<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Earth Sci.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Earth Science</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Earth Sci.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-6463</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1404133</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/feart.2024.1404133</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Earth Science</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>A novel model for risk prediction of water inrush and its application in a tunnel in Xinjiang, China</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Pi et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/feart.2024.1404133">10.3389/feart.2024.1404133</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Pi</surname>
<given-names>Yuanyue</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2693079/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>Zhong</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Lu</surname>
<given-names>Yangyang</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Jian</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>School of Architecture</institution>, <institution>Nanyang Institute of Technology</institution>, <addr-line>Nanyang</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>China Railway 19th Bureau Group Second Engineering Co., Ltd.</institution>, <addr-line>Liaoyang</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/87809/overview">Manoj Khandelwal</ext-link>, Federation University Australia, Australia</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1871743/overview">Zhengzheng Cao</ext-link>, Henan Polytechnic University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2764941/overview">Davide Sartirana</ext-link>, University of Milano-Bicocca, Italy</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Yuanyue Pi, <email>piyuanyue17@mails.ucas.ac.cn</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>02</day>
<month>08</month>
<year>2024</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2024</year>
</pub-date>
<volume>12</volume>
<elocation-id>1404133</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>20</day>
<month>03</month>
<year>2024</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>17</day>
<month>07</month>
<year>2024</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2024 Pi, Sun, Lu and Xu.</copyright-statement>
<copyright-year>2024</copyright-year>
<copyright-holder>Pi, Sun, Lu and Xu</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>Tunnel water inrush may not only cause hundreds of millions of economic losses and serious casualties, but also leads to a series of ecological and environmental problems such as the decline of groundwater level, soil salinization and surface vegetation degradation. In this study, considering hydrogeology, construction, and dynamic monitoring factors, a new risk prediction model of water inrush is proposed based on fuzzy mathematical theory. The element of novelty is that this approach comprehensively considers nonlinearity and randomness factors, and the index values, weights, and membership are expressed as interval numbers instead of constant values. The interval membership degree of each index is calculated by an improved sigmoid membership function (SMF). A coupling algorithm of improved analytic hierarchy process and entropy method is used to calculate the index weight. In addition, the Boolean matrix is introduced into the relative advantage analysis of the interval vector, and the final risk level of water inrush is determined by the ranking result. The proposed model is applied to the analysis of the water inrush risk in the Ka&#x2212;Shuang 2 (KS2) tunnel in Xinjiang, China. The predicted results align well with the actual excavation results, which indicates that this novel model has high accuracy and reliability. Simultaneously, a risk management response mechanism for different risk levels of water inrush is discussed, which is expected to provide a new research perspective for risk control of other related projects and promote regional sustainable development.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>water inrush</kwd>
<kwd>SMF</kwd>
<kwd>comprehensive weight</kwd>
<kwd>interval number</kwd>
<kwd>risk prediction</kwd>
</kwd-group>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Geohazards and Georisks</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Currently, China has become one of the countries with the most significant tunnel scales and the most complicated tunnel structures in the world (<xref ref-type="bibr" rid="B28">Zhang et al., 2019</xref>). In the process of tunnel construction, various uncertain risks may be encountered, such as water inrush, collapse, rock burst and other geological disasters, which cause huge economic losses every year in the world. Particularly for water inrush, it not only seriously threatens the lives and safety of construction personnel, but also brings great challenges to local environmental protection (<xref ref-type="bibr" rid="B1">Beard, 2010</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Ma et al., 2018</xref>). When the tunnel passes through water-rich areas such as rivers, lakes, and oceans, the hydrological and geological conditions are more complex, the construction conditions are more difficult, and various uncertainties are more prominent, which further increases the risk of tunnel water inrush. Therefore, an accurate and useful prediction of water inrush risk is of great practical significance to ensure engineering safety and promote regional sustainable development.</p>
<p>Water inrush is an extremely complex dynamic process influenced by multiple factors (<xref ref-type="bibr" rid="B3">Cui et al., 2015</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B22">Wang et al, 2019a</xref>). How to precisely predict water inrush has become a worldwide research focus. In recent years, many researchers have conducted theoretical research on the mechanism of water inrush from different perspectives and put forth corresponding methods for water inrush risk prediction. These methods mainly include geological analysis method (<xref ref-type="bibr" rid="B7">Li et al, 2017a</xref>), random forest method (<xref ref-type="bibr" rid="B29">Zhao et al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B30">Zhao et al., 2020</xref>), geography information system method (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Liu et al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B13">Lyu et al., 2018</xref>), attribute mathematical theory (<xref ref-type="bibr" rid="B26">Yang and Zhang, 2018</xref>), cloud model theory (<xref ref-type="bibr" rid="B10">Lin et al., 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B21">Wang et al., 2020</xref>), and Numerical Simulation Method (<xref ref-type="bibr" rid="B2">Cao et al., 2024</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B24">Wu et al., 2024</xref>). The above methods have their advantages and provide some scientific judgment for the prediction of water inrush risk. However, many methods do not consider the dynamic monitoring factor, which makes them have some limitations in practical engineering application. Besides, due to the complexity of water inrush risk prediction, such as multivariable, nonlinearity and randomness, the index value expressed as a constant cannot clearly reflect the uncertainty of water inrush risk prediction. Therefore, it is necessary to develop some more suitable approaches to improve the accuracy of water inrush risk prediction.</p>
<p>In this paper, a new risk prediction model of water inrush based on fuzzy mathematical theory is proposed. This model comprehensively considers the impact of hydrogeology, construction and dynamic monitoring factors on water inrush. At the same time, in view of the uncertainty of water inrush risk prediction, the index value, weight and membership degree are expressed as interval numbers instead of constant values, which is more in line with the actual project. The main purpose of this paper is to provide a scientific basis for the risk management of water inrush.</p>
<p>The remainder of this paper is organized as follows: <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> presents the general situation of the study area. <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref> proposes a new risk prediction model of water inrush based on fuzzy mathematical theory and the coupling weight algorithm. <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref> discusses the prediction results of the proposed model applied to KS2 tunnel. <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref> verifies that the actual excavation situations are consistent with the prediction results and establishes a risk management response mechanism. Finally, <xref ref-type="sec" rid="s6">Section 6</xref> summarizes the research of this paper.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Study area</title>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 Topography and physiognomy</title>
<p>The KS2 tunnel is located at the northeastern edge of the Jungger Basin in Xinjiang Province, China (<xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>). The total length of the tunnel is 8.35 km, the longitudinal slope is 1/2,583, and the depth of the overburden is 158&#x2013;215 m. The elevation is 790&#x2013;816 m, the degree of topography change is small, and the general height difference is 10&#x2013;30 m. The section KS80&#x2b;140&#x2212;KS82&#x2b;494 is located in the valley area of Ulungur River, where the terrain is flat and open, and it is a floodplain and river terrace. The width of the river valley is 1.6&#x2013;2.0 km, the heart beach and floodplains are developed, and the main channel is about 40&#x2013;160 m wide. The physiognomy of the study area is presented as <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>The geographical location of the study area.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="feart-12-1404133-g001.tif"/>
