基于粗糙集与模糊理论的公路隧道塌方风险评价

引发公路隧道塌方风险的因素较多、较复杂,准确地对公路隧道塌方风险进行评价是降低风险的有效途径。文中通过文献研究及专家调查,建立包含3个一级指标、8个二级指标的公路隧道塌方风险评价指标体系;基于粗糙集与层次分析法确定各评价指标综合权重,通过构造隶属度函数确定各评价指标的隶属度,引入模糊理论构建公路隧道塌方风险评价模型;结合某隧道工程进行实例研究,得出该工程中勘察设计风险、地质条件风险、施工风险等级分别为较低、较高、低,总体风险较低。     

山岭隧道塌方风险的集对分析方法

为了改进传统的隧道塌方风险分析方法,首先在深入研究山岭隧道塌方风险影响因素基础上确定出主要影响因素,并建立了隧道塌方风险的二级综合评价模型;然后针对各评价指标确定与不确定性信息并存的特点,引入集对分析理论,建立联系度评价矩阵,从同一、差异和对立3个方面全面刻画被评价指标与各风险等级的同一、对立程度;最后,考虑到各评价指标重要程度的不确定性、专家认知的局限性以及专家评价结果可信度的差异性,基于群组决策不确定型层次分析方法确定权重,进而建立山岭隧道塌方风险的集对分析方法。工程实例分析和计算表明：所建立的山岭隧道塌方风险集对分析方法可行、合理。     

理想点法在隧道塌方风险等级评价中的应用

隧道塌方是工程中常见的地质灾害,对其发生的可能性及其风险分级评价一直是工程界的难题之一。针对理想点法的基本原理,建立基于理想点法的隧道塌方风险等级评价模型。在综合考虑影响隧道塌方风险因素的基础上,选取岩石单轴饱和抗压强度等12个具有代表性的影响因素作为隧道塌方风险评价指标体系,根据既定体系确定相应的评价标准,建立一种新的隧道塌方风险评价模型。利用2个典型隧道样本对本文模型进行验证,评价结果与隧道塌方风险等级基本一致,与云模型理论得到的隧道塌方风险评价结果也相近,且该方法简单、直观、可操作性强。     

基于事故树的隧道塌方风险评估

基于隧道施工中常见安全事故原因的调查和分析,对隧道施工阶段常见风险因素和危险环境进行辨识,并采用事故树分析方法,建立隧道塌方事故树模型,对隧道施工塌方顶事件进行了定性和定量分析。最终得出隧道塌方26个基本事件的结构重要度序列以及隧道塌方事件概率重要度和临界重要度分析方法;通过工程实例分析发现,采取措施前后塌方的发生概率从0.006 225降至0.000 941。     

运用模糊综合评价法进行山岭隧道塌方风险评估

采用(概率×规模)对隧道塌方风险进行定义,建立隧道塌方风险评价模型,对风险因素进行量化,利用模糊数学建立各风险因素对于塌方概率和塌方规模的隶属函数,运用乘积标度法确定每个因素对塌方的影响权重,对隧道塌方风险的评估过程和方法进行详细的阐述,并在实际应用中进行了探讨。     

浅埋黏土层大跨度隧道施工技术与塌方风险分析

为了研究黏土层浅埋大断面隧道洞口施工的塌方风险,从围岩地质条件与隧道设计特点两个角度分析了依托隧道工程的洞口施工难点,并提出相应施工工法和加固措施。在隧道典型段落的掌子面采用地质雷达进行短距离超前地质预报,以预报结果为基础,再综合考虑隧道水文和地质条件、施工状态和隧道管理水平,选择了围岩级别、隧道埋深、地下水、开挖方式、隧道跨度与施工水平作为塌方风险评估因素。以100多座典型隧道的塌方事故资料作为依据,提炼塌方事故主要致灾因子及其发生频率,采用频数统计法计算各风险因素的客观权重,通过专家对风险因素评分与层次分析法计算和获取各因素的主观权重和分配权重,再通过工程中广泛使用的Karwowski模糊隶属度函数确定各风险因素不同风险等级的隶属度,以此构建权重矩阵与隶属度矩阵,计算出隧道塌方综合风险隶属度,根据最大隶属度原则确定塌方风险等级。最终形成了一套黏土层浅埋大断面隧道塌方风险评估模型,将塌方风险评估模型应用到依托工程大罗山隧道中,结果表明:隧道评估段塌方风险结果为IV级,属于危险级别;洞内实际开挖引起地表发生塌陷,围岩含水丰富,评估和开挖揭露的塌方风险等级具有较高的一致性,验证了该风险评估模型的可靠性和适用性。     

硬质围岩隧道控稳结构面初步分析及应用

为解决在硬质围岩隧道中快速连续施工,对连云港东疏港高速公路后云台山隧道塌方掉块进行全面系统地分析,探讨在硬质围岩隧道中塌方掉块的各种形式,说明控稳结构面的存在是塌方掉块产生的关键因素,并归纳提出控稳结构面预测方法。通过分析可知,利用控稳结构面预测方法配合超前地质预报手段,并采取有效加固围岩等措施能够预防和减少硬质围岩隧道塌方掉块事故的发生。     

