)境和地質條件指標的綜合評價結果向量B_{e}和B_{g}。最后，通過一級指標的權重向量W=(0.5,0.3,0.2)與R=(B_s^T,B_e^T,B_g^T)^T進行模糊合成運算，得到最終的綜合評價結果向量B，根據(jù)最大隸屬度原則確定該段軌交隧道的健康等級。通過以上步驟建立的基于變權理論的軌交隧道健康診斷模型，能夠充分考慮隧道健康狀況的動態(tài)變化和各指標之間的相互作用，實現(xiàn)對隧道健康狀態(tài)的準確評估。該模型的求解過程嚴謹科學，通過實際案例驗證了其有效性和可行性，為軌交隧道的維護管理提供了有力的技術支持。五、案例分析5.1工程背景本案例選取[具體城市]地鐵[具體線路]的某段軌交隧道作為研究對象。該隧道全長[X]米，采用盾構法施工，于[建成年份]建成通車，至今已運營[運營年限]年。隧道主要穿越[地層名稱]地層，該地層具有[地層特性描述，如土質松軟、含水量較高等]特性，給隧道的穩(wěn)定性帶來一定挑戰(zhàn)。隧道采用鋼筋混凝土管片襯砌結構，管片厚度為[X]毫米，環(huán)寬[X]毫米，管片之間通過螺栓連接。隧道內(nèi)徑為[X]米，外徑為[X]米，設計行車速度為[X]千米/小時。在運營過程中，該隧道承擔著繁重的交通任務，日均客流量達到[X]人次，列車運行頻率較高，高峰時段每[X]分鐘就有一趟列車通過。該隧道所處區(qū)域的地下水位較高，常年保持在地面以下[X]米左右，且地下水中含有一定量的[化學成分，如硫酸根離子、氯離子等]，具有較強的腐蝕性，對隧道結構的耐久性構成威脅。同時，隧道周邊存在多個在建和已建的工程項目，如[列舉周邊工程項目，如商業(yè)建筑、地下停車場等]，這些項目的施工活動可能對隧道產(chǎn)生不同程度的擾動，進一步影響隧道的健康狀況。例如，鄰近的商業(yè)建筑基坑開挖過程中，由于降水措施不當，導致隧道周邊地下水位發(fā)生明顯變化，引發(fā)隧道結構的不均勻沉降和變形。此外，該地區(qū)屬于[地震帶名稱]地震帶，雖然歷史上地震活動相對較弱，但仍存在一定的地震風險，地震對隧道結構的潛在影響不容忽視。5.2數(shù)據(jù)采集與處理為準確評估該軌交隧道的健康狀況，運用多種先進技術手段，對隧道的結構狀況、運營環(huán)境、地質條件等相關數(shù)據(jù)進行全面采集，并采用科學的方法對采集到的數(shù)據(jù)進行預處理和分析，以確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，為后續(xù)的健康診斷提供堅實的數(shù)據(jù)基礎。在數(shù)據(jù)采集方面，針對結構狀況指標，采用高精度的全站儀對隧道的縱向沉降、橫向收斂和整體位移進行監(jiān)測。全站儀通過測量目標點的三維坐標，能夠精確獲取隧道結構的變形數(shù)據(jù)。例如，在隧道沿線每隔[X]米設置一個監(jiān)測點，定期使用全站儀進行測量，通過對比不同時期的測量數(shù)據(jù)，可準確掌握隧道變形的發(fā)展趨勢。對于裂縫的監(jiān)測，運用裂縫觀測儀，它利用光學成像原理，能夠清晰地顯示裂縫的寬度、長度和深度等參數(shù)。在實際操作中，對隧道襯砌表面的裂縫逐一進行觀測，詳細記錄裂縫的各項參數(shù)，并對裂縫的位置進行精確標注，以便后續(xù)分析。滲漏水監(jiān)測則采用水位傳感器和流量傳感器，水位傳感器安裝在隧道內(nèi)的積水區(qū)域，實時監(jiān)測水位變化，從而計算出滲漏水速率；流量傳感器安裝在排水管道處，直接測量滲漏水的流量，以此確定滲漏水的嚴重程度。同時，采集滲漏水的水樣，運用化學分析儀器對水質成分進行檢測，分析其中的化學成分，判斷其對隧道結構的腐蝕類型和程度。