</fig>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>The physiognomy of the study area.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="feart-12-1404133-g002.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 Geological structure</title>
<p>The Ulungur River fault is a large-scale fault near the KS2 tunnel. The fault extends from southwest to northeast and has a length of more than 170 km. It is a compressive fault with an occurrence of 305&#xb0;&#x2013;325&#xb0; SW&#x2220;80&#xb0; and a crushing bandwidth of about 100&#x2013;150 m. According to the exploration drilling, the strata passing through KS80&#x2b;140&#x2212;KS82&#x2b;494 are mainly Carboniferous strata. The stratigraphic lithology of KS80&#x2b;140&#x2212;KS81&#x2b;227 is basalt, the lithology of KS81&#x2b;227&#x2212;KS82&#x2b;177 is lithic tuff, and the lithology of KS82&#x2b;177&#x2212;KS82&#x2b;494 is tuffaceous sandstone. Besides, there are 16 faults developed in this section, with a NE or NW strike direction, a steep dip angle of 60&#x2013;80&#xb0;, and a fault-breaking bandwidth of 0.5&#x2013;4.8 m. The geological profile of the KS2 tunnel is shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Geological profile of the KS2 tunnel (KS80&#x2b;140&#x2212;KS82&#x2b;494).</p>
</caption>
<graphic xlink:href="feart-12-1404133-g003.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.3 Hydrological conditions</title>
<p>The types of groundwater in the section of KS80&#x2b;140&#x2212;KS82&#x2b;494 are mainly Quaternary pore water and bedrock fissure water. Quaternary pore diving water is mainly located in the overburden of the river valley. It is replenished by the river water and the water volume is abundant. Bedrock fissure water is mainly distributed in structural fracture zones or tensile fissures and in a linear way along the structure. It mainly receives recharge from river water, Quaternary pore diving water, and atmospheric precipitation, and it infiltrates deep into the structural belt.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Risk prediction model of water inrush</title>
<p>To improve the risk management level in the process of tunnel construction, this paper proposes a novel model for risk prediction of tunnel water inrush based on nonlinear fuzzy mathematical methods, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>. Firstly, a multi-index prediction system was established based on the mechanism of water inrush. Secondly, the improved SMF was used to construct the membership degree matrix of the prediction index. Thirdly, the index weight was calculated by the coupling algorithm of subjective and objective weights. Finally, the Boolean matrix was introduced into the relative advantage analysis of the interval vector, and the risk grade of water inrush was determined by the ranking result.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>The proposed prediction model of water inrush risk.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="feart-12-1404133-g004.tif"/>
</fig>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 Establishing a set of risk prediction indices for water inrush</title>
<p>In actual projects, various objective and subjective factors cause the water inrush. Based on previous research results (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Li and Yang, 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B21">Wang et al., 2020</xref>), we adopted ten indices (<xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>) to quantitatively predict the risk of water inrush, including landform and physiognomy (LP), unfavorable geological conditions (UGC), strata inclination (SI), elevation head (EH), water supply (WS), strength of surrounding rock (SSR), excavation disturbance (ED), supporting measures (SM), monitoring measurement (MM) and geological prediction (GP). X<sub>1</sub>&#x2212;X<sub>6</sub> are hydrogeological factors (H<sub>1</sub>), X<sub>7</sub> and X<sub>8</sub> are construction factors (H<sub>2</sub>), X<sub>9</sub> and X<sub>10</sub> are dynamic monitoring factors (H<sub>3</sub>). The prediction indices were quantitatively classified into four levels, as shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>The classification standards of prediction indices for water inrush.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Prediction indices</th>
<th align="center">I</th>
<th align="center">II</th>
<th align="center">III</th>
<th align="center">IV</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">LP (X<sub>1</sub>)</td>
<td align="center">[0, 0.25]</td>
<td align="center">[0.25, 0.50]</td>
<td align="center">[0.50, 0.75]</td>
<td align="center">[0.75, 1]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">UGC (X<sub>2</sub>)</td>
<td align="center">[0, 0.25]</td>
<td align="center">[0.25, 0.50]</td>
<td align="center">[0.50, 0.75]</td>
<td align="center">[0.75, 1]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">SI (X<sub>3</sub>)/&#xb0;</td>
<td align="center">[0, 10]</td>
<td align="center">[10, 35]</td>
<td align="center">[35, 75]</td>
<td align="center">[75, 90]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">EH (X<sub>4</sub>)/m</td>
<td align="center">[0, 10]</td>
<td align="center">[10, 30]</td>
<td align="center">[30, 60]</td>
<td align="center">&#x3e;60</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">WS (X<sub>5</sub>)</td>
<td align="center">[0, 0.25]</td>
<td align="center">[0.25, 0.50]</td>
<td align="center">[0.50, 0.75]</td>
<td align="center">[0.75, 1]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">SSR (X<sub>6</sub>)</td>
<td align="center">&#x3e;450</td>
<td align="center">[350, 450]</td>
<td align="center">[250, 350]</td>
<td align="center">[0, 250]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">ED (X<sub>7</sub>)</td>
<td align="center">[0, 0.25]</td>
<td align="center">[0.25, 0.50]</td>
<td align="center">[0.50, 0.75]</td>
<td align="center">[0.75, 1]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">SM (X<sub>8</sub>)</td>
<td align="center">[0.75, 1]</td>
<td align="center">[0.50, 0.75]</td>
<td align="center">[0.25, 0.50]</td>
<td align="center">[0, 0.25]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">MM (X<sub>9</sub>)</td>
<td align="center">[0.75, 1]</td>
<td align="center">[0.50, 0.75]</td>
<td align="center">[0.25, 0.50]</td>
<td align="center">[0, 0.25]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">GP (X<sub>10</sub>)</td>
<td align="center">[0.75, 1]</td>
<td align="center">[0.50, 0.75]</td>
<td align="center">[0.25, 0.50]</td>
<td align="center">[0, 0.25]</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<sec id="s3-1-1">
<title>3.1.1 Hydrogeological factors (H<sub>1</sub>)</title>
<sec id="s3-1-1-1">
<title>3.1.1.1 LP (X<sub>1</sub>)</title>
<p>To a certain extent, the variation characteristics of the topography above the tunnel can reflect the possibility of tunnel water inrush. If the topography is undulating and a large area of depression exists, atmospheric precipitation and groundwater gather easily in this area, and there is a high possibility of water inrush. This paper quantified the proportion of negative terrain area above the tunnel (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Li and Wu, 2019</xref>). It divided this area into four levels: no negative terrain [0, 0.25], small-scale negative terrain [0.25, 0.50], medium-scale negative terrain [0.50, 0.75] and large-scale negative terrain [0.75, 1], as shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s3-1-1-2">
<title>3.1.1.2 UGC (X<sub>2</sub>)</title>
<p>Under normal circumstances, the UGC encountered during the construction of tunnels refer to faults and surrounding rock fissures. Infiltration channels for groundwater form because of the existing faults and fissures. During the construction process, the groundwater&#x2019;s spatial distribution balance in the strata is destroyed, and the groundwater stored in the strata pours easily into the tunnel along these channels, which increases the probability of tunnel water inrush. Considering the degree of development of faults and fissures (<xref ref-type="bibr" rid="B8">Li et al, 2017b</xref>), this paper classified the UGC into four grades: undeveloped strata [0, 0.25], weakly developed strata [0.25, 0.50], moderately developed strata [0.50, 0.75], and strongly developed strata [0.75, 1], as shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s3-1-1-3">
<title>3.1.1.3 SI (X<sub>3</sub>)</title>
<p>The degree of groundwater infiltration in the rock formation is related to the size of SI. The higher the SI, the greater the penetration rate of groundwater in the rock formation. In this paper, the angle &#x3b2; (0&#x2013;90&#xb0;) between the trend of stratum and the tunnel axis was selected as the SI, and it was classified into four grades (<xref ref-type="bibr" rid="B26">Yang and Zhang, 2018</xref>), as shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s3-1-1-4">
<title>3.1.1.4 EH (X<sub>4</sub>)</title>
<p>EH reflects the distribution characteristics of groundwater in the rock layer. A high water pressure on the tunnel increase the risk of tunnel water inrush. In this study, EH was classified into four grades (<xref ref-type="bibr" rid="B20">Wang et al., 2017</xref>), as shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s3-1-1-5">
