基于可变模糊集理论的铁路隧道塌方风险评价

为准确预测铁路隧道塌方风险等级,避免塌方事故的发生,建立铁路隧道塌方风险评价可变模糊集理论模型.从工程地质、勘察设计、施工技术与管理3方面分析隧道塌方的风险因素,建立共10个2级评价指标的铁路隧道塌方风险评价指标体系,分别运用改进G2法和改进CRITIC法对评价指标进行主、客观赋权,运用博弈论组合赋权法对权重分配结果进行优化,通过可变模糊评价法结合岩山隧道工程实例验证评价模型可行性.研究结果表明:岩山隧道各区段塌方风险等级均在2级与3级之间,隧道整体风险在中等风险与高等风险之间,评价结果与工程实际情况吻合,说明该模型在铁路隧道塌方风险评价具有一定适用性.     

长大隧道建设与运营安全致灾风险评估综述

随着我国长大、特大隧道不断涌现，隧道工程建设高速发展，而隧道风险评估领域研究稍显滞后，影响精品化隧道工程与高质量发展。对国内外长大隧道建设与运营阶段风险评估现状开展综述研究，从单因素评价法到多因素评价法对风险评估方法进行介绍及优缺点评价，并针对隧道建设阶段涌水、塌方、岩爆等风险，阐述单因素风险评估现状。同时介绍目前主要的风险评估方法，包括(模糊)层次分析法、贝叶斯网络法、神经网络法，并对不同方法进行简要评价。最后，就目前隧道领域风险评估进行总结，对该领域未来发展提供建议，以期为该领域工程和研究人员提供一定参考。     

PCA-PNN模型在铁路隧道围岩安全性预测评价中的应用

为客观评价隧道围岩安全状态,结合围岩岩体结构及地质特征等影响因素,建立影响隧道围岩安全的各指标因素。用主成分分析PCA法应用MATLAB软件对建立的指标因素进行主成分提取。将分析后所得的主成分作为概率神经网络PNN的输入向量,构建隧道围岩安全性预测评价模型。运用PCA-PNN模型对张吉怀铁路兰新乡隧道围岩进行安全性预测评价,得出各样本的围岩安全状况与现场情况相吻合,评价结果切合实际并与TOPSIS法评价结果基本相符。该评价模型简单可操作,预测评价结果对隧道施工有一定的指导意义,可应用于隧道围岩安全性预测评价研究中。     

新建隧道双侧近接既有隧道施工风险评价研究

研究目的:浦梅铁路新建隧道双侧近接既有浅埋偏压隧道工程的不良地质问题突出,近接形式独特,施工风险影响因素复杂多样。为合理评价近接既有隧道工程的施工风险,本文对经典可拓法进行改进,提出专门针对新建隧道双侧近接既有隧道工程的施工风险评价模型,并以浦梅铁路双侧近接段作为算例进行验证。研究结论:(1)在经典可拓法的基础上引入层次分析法进行权重计算,并通过距离函数确定评价指标的综合权重,可提高评估结果的合理性;(2)建立了完整的新建隧道双侧近接既有隧道施工风险评价模型,构建了对应的风险评价指标体系,通过关联函数和综合权重实现施工风险等级评定;(3)利用建立的评价模型对浦梅铁路双侧近接工程实例进行风险评价,得出其施工风险等级为3. 4级,属于"高度风险"偏向"极高风险";(4)本研究结果可为新建隧道双侧近接既有隧道风险评价提供借鉴。     

隧道渗漏水病害等级评价体系研究

研究目的:隧道渗漏水是隧道运营中的主要地质灾害之一,为了更好地预防渗漏水的发生,以及运营阶段的渗漏水病害治理,本文系统性提出了"隧道渗漏水病害发生可能性等级预测——运营隧道渗漏水病害等级评价——现场实测资料评价渗漏水病害等级"的思路,为隧道渗漏水病害分级预测、评价提供一条新思路。研究结论:采用不同的随机性数学方法建立了渗漏水病害发生可能性等级预测、运营隧道渗漏水病害等级评价的模型,并进行了模型的实例应用研究。结果表明马氏距离法预测隧道渗漏水的等级,BP神经网络方法和模糊综合评价法评价渗漏水等级与现场资料实测的评价等级一致。     

基于层次-熵值组合法的越江地铁隧道防水可靠性评价

隧道透水是越江地铁工程建设与运营中面临的主要安全隐患,探明越江地铁防水可靠性对保障地铁隧道运营安全至关重要。采用层次-熵值组合法与模糊综合评价法,对地铁隧道透水灾害风险因子进行汇总分析,得出越江地铁隧道运营期防水可靠性评价模型;并以武汉地铁2号线为例,对该隧道工程运营期防水可靠性进行风险评价,得出隧道运营安全等级,并提出相应控制措施。结论认为,层次-熵值组合法综合考虑主观性与客观性,所得指标权重更加科学,构建的越江地铁隧道运营期防水可靠性风险评价模型适用性好;其中,管片拼接质量、地基承载力和结构抗渗等级为系统安全关键节点。研究成果为越江地铁隧道防水可靠性评价提供理论支持。     