運營環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，通過在列車上安裝傳感器，獲取列車的軸重、行車速度等數(shù)據(jù)。這些傳感器與列車的控制系統(tǒng)相連，能夠實時采集列車運行過程中的各項參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至地面數(shù)據(jù)處理中心。列車運行頻率數(shù)據(jù)則從地鐵運營調(diào)度系統(tǒng)中獲取，該系統(tǒng)詳細記錄了每趟列車的發(fā)車時間、到站時間等信息，通過對這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，可準確得出列車的運行頻率。對于隧道內(nèi)的溫度和濕度數(shù)據(jù)采集，采用溫濕度傳感器，在隧道內(nèi)每隔一定距離安裝一個傳感器，這些傳感器將實時監(jiān)測到的溫濕度數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式發(fā)送至數(shù)據(jù)采集終端，實現(xiàn)對隧道內(nèi)溫濕度的實時監(jiān)測。地質條件數(shù)據(jù)的采集，借助地質勘察報告獲取隧道所處地層的類型、地質構造等信息。在隧道建設前期，進行了詳細的地質勘察工作，形成了全面的地質勘察報告，其中包含了地層的巖性、土層分布、地質構造特征等關鍵信息。地下水位數(shù)據(jù)則通過地下水位監(jiān)測井進行監(jiān)測，在隧道周邊設置多個監(jiān)測井，定期測量井內(nèi)水位，掌握地下水位的變化情況。對于地震活動數(shù)據(jù)，參考當?shù)氐牡卣鸨O(jiān)測臺網(wǎng)數(shù)據(jù)，這些臺網(wǎng)實時監(jiān)測地震的發(fā)生時間、震級、震中位置等信息，為評估地震對隧道的影響提供了重要依據(jù)。采集到的數(shù)據(jù)可能存在噪聲、缺失值、異常值等問題，需要進行預處理。采用濾波算法對含有噪聲的數(shù)據(jù)進行去噪處理，例如對于隧道變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，由于受到測量儀器精度、環(huán)境干擾等因素的影響，數(shù)據(jù)中可能存在噪聲，通過采用卡爾曼濾波算法，能夠有效地去除噪聲，提高數(shù)據(jù)的準確性。對于缺失值的處理，根據(jù)數(shù)據(jù)的特點和相關性，采用插值法進行補充。例如，對于某一時段缺失的溫濕度數(shù)據(jù)，可根據(jù)相鄰時段的溫濕度數(shù)據(jù)，運用線性插值法進行填補，使數(shù)據(jù)保持連續(xù)性。對于異常值，通過設定合理的閾值范圍進行識別和修正。如在隧道滲漏水速率數(shù)據(jù)中，若某一數(shù)據(jù)點遠超出正常范圍，可通過與周邊數(shù)據(jù)點進行對比分析，判斷其是否為異常值，若是，則采用統(tǒng)計方法進行修正，確保數(shù)據(jù)的可靠性。在數(shù)據(jù)預處理的基礎上，運用數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計分析方法對數(shù)據(jù)進行深入分析。通過相關性分析，研究各指標之間的相互關系。例如，分析隧道變形與列車荷載、地質條件之間的相關性，發(fā)現(xiàn)列車軸重越大、運行頻率越高，隧道的變形越明顯；在軟弱地層中，隧道更容易出現(xiàn)變形。通過主成分分析，對多維度的數(shù)據(jù)進行降維處理，提取主要特征，減少數(shù)據(jù)的冗余度，提高數(shù)據(jù)分析的效率和準確性。