<title>3.1.1.5 WS (X<sub>5</sub>)</title>
<p>When a tunnel crosses a river, the river water is the main source of groundwater recharge, and the connected groundwater recharge channel becomes a significant element that leads to a large scale of water inrush and long duration (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Li and Yang, 2018</xref>). Considering the replenishment capacity of the water source, it was classified into four grades in this study: weak [0, 0.25], low-medium [0.25, 0.50], medium [0.50, 0.75], and strong [0.75, 1], as shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s3-1-1-6">
<title>3.1.1.6 SSR (X<sub>6</sub>)</title>
<p>If the surrounding rocks&#x2019; strength level is low, they are more likely to collapse and deform, increasing the water inrush risk. In this study, the basic quality (BQ) of surrounding rocks was selected as their strength index, and it was divided into four grades (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Wang et al, 2019b</xref>), as shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3-1-2">
<title>3.1.2 Construction factors (H<sub>2</sub>)</title>
<sec id="s3-1-2-1">
<title>3.1.2.1 ED (X<sub>7</sub>)</title>
<p>The smaller the ED, the lower the risk of tunnel water inrush. Considering the disturbance degree of surrounding rocks during the tunnel excavation, this paper divided ED into four levels: small disturbance [0, 0.25], medium disturbance [0.25, 0.50], large disturbance [0.50, 0.75], relatively high disturbance [0.75, 1] (<xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>).</p>
</sec>
<sec id="s3-1-2-2">
<title>3.1.2.2 SM (X<sub>8</sub>)</title>
<p>After tunnel excavation, the surrounding rocks need to be supported in time to reduce the amount of settlement and deformation in them. Reasonable SM can prevent weathering and reduce groundwater erosion in the surrounding rocks (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Xu et al., 2011</xref>). Considering the rationality of SM, this paper divided it into four grades: unreasonable [0, 0.25], basically reasonable [0.25, 0.50], reasonable [0.50, 0.75], and more reasonable [0.75, 1] (<xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>).</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3-1-3">
<title>3.1.3 Dynamic monitoring factors (H<sub>3</sub>)</title>
<sec id="s3-1-3-1">
<title>3.1.3.1 MM (X<sub>9</sub>)</title>
<p>MM are important means to achieve information design and dynamic construction. Through continuous on-site observation and measurement, a large amount of dynamic changes information of hydrogeological conditions and deformation of surrounding rocks can be obtained, which provides a basis for judging the stability of surrounding rocks and the water inrush risk. Considering the rationality of the measurement program, this paper divided MM into four grades: unreasonable [0, 0.25], basically reasonable [0.25, 0.50], reasonable [0.50, 0.75], more reasonable [0.75, 1] (<xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>).</p>
</sec>
<sec id="s3-1-3-2">
<title>3.1.3.2 GP (X<sub>10</sub>)</title>
<p>GP is an essential technical means to analyze the size and distribution of water storage in front of the tunnel face, which can reduce the probability of geological disasters and the degree of damage (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Li and Wu, 2019</xref>). Reasonable geological prediction methods can not only warn the construction personnel of any potential risk early on, but it can also provide technical support for optimizing construction plans. In this paper, it was classified into four grades: unreasonable [0, 0.25], basically reasonable [0.25, 0.50], reasonable [0.50, 0.75], and more reasonable [0.75, 1], as shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 Membership degree based on improved SMF</title>
<sec id="s3-2-1">
<title>3.2.1 Improved SMF</title>
<p>Fuzzy mathematics is an effective method to study uncertainty and randomness with fuzzy set theory (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Moore and Lodwick, 2003</xref>). SMF is a monotone continuous nonlinear membership function whose output value is mapped between [0, 1], as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>. The function curve has good stability and a clear physical meaning, which is widely used in classification studies (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Liu et al., 2013</xref>). For a variable <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the SMF is defined as:<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the shape parameter of SMF. If <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the function opening direction is left. If <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the function opening direction is right. According to the actual situation, <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be set to an appropriate value to ensure that the shape of the function is reasonable.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>A sigmoid membership function with the shape parameter a&#x3d;0.2.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="feart-12-1404133-g005.tif"/>
</fig>
<p>Let <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">max</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be an interval number. For any variable <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the membership of <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">max</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be defined as:<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">max</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">max</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2286;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">max</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s3-2-2">
<title>3.2.2 Construct interval membership degree matrix</title>
<p>In the actual engineering survey and tunnel construction process, many prediction indices are mainly descriptive, which should be quantified during the prediction process. To facilitate the calculation, the value range of the qualitative index is set to [0, 1], and the width of the range belonging to different risk grades is 0.25. According to the grading standard of water inrush risk, the improved SMF of different indices were defined as:</p>
<sec id="s3-2-2-1">
<title>3.2.2.1 The improved SMF of quantitative indices</title>
<p>For index X<sub>3</sub>, the improved SMF is (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6A</xref>):<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>35</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>III</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>35</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>75</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>IV</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>75</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>The improved SMF of prediction indices <bold>(A)</bold> SI (X<sub>3</sub>), <bold>(B)</bold> EH (X<sub>4</sub>), <bold>(C)</bold> SSR (X<sub>6</sub>), <bold>(D)</bold> LP (X<sub>1</sub>), UGC (X<sub>2</sub>), WS (X<sub>5</sub>), and ED (X<sub>7</sub>), and <bold>(E)</bold> SM (X<sub>8</sub>), MM (X<sub>9</sub>), and GP (X<sub>10</sub>).</p>
</caption>
<graphic xlink:href="feart-12-1404133-g006.tif"/>
</fig>
<p>For index X<sub>4</sub>, the improved SMF is (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6B</xref>):<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>30</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>III</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>30</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>IV</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For index X<sub>6</sub>, the improved SMF is (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6C</xref>):<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>450</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>350</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>450</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>III</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>250</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>350</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>IV</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.3</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>250</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s3-2-2-2">
<title>3.2.2.2 The improved SMF of qualitative indices</title>