缓倾岩层隧道施工风险评估研究

基于熵法、模糊综合评价法,并结合离散元数值模拟方法,对缓倾岩层隧道的施工风险评价与对策进行研究。通过回顾相关文献,建立针对缓倾岩层隧道的施工风险评价指标体系,将熵法和模糊综合评价法运用到风险评价中,结合离散元数值模拟软件3DEC判断围岩及支护系统的稳定性,为风险评估提供依据。根据风险评估结果提出相应的风险规避对策。实践表明,针对缓倾岩层隧道建立的指标体系和评估方法,结合定量数值模型分析,有效提高评估施工风险的可靠程度与支护设计的针对性及有效性,以期减少安全事故。     

基于未确知测度理论的隧道施工瓦斯灾害风险评价

选取煤层厚度、煤层瓦斯含量、回风流平均瓦斯浓度、相对瓦斯涌出量、岩石类型、连通封闭性、深度值、隧道跨度、隧道长度、通风风速和涌水量等11项瓦斯灾害指标作为隧道施工瓦斯灾害风险评价指标体系,并建立各指标的等级标准。将序关系分析法(G1)和反熵权法(AEW)运用拉格朗日乘子法确定组合权重,构建各指标的单指标测度函数,并计算出各指标的综合测度评价向量。为了优化未确知测度置信度识别准则,引进集对分析(SPA)关联系数确定各隧道的瓦斯灾害风险等级。并对24个瓦斯隧道进行瓦斯灾害评价,并和FDA法评价结果和现场实测结果进行对比,精度达到91.7%,基本符合实际情况,表明了该评价方法合理有效,可为隧道施工瓦斯灾害评价提供理论参考。     

基于AHP_熵权法的铁路隧道单双洞选型决策研究

研究目的:单双洞选型是铁路隧道结构设计的前提条件。为更加科学合理地对铁路隧道单双洞选型进行决策,在明确铁路隧道单双洞选型影响因素的基础上,建立铁路隧道单双洞选型决策指标体系,利用AHP_熵权法计算指标权重,并结合模糊综合评价方法制定指标评价标准。研究结论:(1)在AHP法的基础上,借用传递熵的理念评价了专家意见的优劣程度,提高了权重计算结果的客观性;(2)建立了推荐使用单洞双线、单双洞均可、推荐使用双洞单线3类指标情况,采用5个程度符合值语言确定指标隶属度,并利用模糊综合评价方法确定决策结果;(3)以川藏铁路朱岗山隧道为研究对象,对所建立的决策体系及评价标准进行应用及验证,决策结果与工程实际情况较为吻合,证明所提出的铁路隧道单双洞决策体系可以用于隧道单双洞初步选型,结果合理、可信。     

软弱围岩隧道CRD法施工围岩稳定性评价指标研究

通过对新建铁路巴准线上十几座软弱围岩隧道CRD法施工过程中的现场监控量测,获取隧道围岩拱顶沉降和周边收敛数据,运用Matlab对监测数据进行统计分析,发现隧道施工过程中围岩变形特性,得到围岩变形稳定时拱顶沉降值和周边收敛值,以此确定软弱围岩隧道CRD法施工阶段围岩稳定性评价指标,可为同类隧道施工围岩稳定性评价提供参考。     

长大公路隧道运营安全综合评价研究

为提升长大公路隧道安全运营潜势,根据隧道运营环境特点,提出分段评价思想,运用Delphi法建立了隧道各区段运营安全综合评价指标体系,运用乘积标度法分别确定了各指标权重;根据模糊综合评价理论,提出了适用于长大公路隧道的主、客观相结合,定量分析为主的综合评价方法,并且建立了基于评价结果的响应机制。最后,通过某特长隧道的实践验证,表明该综合评价方法能够真实地反映出隧道运营安全态势,而建立的响应机制也能合理地评判评价结果。     

改进CRD方案施工过程围岩安全稳定性分析

将有限元强度折减法应用于隧道工程围岩稳定性的分析,对改进的CRD法施工阶段围岩的安全、稳定性进行深入研究。结合哈大客运专线笔架山浅埋隧道改进CRD法施工方案,考虑围岩–结构的相互作用,应用有限元软件ANSYS动态分析施工过程中围岩的安全系数,通过等效塑性应变参数研究隧道的失稳形式。研究结果表明:有限元强度折减法可有效应用于隧道开挖阶段的安全定量评估。     

地铁盾构进出工作井的施工风险

进出工作井是盾构法施工中的一个事故多发环节.以上海轨道交通9号线1期桂林路站至宜山路站区间隧道工程为依托,采用层次分析法建立风险指标体系,基于多层次模糊综合评判模型进行风险评估,得到盾构进出工作井的主要环节的风险因素、风险等级及风险的模糊分布,结论对指导实际施工、保护周围环境、规范施工管理、减少社会及经济损失均有参考意义.     