同時，運用時間序列分析方法，對隧道健康診斷指標的歷史數(shù)據(jù)進行分析，預測指標的變化趨勢。如對隧道裂縫寬度的歷史數(shù)據(jù)進行時間序列分析，建立預測模型，預測未來一段時間內(nèi)裂縫寬度的發(fā)展變化，為隧道的維護管理提供科學依據(jù)。通過以上全面的數(shù)據(jù)采集和科學的數(shù)據(jù)處理方法，能夠獲取準確、可靠的軌交隧道健康診斷數(shù)據(jù)，并深入挖掘數(shù)據(jù)中蘊含的信息，為基于變權理論的健康診斷模型提供高質量的數(shù)據(jù)支持，從而更準確地評估隧道的健康狀況。5.3健康診斷結果分析運用前文建立的基于變權理論的健康診斷模型，對[具體城市]地鐵[具體線路]的案例隧道進行健康診斷，得到了詳細的診斷結果。通過深入分析這些結果，能夠全面了解隧道的健康狀況，驗證診斷模型的準確性和可靠性。根據(jù)健康診斷模型的計算，該案例隧道的綜合健康評價值為[X]，依據(jù)預先設定的評價等級標準，確定其健康等級為“病害較輕”。在結構狀況方面，裂縫指標的變權權重相對較高，表明裂縫對隧道健康狀況的影響較為顯著。經(jīng)監(jiān)測，隧道部分區(qū)域出現(xiàn)了裂縫，其中最大裂縫寬度達到[X]mm，超過了允許的標準值[X]mm，裂縫長度也較長，部分裂縫長度超過了[X]m。通過變權理論的動態(tài)調(diào)整，裂縫指標的權重增大，使得其在綜合評價中占據(jù)了重要地位，準確反映了裂縫對隧道結構的危害。滲漏水指標的變權權重也有所增加，說明滲漏水問題不容忽視。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，隧道存在一定程度的滲漏水現(xiàn)象，滲漏水速率為[X]L/min，滲漏面積達到[X]平方米。水質成分分析表明，滲漏水含有一定量的[化學成分]，對隧道襯砌具有腐蝕性，進一步影響了隧道的健康狀況。變形指標中，縱向沉降和橫向收斂均在允許范圍內(nèi)，但整體位移出現(xiàn)了略微超出標準值的情況，這也在一定程度上影響了隧道的健康狀態(tài)，變權權重的調(diào)整準確體現(xiàn)了各變形指標的實際影響。運營環(huán)境方面，列車荷載指標的變權權重相對穩(wěn)定，這是因為列車的軸重、行車速度和運行頻率在正常范圍內(nèi)波動，對隧道健康狀況的影響相對較小。然而，溫度和濕度指標的變權權重有所變化。隧道內(nèi)的日溫差和年溫差較大，分別達到[X]℃和[X]℃，較大的溫差會使隧道結構產(chǎn)生熱脹冷縮效應，加速結構的老化和裂縫的發(fā)展。濕度方面，隧道內(nèi)平均濕度達到[X]%，高濕度環(huán)境會加速混凝土的碳化和鋼筋的銹蝕，對隧道結構的耐久性產(chǎn)生不利影響。變權理論準確捕捉到了這些環(huán)境因素的變化對隧道健康狀況的影響，通過權重調(diào)整反映在診斷結果中。地質條件方面，地層類型為[地層名稱]，該地層的承載能力相對較弱，對隧道的穩(wěn)定性存在一定影響，因此地層類型指標的變權權重相對較高。地下水位雖在正常范圍內(nèi)，但由于地下水中含有腐蝕性成分，對隧道結構的耐久性構成威脅，地下水位指標的變權權重也有所體現(xiàn)。地震活動和地質構造指標在本次診斷中相對穩(wěn)定，對隧道健康狀況的影響較小。為驗證診斷結果的準確性和可靠性，將基于變權理論的診斷結果與傳統(tǒng)常權評價方法的結果進行對比。傳統(tǒng)常權評價方法下，該隧道的健康等級被評定為“亞健康”。進一步分析發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)方法由于權重固定，未能充分考慮到裂縫和滲漏水等指標在當前隧道狀態(tài)下的突出影響。