<p>For indices X<sub>1</sub>, X<sub>2</sub>, X<sub>5</sub>, and X<sub>7</sub>, the improved SMF is (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6D</xref>):<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>120</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.25</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>120</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.25</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>120</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>III</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>120</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>120</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.75</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>IV</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>120</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.75</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For indices X<sub>8</sub>, X<sub>9,</sub> and X<sub>10</sub>, the improved SMF is (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6E</xref>):<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>120</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.75</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>120</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>120</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.75</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>III</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>120</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.25</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>120</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>IV</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>120</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.25</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>According to Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">5</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e24">24</xref>, the interval membership degree matrix <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the prediction index belonging to different water inrush risk grades can be obtained as:<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>III</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>III</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>IV</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>IV</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>III</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>III</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>IV</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>IV</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>III</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>III</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>IV</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtext>IV</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s3-3">
<title>3.3 Interval weights of prediction indices</title>
<sec id="s3-3-1">
<title>3.3.1 Subjective weight</title>
<p>Analytic hierarchy process (AHP), proposed by American operations researcher Thomas Saaty, is a method to solve the multi-criteria problem (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Saaty, 2003</xref>). It can quantitatively analyze the potential logical relationship between research objects and has the characteristics of simplicity, flexibility, and applicability. In this paper, the improved analytic hierarchy process (IAHP) is used to calculate the subjective weight of indices, and the specific steps of IAHP are as follows (<xref ref-type="bibr" rid="B19">Wang et al., 2012</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B27">Zhang et al., 2013</xref>):</p>
<p>Firstly, according to the established prediction index set, using 1&#x2013;9 scale method to compare pairs of two indices at the same level (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Liu et al., 2018</xref>), the interval judgment matrix <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the prediction index is obtained as:<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the upper and lower bound matrices of <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively.</p>
<p>Secondly, the normalized eigenvectors corresponding to the maximum eigenvalues of <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are calculated using Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">27</xref>:<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x220f;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x220f;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the normalized feature vector.</p>
<p>Finally, the subjective weight <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c7;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the prediction index is calculated by Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">28</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e24">30</xref>:<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c7;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s3-3-2">
<title>3.3.2 Objective weight</title>
<p>Entropy was originally a thermodynamic concept. Entropy can measure the uncertainty of the system when it is introduced into information theory. The greater the difference in the probability of random occurrence of various events in the system, the smaller the uncertainty, and the greater the amount of useful information provided by the event. The basic idea of entropy method is to determine the index weight according to the amount of information provided by the index value (<xref ref-type="bibr" rid="B15">Mehdi et al., 2019</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Perera et al., 2019</xref>).</p>
<p>Suppose there are <italic>m</italic> tunnel water inrush cases and <italic>n</italic> prediction indices. The index value is standardized and expressed by the standardized matrix <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the upper and lower bounds of the matrix <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>Based on the basic principle of information entropy, the entropy value of the prediction index <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is determined by Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">32</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">33</xref>:<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>
<inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the entropy values of the matrices <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively.</p>
<p>The objective weight <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c6;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the prediction index <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is:<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c6;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the weight vectors of the matrices <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively.</p>
</sec>
<sec id="s3-3-3">
<title>3.3.3 Comprehensive weight</title>
<p>Comprehensive weight is the coupling of subjective and objective weights to make the weight value more consistent with the actual situation. Based on the subjective weight <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c7;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x22c7;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x22c7;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c7;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the objective weight <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c6;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x22c6;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x22c6;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c6;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the comprehensive weight <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the prediction index is:<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e38">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c7;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c6;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(38)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are weight coefficients, and <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The values <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are determined by the expert scoring method. If the decision is inclined to expert experience, <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>vice versa</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Xu et al., 2011</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B9">Li et al., 2018</xref>). In this paper, <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are both 0.5.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3-4">
<title>3.4 Relative advantage analysis of interval vector based on the Boolean matrix</title>
<p>According to Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">25</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e37">37</xref>, the interval vector <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be obtained as:<disp-formula id="e39">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mtext>III</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mtext>III</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mtext>IV</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mtext>IV</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(39)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Suppose <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are two interval vectors belonging to different risk levels of water inrush, and <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Then the probability <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Li et al., 2016</xref>):<disp-formula id="e40">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(40)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The Boolean matrix <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is defined as:<disp-formula id="e41">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>14</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>21</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>23</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>31</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>32</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>34</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>41</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>42</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>43</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>44</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(41)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e42">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(42)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Based on the sorting method of a Boolean matrix, the result vector <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is obtained as:<disp-formula id="e43">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(43)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The final water inrush risk grade can be determined by the maximum value of <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="results" id="s4">
