目前，各种地质灾害危险性评估主要采用工程地质比拟法、成因历史分析法、层次分析法、数字统计法等定性、半定量方法。工程地质比拟法、成因历史分析法、数字统计法相关资料较多，下面重点介绍层次分析法评估宜万铁路隧道岩溶突水灾害危险性。

一、层次分析法

层次分析法是按照一定的规律把决策过程层次化、数量化，是一种对多方案或多目标进行决策的方法。用层次分析法作隧道岩溶突水危险系统分析，首先要把问题层次化。根据突水要素的性质和要达到防范突水危险发生的总目标，将问题分解为不同的组成因素，并按照因素间的相互关联影响以及隶属关系将因素按不同层次聚集组合，形成一个多层次的分析结构模型，并最终把系统分析归结为最低层次(供决策的方案、措施等)，这相对于最高层次(总目标)的相对重要性权值的确定或相对优劣次序的排序问题。决策者根据对系统的这种数量分析进行决策，并找到解决问题的方法。

层次分析法大体分为五个步骤：①建立系统的层次结构模型;②构造判断矩阵;③层次单排序及其一致性检验;④层次总排序;⑤层次总排序的一致性检验。

(一)建立系统的层次结构模型

导致宜万铁路隧道岩溶突水的因素较多，主要有：隧道硐身揭露的岩溶层;隧道围岩岩溶含水介质类型;隧道硐身所处的岩溶水动力分带;隧道围岩构造带(或断裂带)发育状况。这些因素层次的递阶结构与因素的从属关系可用框图形式表示(图8-1)。

图8-1隧道岩溶突水影响因素框图

A.决策目标层;B.准则层;C.指标层

(1)隧道洞身揭露的岩溶层。宜万铁路白云山等八座岩溶隧道硐身揭露的岩溶层(组)其岩溶发育强度及富水性如表8-2、表8-3所示。

1)溶洞—地下河强烈发育的三叠系嘉陵江组(T1j)、大冶组(T1d)灰岩含水组：岩溶最发育，两组地层岩溶点为428个，占57%;富水性最佳，水点数148个，占53%;地下河和管道流最多，为19处，占整个地下河和管道流总数的68%。

2)溶洞裂隙中等发育的寒武系中统及上统(∈2+3)、下奥陶系(O1)、二叠系栖霞组(P1q)、茅口组(P1m)和长兴组(P2c)碳酸盐岩含水组;九组地层岩溶点为319个，占43%;水点数123个，占45%;地下河和管道流9处，占32%。

3)岩溶裂隙弱发育的泥盆系、石炭系、二叠系吴家坪组灰岩含水层：岩溶发育程度相对较弱，富水性弱。

表8-2隧道各岩溶层岩溶点、水点、地下河统计表

表8-3隧道岩溶点、水点、地下河统计表

隧道硐身为溶洞—地下河强烈发育的三叠系嘉陵江组(T1j)、大冶组(T1d)灰岩含水组发生大型及特大型突水的可能性，大于溶洞裂隙中等发育的寒武系中统及上统(∈2+3)、下奥陶系(O1)、二叠系栖霞组(P1q)、茅口组(P1m)和长兴组(P2c)的碳酸盐岩含水组，远大于岩溶裂隙弱发育的泥盆系、石炭系、二叠系吴家坪组灰岩含水层。所以，隧道硐身揭露的岩溶强烈发育层，是隧道发生大型、特大型突水的必要条件之一。

(2)隧道围岩岩溶含水介质类型。宜万铁路野三关、马鹿箐、齐岳山隧道的大型突水(1～10万m3/d)及特大型突水(>10万m3/d)事故，皆是由于隧道揭穿溶洞—地下河的充水管道而引起的。因此，对隧道围岩含水介质的研究，应是隧道岩溶突水危险研究的重点。

岩溶含水体中含水介质是由大小不等的储水空间(溶管与溶隙系统)所组成，其组合形式与结构甚为复杂。岩溶隧道视岩溶发育情况，可将岩溶含水体中的含水介质大致分为以下三类：

1)岩溶管道及巨大的溶蚀裂隙，通常有效直径以米计。岩溶形态有大型地下河、廊道、较大规模溶洞、竖井和落水洞。是隧道发生大型、特大型突水的必要条件之二。

2)张开的岩溶裂隙及各级构造裂隙，通常有效直径以分米计。岩溶形态为小型地下河或集中径流，沿断层、层面、不整合面等有显著溶蚀，中小型串珠状洞穴发育。

3)微小岩溶裂隙、层间裂隙、溶孔及成岩过程中形成的各种原生孔隙和缝隙等。通常有效直径以厘米至毫米计。少见集中径流常有裂隙水流，沿裂隙、层面溶蚀扩大为岩溶化裂隙或小型洞穴。

宜万铁路隧道围岩岩溶水含水介质结构分析，即岩溶水的赋存空间状况如下：

白云山隧道的耗子洞、纸厂湾地下河，野三关隧道支井河7#地下河，云雾山隧道的洞湾地下河、齐岳山隧道响水洞地下河，别岩槽隧道的罗盘寨地下河均是以洞穴管道为主要赋存形式的岩溶水。

马鹿箐隧道的蝌蚂口地下河、齐岳山隧道大鱼泉地下河是以洞穴管道、巨大的岩溶裂隙及有效直径以分米计的张开岩溶裂隙为主要赋存形式的岩溶水。

八字岭隧道的牛鼻子洞地下河，野三关隧道苦桃溪地下河、支井河6#+7#地下河是以张开岩溶裂隙为主要赋存形式、岩溶管道为辅的岩溶水。

齐岳山隧道的石洞子煤矿主巷道，尽管存在地下河管道形式，而岩溶裂隙仍然是岩溶水的主要赋存形式。

(3)隧道硐身与岩溶水动力垂向分带及水平分带的关系。各类含水介质与地质构造条件在空间上的组合，构成具三维空间关系的水文地质结构。各类水文地质结构再与岩溶水的补给、径流、排泄形式的组合，构成复杂多样的水动力剖面模式(表8-4)。