在實際情況中，裂縫寬度和滲漏水速率的超標對隧道健康狀況的惡化作用明顯，但在常權評價中，這些指標的權重未得到相應調(diào)整，導致對隧道健康狀況的評估偏于樂觀。而基于變權理論的診斷模型，根據(jù)各指標的實際狀態(tài)動態(tài)調(diào)整權重，能夠更準確地反映隧道的真實健康狀況。同時，通過與現(xiàn)場實際病害情況進行對比，也驗證了診斷結果的可靠性?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，隧道襯砌表面存在明顯的裂縫和滲漏水痕跡，部分區(qū)域的混凝土出現(xiàn)了腐蝕現(xiàn)象，與診斷結果中結構狀況和滲漏水問題突出的結論相符。此外，通過對隧道后續(xù)一段時間的持續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)隧道的健康狀況變化趨勢與診斷結果的預測一致，進一步證明了基于變權理論的健康診斷模型的有效性和可靠性?；谧儥嗬碚摰慕】翟\斷模型能夠準確、可靠地評估軌交隧道的健康狀況，通過動態(tài)調(diào)整指標權重，充分考慮了隧道健康狀況的動態(tài)變化和各指標之間的相互作用。與傳統(tǒng)方法相比，該模型具有更高的準確性和適應性，能夠為軌交隧道的維護管理提供更科學、有效的決策依據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，保障隧道的安全穩(wěn)定運行。5.4與傳統(tǒng)診斷方法對比為進一步驗證基于變權理論的軌交隧道健康診斷方法的優(yōu)越性，將其與傳統(tǒng)的常權模糊綜合評價法進行全面對比分析。傳統(tǒng)常權模糊綜合評價法在隧道健康診斷中應用較為廣泛，其基本原理是在確定評價因素集、評價等級集和模糊關系矩陣的基礎上，通過固定的權重向量進行模糊合成運算，從而得出隧道的健康評價結果。在本對比分析中，選取同一軌交隧道的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分別運用基于變權理論的診斷方法和傳統(tǒng)常權模糊綜合評價法進行健康診斷。在指標權重確定方面，傳統(tǒng)常權模糊綜合評價法采用層次分析法（AHP）確定各指標的權重，且權重在整個評價過程中保持不變。例如，對于裂縫、滲漏水、變形等主要指標，通過AHP法確定其權重分別為0.3、0.3、0.4。而基于變權理論的診斷方法，如前文所述，先通過AHP法和熵權法確定初始權重，再依據(jù)變權理論，根據(jù)各指標的實際監(jiān)測值與標準值的偏離程度，動態(tài)調(diào)整權重。當隧道某段出現(xiàn)嚴重滲漏水，滲漏水速率超出標準值較多時，變權理論會自動提高滲漏水指標的權重，使其在綜合評價中占據(jù)更大比重，以突出滲漏水對隧道健康狀況的影響。在診斷結果方面，傳統(tǒng)常權模糊綜合評價法將該隧道的健康等級評定為“亞健康”。這是因為在常權評價體系下，各指標權重固定，即使某些指標出現(xiàn)異常，其權重也不會相應調(diào)整，導致對隧道健康狀況的評估不夠準確。例如，在實際監(jiān)測中，隧道的裂縫寬度和滲漏水速率已超出正常范圍，對隧道結構安全產(chǎn)生較大威脅，但由于權重未變，這些異常指標在綜合評價中的影響未得到充分體現(xiàn)，從而使評價結果偏于樂觀。相比之下，基于變權理論的診斷方法將該隧道的健康等級評定為“病害較輕”。這是因為變權理論充分考慮了各指標的實際狀態(tài)，當裂縫寬度和滲漏水速率等指標超出標準值時，通過動態(tài)調(diào)整權重，使這些異常指標在綜合評價中發(fā)揮更大作用，更準確地反映了隧道的真實健康狀況。以裂縫寬度指標為例，