<title>4 Results</title>
<p>Currently, the KS2 tunnel has been excavated from the downstream to the upstream to KS82&#x2b;077. In this paper, KS82&#x2b;494&#x2212;KS82&#x2b;077 was selected as the research area. The surface cover thickness in this section is 31&#x2013;36.4 m, which is mainly Quaternary Holocene sand and gravel. It is a strong permeable layer. The underlying stratum is Carboniferous tuff sandstone, with developed joint fissures, and with F1, F2, F4, and F5 faults passing through. F1 fault width is 3-4 m, the occurrence is 300&#xb0; SW&#x2220;70&#xb0;, while F2 fault width is 1 m, and the occurrence is 79&#xb0; SE&#x2220;76&#xb0;. In addition, the width of F4 and F5 faults are 0.5 m and 0.6m, and the occurrences are 11&#xb0;NW&#x2220;65&#xb0; and 320&#xb0;NE&#x2220;75&#xb0;, respectively. According to the geological survey, hydrological conditions, construction management, and geological forecast of the KS2 tunnel, the research area was divided into four sections, and the corresponding prediction index values were obtained, as shown in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>.</p>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>The prediction index values of water inrush risk in the section KS82&#x2b;494&#x2212;KS82&#x2b;077.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Prediction index</th>
<th align="center">KS82&#x2b;494&#x2212; KS82&#x2b;314</th>
<th align="center">KS82&#x2b;314&#x2212; KS82&#x2b;185</th>
<th align="center">KS82&#x2b;185&#x2212; KS82&#x2b;150</th>
<th align="center">KS82&#x2b;150&#x2212; KS82&#x2b;077</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">X<sub>1</sub>
</td>
<td align="center">[0.2, 0.35]</td>
<td align="center">[0.15, 0.3]</td>
<td align="center">[0.3, 0.4]</td>
<td align="center">[0.35, 0.5]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>2</sub>
</td>
<td align="center">[0, 0.25]</td>
<td align="center">[0, 0.25]</td>
<td align="center">[0.5, 0.75]</td>
<td align="center">[0.3, 0.6]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>3</sub>
</td>
<td align="center">[67, 70]</td>
<td align="center">[67, 72]</td>
<td align="center">[68, 71]</td>
<td align="center">[66, 70]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>4</sub>
</td>
<td align="center">[168, 178]</td>
<td align="center">[165, 167]</td>
<td align="center">[164, 165]</td>
<td align="center">[162, 164]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>5</sub>
</td>
<td align="center">[0.15, 0.25]</td>
<td align="center">[0.2, 0.4]</td>
<td align="center">[0.5, 0.75]</td>
<td align="center">[0.6, 0.8]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>6</sub>
</td>
<td align="center">[370, 410]</td>
<td align="center">[350, 390]</td>
<td align="center">[280, 300]</td>
<td align="center">[330, 370]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>7</sub>
</td>
<td align="center">[0.15, 0.25]</td>
<td align="center">[0.15, 0.25]</td>
<td align="center">[0.3, 0.5]</td>
<td align="center">[0.25, 0.4]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>8</sub>
</td>
<td align="center">[0.7, 0.8]</td>
<td align="center">[0.75, 0.85]</td>
<td align="center">[0.5, 0.7]</td>
<td align="center">[0.6, 0.75]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>9</sub>
</td>
<td align="center">[0.75, 0.85]</td>
<td align="center">[0.8, 0.9]</td>
<td align="center">[0.5, 0.75]</td>
<td align="center">[0.65, 0.8]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>10</sub>
</td>
<td align="center">[0.75, 0.85]</td>
<td align="center">[0.75, 0.85]</td>
<td align="center">[0.5, 0.6]</td>
<td align="center">[0.6, 0.75]</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<sec id="s4-1">
<title>4.1 Index weight</title>
<p>Based on the set of prediction indices established in this paper, the judgment matrices <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x2212;H, H<sub>1</sub>&#x2212;X, H<sub>2</sub>&#x2212;X, and H<sub>3</sub>&#x2212;X were obtained by IAHP, as shown in <xref ref-type="table" rid="T3">Tables 3</xref>&#x2013;<xref ref-type="table" rid="T5">5</xref>.</p>
<table-wrap id="T3" position="float">
<label>TABLE 3</label>
<caption>
<p>Judgment matrix of <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x2212;H.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">
<inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x2212;H</th>
<th align="center">H<sub>1</sub>
</th>
<th align="center">H<sub>2</sub>
</th>
<th align="center">H<sub>3</sub>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">H<sub>1</sub>
</td>
<td align="center">[1, 1]</td>
<td align="center">[1/2, 3]</td>
<td align="center">[3, 6]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">H<sub>2</sub>
</td>
<td align="center">[1/3, 2]</td>
<td align="center">[1, 1]</td>
<td align="center">[2, 5]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">H<sub>3</sub>
</td>
<td align="center">[1/6, 1/3]</td>
<td align="center">[1/5, 1/2]</td>
<td align="center">[1, 1]</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T4" position="float">
<label>TABLE 4</label>
<caption>
<p>Judgment matrix of H<sub>1</sub>&#x2212;X.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">H<sub>1</sub>-X</th>
<th align="center">X<sub>1</sub>
</th>
<th align="center">X<sub>2</sub>
</th>
<th align="center">X<sub>3</sub>
</th>
<th align="center">X<sub>4</sub>
</th>
<th align="center">X<sub>5</sub>
</th>
<th align="center">X<sub>6</sub>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">X<sub>1</sub>
</td>
<td align="center">[1, 1]</td>
<td align="center">[1/6, 1/3]</td>
<td align="center">[2, 3]</td>
<td align="center">[1/3, 1/2]</td>
<td align="center">[1/4, 1/2]</td>
<td align="center">[1/2, 2]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>2</sub>
</td>
<td align="center">[3, 6]</td>
<td align="center">[1, 1]</td>
<td align="center">[4, 7]</td>
<td align="center">[2, 4]</td>
<td align="center">[1, 5]</td>
<td align="center">[2, 7]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>3</sub>
</td>
<td align="center">[1/3, 1/2]</td>
<td align="center">[1/7, 1/4]</td>
<td align="center">[1, 1]</td>
<td align="center">[1/4, 1/2]</td>
<td align="center">[1/5, 1/2]</td>
<td align="center">[1/3, 1/2]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>4</sub>
</td>
<td align="center">[2, 3]</td>
<td align="center">[1/4, 1/2]</td>
<td align="center">[2, 4]</td>
<td align="center">[1, 1]</td>
<td align="center">[1/3, 2]</td>
<td align="center">[1, 3]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>5</sub>
</td>
<td align="center">[2, 4]</td>
<td align="center">[1/5, 1]</td>
<td align="center">[2, 5]</td>
<td align="center">[1/2, 3]</td>
<td align="center">[1, 1]</td>
<td align="center">[2, 6]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>6</sub>
</td>
<td align="center">[1/2, 2]</td>
<td align="center">[1/7, 1/2]</td>
<td align="center">[2, 3]</td>
<td align="center">[1/3, 1]</td>
<td align="center">[1/6, 1/2]</td>
<td align="center">[1, 1]</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T5" position="float">
<label>TABLE 5</label>
<caption>
<p>Judgment matrix of H<sub>2</sub>&#x2212;X and H<sub>3</sub>&#x2212;X.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">H<sub>2</sub>&#x2212;X</th>
<th align="center">X<sub>7</sub>
</th>
<th align="center">X<sub>8</sub>
</th>
<th align="center">H<sub>3</sub>&#x2212;X</th>
<th align="center">X<sub>9</sub>
</th>
<th align="center">X<sub>10</sub>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">X<sub>7</sub>
</td>
<td align="center">[1, 1]</td>
<td align="center">[1/2, 4]</td>
<td align="center">X<sub>9</sub>
</td>
<td align="center">[1, 1]</td>
<td align="center">[1/6, 2]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>8</sub>
</td>
<td align="center">[1/4, 2]</td>
<td align="center">[1, 1]</td>
<td align="center">X<sub>10</sub>
</td>
<td align="center">[1/2, 6]</td>
<td align="center">[1, 1]</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<table-wrap-foot>
<fn>
<p>Then the subjective weight <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c7;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the prediction index can be obtained by Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">27</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e30">30</xref>, as presented in <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>.</p>
</fn>
</table-wrap-foot>
</table-wrap>
<p>According to Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">31</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e24">36</xref> and the prediction index values (<xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>), the objective weight <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c6;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the prediction index is presented in <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>. Then the comprehensive weight <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the index is calculated using Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e37">37</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e38">38</xref>, as presented in <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>.</p>
<table-wrap id="T6" position="float">
<label>TABLE 6</label>
<caption>
<p>The weight of the prediction index.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Prediction index</th>