基于Burgers蠕变模型的圆形隧道内力分析方法对比研究

以高黎贡山TBM施工的特定段圆形隧道为工程对象,基于围岩蠕变的Burgers模型,提出了隧道衬砌内力计算的地层结构分析法和荷载结构分析法,对比研究两种分析方法的异同点和特点,得出以下结论:(1)地层结构分析法能模拟地层自重应力及其重分布、隧道开挖和支护效应,并能通过蠕变的非线性迭代获得隧道衬砌内力结果,在隧道开挖后围岩蠕变的整个过程中,模拟精度较高,但计算耗时稍长;(2)荷载结构分析法不能考虑地层自重应力以及隧道开挖支护效应,建模相对简单,计算耗时短,但计算前需准备等效节点荷载,对蠕变早期的模拟精度相对较差,对蠕变中后期的模拟结果与地层结构分析法较为一致;(3)综合考虑各种因素,建议围岩蠕变下的隧道衬砌内力分析优先选用地层结构分析法。     

基于椭圆拟合的隧道点云数据去噪方法

针对地铁隧道这一狭长密闭环境,激光雷达相较于传统隧道形变检测方法具有显著优势。由于受环境以及隧道中安装的大量设备的影响,数据中会包含大量噪声点,无法得到隧道完整内表壁数据,从而影响到数据在形变检测及三维建模等方面的应用。结合最小二乘法和拉格朗日乘数法对隧道点云模型进行椭圆拟合,并将其应用于圆形隧道点云滤波,利用各区域数据对隧道形变进行检测。对滤波结果的精度评定及其有效性分析表明,此算法针对隧道点云数据的滤波具有良好效果及稳定性。     

隐式中墙连拱隧道平行中隔壁工法设计与分析

分析连拱隧道工法研究现状和趋势,结合隐式中墙复合式连拱隧道[1-2]结构形式,提出一种新的连拱隧道施工方法—平行中隔壁法,其无需中墙临时支护,预留岩体保护中墙,减小对环境的影响,大幅提高连拱隧道的施工效率,实现连拱隧道的快捷施工。对平行中隔壁法进行详细设计与分析,并对其进行数值模拟。结果表明:平行中隔壁法可保证隐式中墙复合式连拱隧道施工安全,各上台阶步序开挖和拆撑为控制竖向变形的关键工序,左洞拱腰与中墙连接处和左洞仰拱与中墙连接处是初期支护的安全控制点。     

双线公路隧道下穿铁路隧道不同施工工法理论研究

针对新建隧道下穿既有铁路隧道施工安全性问题,基于有限元摩尔库伦原理对不同施工工法的三维隧道交叉模型进行模拟分析。对比分析CD法、CRD法和双侧壁导坑法的新建公路隧道下穿既有铁路隧道引起的公路隧道施工不同部位稳定性演变和运营铁路隧道沉降变化,以期为类似工程提供借鉴作用。研究结果表明:对于自身隧道开挖,双侧壁导坑法在控制拱顶沉降具有一定优势,但在水平收敛上CRD法效果最好,其次是双侧壁导坑法。不同工法对既有铁路隧道的沉降影响不同,采用双侧壁导坑法公路隧道施工对既有铁路隧道的沉降影响最小,且不建议在交叉隧道处采用CD法进行施工。     

铁路隧道震害评估中标度法及权重值的确定研究

基于层次分析法原理,建立了铁路隧道结构构造和常见震害形式的层次模型,通过采用1-9标度法、9/9-9/1分数标度法、10/10-18/2分数标度法、20/2~28/2指数标度法、90/8~98/8指数标度法等5种方法分别构建判断矩阵,借助Matlab软件求最大特征值λmax后,运用计算一致性指标(CI)和平均随机一致性指标(RI),得出计算一致性比例CR指标值,对5种常用权重值计算方法的适用性进行检验。研究表明:在铁路隧道地震灾害损失定量评估时,采用9/9~9/1分数标度法计算权重值较为快速、准确、合理、便捷,可作为铁路隧道灾害定量损失评估权重值的计算依据。     

铁路岩溶隧道综合超前地质预报方法应用与实践

沪昆高铁朱砂堡隧道不良地质问题及特殊岩土分布较多,特别是岩溶问题较为突出。通过隧道介质物性特点分析和常见物探超前预报方法适宜性对比评价,提出"以地质分析为核心,综合物探与地质分析相结合,洞内外结合,长短预报相结合"的综合预报,建立超前地质预报综合方法体系。对隧道中岩体破碎、富水情况、溶洞等不良地质情况,应用合理的预报方法及工作流程,结合相关的地质参数和物探参数结果,建立综合分析评价体系,对不良地质情况进行综合预报,结合开挖验证预报结果的准确性。通过朱砂堡隧道工程实例表明此预报成功率达到80%,并在开挖过程中未发生坍塌或突水突泥事件,获得良好的预报效果,确保施工安全,取得较好的经济效益。