<th align="center">Subjective weight</th>
<th align="center">Objective weight</th>
<th align="center">Comprehensive weight</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">X<sub>1</sub>
</td>
<td align="center">[0.0302, 0.0585]</td>
<td align="center">[0.0866, 0.1064]</td>
<td align="center">[0.0584, 0.0824]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>2</sub>
</td>
<td align="center">[0.1174, 0.2788]</td>
<td align="center">[0.1109, 0.1173]</td>
<td align="center">[0.1142, 0.1980]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>3</sub>
</td>
<td align="center">[0.0187, 0.0328]</td>
<td align="center">[0.0853, 0.1015]</td>
<td align="center">[0.0520, 0.0672]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>4</sub>
</td>
<td align="center">[0.0513, 0.1193]</td>
<td align="center">[0.0863, 0.0921]</td>
<td align="center">[0.0688, 0.1057]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>5</sub>
</td>
<td align="center">[0.0594, 0.1751]</td>
<td align="center">[0.1198, 0.1236]</td>
<td align="center">[0.0896, 0.1494]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>6</sub>
</td>
<td align="center">[0.0275, 0.0702]</td>
<td align="center">[0.0926, 0.0974]</td>
<td align="center">[0.0600, 0.0838]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>7</sub>
</td>
<td align="center">[0.1243, 0.3421]</td>
<td align="center">[0.1080, 0.1169]</td>
<td align="center">[0.1161, 0.2295]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>8</sub>
</td>
<td align="center">[0.0879, 0.2419]</td>
<td align="center">[0.0828, 0.0887]</td>
<td align="center">[0.0853, 0.1653]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>9</sub>
</td>
<td align="center">[0.0270, 0.0557]</td>
<td align="center">[0.0828, 0.0930]</td>
<td align="center">[0.0549, 0.0743]</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X<sub>10</sub>
</td>
<td align="center">[0.0468, 0.0964]</td>
<td align="center">[0.1002, 0.1080]</td>
<td align="center">[0.0735, 0.1022]</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>4.2 The membership degree of the prediction index</title>
<p>The membership degree matrix <italic>L</italic> of the prediction index can be constructed by Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">25</xref>.<disp-formula id="e44">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9975</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.9933</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9997</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.0067</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.9975</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9975</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9975</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(44)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e45">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9975</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.9526</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9997</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.0474</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9975</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.9975</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(45)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e46">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.9975</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.9820</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9991</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.018</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9975</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9975</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(46)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e47">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9975</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.0067</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9975</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9975</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>9975</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.9975</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0025</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(47)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">44</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e24">47</xref>, <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the membership degree matrix of KS82&#x2b; 494&#x2212;KS82&#x2b;314, KS82&#x2b;314&#x2212;KS82&#x2b;185, KS82&#x2b;185&#x2212;KS 82&#x2b;150, and KS82&#x2b;150&#x2212;KS82&#x2b;077, respectively.</p>
</sec>
<sec id="s4-3">
<title>4.3 Relative advantage analysis of interval vector</title>
<p>According to Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">40</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e24">43</xref>, the prediction results of KS82&#x2b;494&#x2212;KS82&#x2b;077 were obtained, as shown in <xref ref-type="table" rid="T7">Table 7</xref>.</p>
<table-wrap id="T7" position="float">
<label>TABLE 7</label>
<caption>
<p>Risk prediction results of KS82&#x2b;494&#x2212;KS82&#x2b;077 for water inrush.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th rowspan="2" align="center">Engineering case</th>
<th colspan="4" align="center">M</th>
<th rowspan="2" align="center">Prediction result</th>
</tr>
<tr>
<th align="center">I</th>
<th align="center">II</th>
<th align="center">III</th>
<th align="center">IV</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">KS82&#x2b;494&#x2212;KS82&#x2b;314</td>
<td align="center">4</td>
<td align="center">3</td>
<td align="center">1</td>
<td align="center">2</td>
<td align="center">I</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">KS82&#x2b;314&#x2212;KS82&#x2b;185</td>
<td align="center">4</td>
<td align="center">3</td>
<td align="center">1</td>
<td align="center">2</td>
<td align="center">I</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">KS82&#x2b;185&#x2212;KS82&#x2b;150</td>
<td align="center">1</td>
<td align="center">3</td>
<td align="center">4</td>
<td align="center">2</td>
<td align="center">III</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">KS82&#x2b;150&#x2212;KS82&#x2b;077</td>
<td align="center">1</td>
<td align="center">4</td>
<td align="center">3</td>
<td align="center">2</td>
<td align="center">II</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>In <xref ref-type="table" rid="T7">Table 7</xref>, the result vector M of KS82&#x2b;494&#x2212;KS82&#x2b;314 and KS82&#x2b;314&#x2212;KS82&#x2b;185 belonging to the different risk levels is <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Hence, the risk level of water inrush in these two sections is level I. For the section KS82&#x2b;185&#x2212;KS82&#x2b;150, <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which indicates that the risk level of water inrush in this section is level III (high risk). The maximum value of <italic>M</italic> of KS82&#x2b;150&#x2212;KS82&#x2b;077 is: <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which shows that the probability of water inrush in this section is level II.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="discussion" id="s5">
<title>5 Discussion</title>
<sec id="s5-1">
<title>5.1 Excavation verification</title>
<p>After the KS2 tunnel was excavated to KS82&#x2b;494, water seepage and linear inrush began to appear on the wall. According to the construction record, the measured maximum water inrush volumes in sections KS82&#x2b;494&#x2212;KS82&#x2b;314 and KS82&#x2b;314&#x2212;KS82&#x2b;185 were 45 m<sup>3</sup>/h and 95 m<sup>3</sup>/h, respectively. To further understand the hydrogeological conditions in front of the tunnel face, the seismic wave method and induced polarization method were used to enhance the advanced geological prediction of the KS2 tunnel. The detection results show that the surrounding rock of KS82&#x2b;172&#x2212;KS82&#x2b;150 has poor integrity, joint fractures are developed, and there is a possible risk of water inrush, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figures 7</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F8">8</xref>.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Three-dimensional imaging of the seismic wave at KS82&#x2b;172.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="feart-12-1404133-g007.tif"/>
</fig>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Three-dimensional imaging of the induced polarization method at KS82&#x2b;172.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="feart-12-1404133-g008.tif"/>
</fig>
<p>When the KS2 tunnel was excavated to KS82&#x2b;172, a large area of collapse occurred on the right wall of the tunnel face. The width of the collapse was about 10.5 m, the maximum depth of the collapsing cavity was 5 m. Simultaneously, large-scale water inrush occurred, and the maximum water inrush is 880 m<sup>3</sup>/h. Due to the insufficient drainage capacity in the tunnel, the KS2 tunnel was submerged, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref>. Moreover, water inrush occurred again at KS82&#x2b;145 on 20 April 2020, and the maximum water inrush is 320 m<sup>3</sup>/h.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>The actual situation of the KS2 tunnel water inrush.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="feart-12-1404133-g009.tif"/>
</fig>
<p>Through comparison and analysis with the prediction results of the proposed model, the prediction results are in good agreement with the actual excavation conditions, indicating that the proposed model has high accuracy and reliability.</p>
</sec>
<sec id="s5-2">
<title>5.2 Risk management</title>
<p>To improve the risk control ability during the construction process, developing a risk management response mechanism is very necessary. If the risk level of water inrush is level I, the disturbance to the surrounding rock should be minimized and the supporting measures should be strengthened in the process of tunnel construction. For tunnel water inrush with a risk grade of II, monitoring measurement and geological prediction should be strengthened during tunnel construction, and the construction scheme should be dynamically adjusted in time. When the risk level of tunnel water inrush is level III or IV, the construction of the tunnel should be stopped immediately and the emergency drainage scheme should be formulated. Meanwhile, advance grouting intercept water is carried out in front of the tunnel face, and the next excavation cycle will be carried out after the grouting is completed.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s6">
<title>6 Conclusion</title>
<p>This research proposes a novel risk prediction model of water inrush based on improved SMF, the approach can improve the accuracy of water inrush prediction considering nonlinearity, randomness and dynamic monitoring factors. The model used interval value to predict the risk of tunnel water inrush, avoiding the situation that the traditional single index value is directly applied to the risk prediction, and which is more in line with the engineering practice. According to the IAHP and entropy methods, a coupling algorithm of subjective and objective weights was proposed to calculate the index weight, which reflected both subjective experience and objective facts. In addition, the Boolean matrix was introduced into the relative advantage analysis of interval vector, and the final risk grade of water inrush was determined by the maximum value of the result vector <italic>M</italic>.</p>
<p>The proposed model was applied to the analysis of the water inrush risk in the KS2 tunnel. The predicted results have a high consistency with the actual situation, indicating that this model is of high accuracy and reliability. In addition, a risk management response mechanism for different risk levels of water inrush is discussed, which is expected to provide a view for risk control of other related projects and promote regional sustainable development.</p>
<p>Since water inrush is characterized as complex, fuzzy, and random, the application of fuzzy mathematical theory to the risk prediction of water inrush is only a preliminary attempt, and there are still some issues to be further studied, such as the flow mechanism and distribution characteristics of groundwater in the fractures of the surrounding rock. In addition, it is worth exploring the introduction of the numerical simulation into the risk analysis of water inrush, which can be combined with other methods to analyze and predict the risk of water inrush.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s7">
<title>Data availability statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/Supplementary Material, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s8">
<title>Author contributions</title>
<p>YP: Data curation, Formal Analysis, Methodology, Writing&#x2013;review and editing, Writing&#x2013;original draft. ZS: Software, Supervision, Writing&#x2013;review and editing. YL: Software, Supervision, Writing&#x2013;review and editing. JX: Data curation, Formal Analysis, Writing&#x2013;review and editing.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s9">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare that financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article. This study was supported by the Doctoral research start-up Fund of Nanyang Institute of Technology (NGBJ-2022-37, NGBJ-2022-38).</p>
</sec>
<ack>
<p>The authors appreciate the aid provided by the reviewers and editors to improve the paper.</p>
</ack>
<sec sec-type="COI-statement" id="s10">
<title>Conflict of interest</title>
<p>Author JX was employed by China Railway 19th Bureau Group Second Engineering Co., Ltd.</p>
<p>The remaining authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s11">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Beard</surname>
<given-names>A. N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Tunnel safety risk assessment and decision-making</article-title>. <source>Tunn. Undergr. Sp. Tech.</source> <volume>25</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>91</fpage>&#x2013;<lpage>94</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.tust.2009.07.006</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>Z. Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>X. Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Z. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feng</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Evolution mechanism of water-conducting fractures in overburden under the influence of water-rich fault in underground coal mining</article-title>. <source>Sci. Rep.</source> <volume>14</volume>, <fpage>5081</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41598-024-54803-5</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cui</surname>
<given-names>Q. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>H. N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>S. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Y. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ye</surname>
<given-names>G. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Chinese karst geology and measures to prevent geohazards during shield tunnelling in karst region with caves</article-title>. <source>Nat. Hazards</source> <volume>77</volume>, <fpage>129</fpage>&#x2013;<lpage>152</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11069-014-1585-6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Q. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Han</surname>
<given-names>G. Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zeng</surname>
<given-names>W. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>X. C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Ranking method of interval numbers based on Boolean matrix</article-title>. <source>Control Decis.</source> <volume>31</volume> (<issue>4</issue>), <fpage>629</fpage>&#x2013;<lpage>634</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.13195/j.kzyjc.2015.0135</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>A multi-factor comprehensive risk assessment method of karst tunnels and its engineering application</article-title>. <source>Bull. Eng. Geol. Environ.</source> <volume>78</volume>, <fpage>1761</fpage>&#x2013;<lpage>1776</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10064-017-1214-1</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>T. Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>X. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Risk assessment model for water and mud inrush in deep and long tunnels based on normal grey cloud clustering method</article-title>. <source>KSCE. J. Civ. Eng.</source> <volume>22</volume>, <fpage>1991</fpage>&#x2013;<lpage>2001</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s12205-017-0553-6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Z. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>L. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017a</year>). <article-title>Unascertained measure model of water and mud inrush risk evaluation in karst tunnels and its engineering application</article-title>. <source>KSCE. J. Civ. Eng.</source> <volume>4</volume>, <fpage>1170</fpage>&#x2013;<lpage>1182</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s12205-016-1569-z</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>X. Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>P. X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>Z. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cheng</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017b</year>). <article-title>Identification of geological structure which induced heavy water and mud inrush in tunnel excavation: a case study on Lingjiao tunnel</article-title>. <source>Tunn. Undergr. Sp. Tech.</source> <volume>69</volume>, <fpage>203</fpage>&#x2013;<lpage>208</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.tust.2017.06.014</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>W. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dong</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Research on capability evaluation of equipment support based on comprehensive weighting method and cloud model</article-title>. <source>Command. Control Simul.</source> <volume>40</volume>, <fpage>69</fpage>&#x2013;<lpage>74</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3969/j.issn.1673-3819.2018.05.014</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lin</surname>
<given-names>C. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>Z. Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>L. P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>A new quantitative method for risk assessment of water inrush in karst tunnels based on variable weight function and improved cloud model</article-title>. <source>Tunn. Undergr. Sp. Tech.</source> <volume>95</volume>, <fpage>103136</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.tust.2019.103136</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jie</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhanwei</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Determination method of nonlinear membership function based on the fuzzy density means cluster</article-title>. <source>Res. J. Appl. Sci. Eng. Technol.</source> <volume>5</volume> (<issue>8</issue>), <fpage>2527</fpage>&#x2013;<lpage>2530</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.19026/rjaset.5.4691</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>W. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>J. Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Application on floor water inrush evaluation based on AHP variation coefficient method with GIS</article-title>. <source>Geotech. Geol. Eng.</source> <volume>36</volume>, <fpage>2799</fpage>&#x2013;<lpage>2808</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10706-018-0502-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lyu</surname>
<given-names>H. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>W. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>S. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Arulrajah</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Flood risk assessment in metro systems of megacities using a GIS-based modeling approach</article-title>. <source>Sci. Total Environ.</source> <volume>626</volume>, <fpage>1012</fpage>&#x2013;<lpage>1025</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.scitotenv.2018.01.138</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Duan</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>A global optimization-based method for the prediction of water inrush hazard from mining floor</article-title>. <source>Water</source> <volume>10</volume>, <fpage>1618</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/w10111618</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mehdi</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hossein</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Seyed</surname>
<given-names>Z. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ali</surname>
<given-names>R. I.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Assessment of flood hazard mapping in urban areas using entropy weighting method: a case study in Hamadan city, Iran</article-title>. <source>Acta. Geophys.</source> <volume>67</volume>, <fpage>1435</fpage>&#x2013;<lpage>1449</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11600-019-00342-x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Moore</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lodwick</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2003</year>). <article-title>Interval analysis and fuzzy set theory</article-title>. <source>Fuzzy Sets Syst.</source> <volume>135</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>5</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0165-0114(02)00246-4</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Perera</surname>
<given-names>E. N. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jayawardana</surname>
<given-names>D. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jayasinghe</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ranagalage</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Landslide vulnerability assessment based on entropy method: a case study from Kegalle district, Sri Lanka</article-title>. <source>Model. Earth Syst. Environ.</source> <volume>5</volume>, <fpage>1635</fpage>&#x2013;<lpage>1649</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40808-019-00615-w</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Saaty</surname>
<given-names>T. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2003</year>). <article-title>Decision-making with the AHP: why is the principal eigenvector necessary</article-title>. <source>Eur. J. Oper. Res.</source> <volume>145</volume>, <fpage>85</fpage>&#x2013;<lpage>91</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0377-2217(02)00227-8</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lin</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Uncertainty weight generation approach based on uncertainty comparison matrices</article-title>. <source>Appl. Math.</source> <volume>3</volume> (<issue>5</issue>), <fpage>499</fpage>&#x2013;<lpage>507</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.4236/am.2012.35075</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jing</surname>
<given-names>H. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>L. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Su</surname>
<given-names>H. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Luo</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Set pair analysis for risk assessment of water inrush in karst tunnels</article-title>. <source>Bull. Eng. Geol. Environ.</source> <volume>76</volume>, <fpage>1199</fpage>&#x2013;<lpage>1207</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10064-016-0918-y</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>K. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dong</surname>
<given-names>H. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>A normal cloud model-based method for risk assessment of water inrush and its application in a super-long tunnel constructed by a tunnel boring machine in the arid area of northwest China</article-title>. <source>Water</source> <volume>12</volume> (<issue>3</issue>), <fpage>644</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/w12030644</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>L. P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lin</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Z. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>C. l.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019a</year>). <article-title>Attribute recognition model for risk assessment of water inrush</article-title>. <source>Bull. Eng. Geol. Environ.</source> <volume>78</volume>, <fpage>1057</fpage>&#x2013;<lpage>1071</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10064-017-1159-4</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Z. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lin</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019b</year>). <article-title>Analysis of factors influencing floor water inrush in coal mines: a nonlinear fuzzy interval assessment method</article-title>. <source>Mine Water Environ.</source> <volume>38</volume>, <fpage>81</fpage>&#x2013;<lpage>92</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10230-018-00578-x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>Y. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>Z. Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Z. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feng</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wenqiang</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Minglei</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Seepage evolution characteristics and water inrush mechanism in collapse column under mining influence</article-title>. <source>Sci. Rep.</source> <volume>14</volume>, <fpage>5862</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41598-024-54180-z</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Z. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>L. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Risk assessment of water or mud inrush of karst tunnels based on analytic hierarchy process</article-title>. <source>Rock Soil Mech.</source> <volume>32</volume> (<issue>6</issue>), <fpage>1757</fpage>&#x2013;<lpage>1766</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s12182-011-0118-0</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>X. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Risk assessment model of tunnel water inrush based on improved attribute mathematical theory</article-title>. <source>J. Cent. South Univ.</source> <volume>25</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>379</fpage>&#x2013;<lpage>391</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11771-018-3744-5</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>S. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yan</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Risk identification on hydropower project using the IAHP and extension of TOPSIS methods under interval-valued fuzzy environment</article-title>. <source>Nat. Hazards</source> <volume>65</volume>, <fpage>359</fpage>&#x2013;<lpage>373</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11069-012-0367-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Z. Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>K. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Dynamic change characteristics of groundwater affected by super-long tunnel construction in the western mountainous area of China</article-title>. <source>Sustainability</source> <volume>11</volume>, <fpage>2329</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/su11082329</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>D. K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cui</surname>
<given-names>F. P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zeng</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Using random forest for the risk assessment of coal-floor water inrush in Panjiayao Coal Mine, northern China</article-title>. <source>Hydrogeology J.</source> <volume>26</volume>, <fpage>2327</fpage>&#x2013;<lpage>2340</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10040-018-1767-5</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>Y. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>X. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Du</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yao</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Location and flux discrimination of water inrush using its spreading process in underground coal mine</article-title>. <source>Saf. Sci.</source> <volume>124</volume>, <fpage>104566</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ssci.2019.104566</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>