近水平岩层隧道贯通段受力机理研究

采用理论分析和数值分析相结合的方法,基于实际隧道塌方实例,利用ANSYS软件建立隧道贯通段开挖三维模型,分析水平岩层隧道在施工过程中围岩以及支护结构的受力、变形规律,同时深入分析隧道贯通段塌方产生的力学机理和地下水、爆破振动、空间效应和施工等影响因素。研究成果可为深埋隧道现场判断隧道贯通塌方起因和预测隧道塌方等提供参考。     

基于模糊层次和后果当量法的隧道塌方风险评估

为了能够给具有较长的建设周期和一定施工风险的山岭铁路隧道施工提供必要的安全保障,减少隧道开挖过程中塌方等事故的发生,根据山岭铁路隧道施工塌方特点,依托成昆铁路邓家湾隧道,采用模糊层次综合分析法确定塌方风险影响因素的判断矩阵、权重及隶属度,引用风险后果当量估计法建立风险事故后果评估模型,2种分析方法相结合,构建出一种可以用于评估事故发生概率的模型。[JP+2]根据铁路相关管理规定和风险评估相关规定,对其危险等级进行具体划分,得出模糊层次综合分析法和后果当量估计法相结合的评估方法与隧道实际开挖情况吻合程度较高,可以作为塌方风险的有效评估模型应用于山岭铁路隧道施工中。     

阳洞滩Ⅱ号隧道左线施工突涌水与塌方的风险评价及控制

在不良地质隧道隧道施工过程中,突水涌水、塌方是最常见、危害最大的风险事故。怀通高速公路阳洞滩II号江隧道,洞口段埋深浅,且多为强风化砂质板岩,为国内外隧道施工难度之最。建立的模糊综合层次评估模型,评价料阳洞滩II号江隧道突水涌水、塌方风险,得出了洞口段的突水涌水、塌方风险等级。在此基础上,提出了风险控制技术措施,为隧道的安全施工提供了技术保障。     

基于模糊层次与改进集对分析的公格尔隧道施工风险评估

利用模糊层次分析理论建立G314公格尔隧道风险等级评价指标的权重求解模型,结合改进集对分析方法建立公格尔隧道施工风险评估模型,解决了以往评估方法中隧道施工风险评价指标因素相互孤立、评价结果难以量化的问题。公格尔隧道施工风险评价应用表明:模糊层次与改进集对分析耦合模型评价方法可行,评价结果可信,建模过程直观简便。     

小净距大跨度城市隧道施工风险的控制

广安翠屏山小净距大跨度城市隧道是国内首次在施工阶段对塌方进行系统的风险管理并取得明显成效的隧道。施工中根据揭示的隧道地质变异情况与设计施工情况识别出可能导致塌方的风险因素,建立相应的风险指标体系,综合运用层次分析法与专家调查法,计算出各风险因素的影响程度值,再采取风险应对措施,制定应急预案,同时降低塌方风险发生的概率及后果。最终达到缩短工期、降低投资和避免工程事故发生的目的,从而实现有效的风险管理。     

盾构隧道施工灾害风险评估系统研究

盾构隧道施工中存在诸多不可预见风险因素,盾构隧道灾害风险的分析与评估研究是灾害预防和紧急治理的有效手段之一。本文在分析盾构隧道施工期常见的15种典型灾害的特点基础上,引入基于风险值的风险分析模型和基于风险指标的风险评价模型,对盾构隧道施工期的灾害潜在损失进行了定量评价,得到了盾构隧道灾害风险的规律。然后运用得到的规律对盾构隧道的灾害风险进行了综合评价,并在此基础上开发了盾构隧道施工灾害风险评估系统。旨在为盾构隧道施工灾害风险控制提供参考。     

基于PCBN模型盾构下穿既有隧道施工安全风险评价

为更全面准确地评估盾构下穿既有隧道施工过程中的相互作用风险,提出一种基于Pair-Copula贝叶斯(Pair-Copula Bayesian network,PCBN)模型的盾构下穿既有隧道施工风险评价方法。建立一套较为完善的盾构下穿既有隧道施工风险评价体系,将贝叶斯网络模型的不确定推理与Pair-Copula理论对于相关性的处理优势相结合,构建盾构下穿既有隧道施工风险评价PCBN模型,实现风险因素复杂依赖关系精确建模和评价,为盾构近接施工安全分析和管控提供有效方法。依托于武汉某隧道下穿工程进行实例分析,基于所提出的PCBN模型进行风险分析和指标相关性分析,确定工程的施工风险状态以及与施工风险相关性较高的关键风险因素,验证了本研究提出的评价方法的有效性和合理性。     

基于BP神经网络方法的岩溶隧道突涌水风险预测

为了准确预测岩溶隧道突涌水风险等级,以降低隧道施工过程中突涌水事故的风险,在参考相关文献的基础上,统计研究及综合分析岩溶隧道水文地质条件,选取不良地质、地层岩性、地下水位、地形地貌、岩层倾角和围岩裂隙6个主要因素作为岩溶隧道突涌水风险评价指标。在不同水文地质条件下,影响因素的权重有较大差异,为避开影响因素权重分析,运用BP神经网络方法对岩溶隧道突涌水风险进行评估。在对突涌水风险评估基础上,结合超前地质预报,优化隧道施工开挖支护方案。在工程应用中,运用BP神经网络方法,对某隧道进行突涌水风险评估,结果与实际施工情况较一致,并结合超前预报提出合理的支护方案,避免了隧道突涌水事故的发生,以期为岩溶隧道突涌水风险预测提供借鉴。     

基于粗糙集和云模型的隧道施工过程动态风险评估

综合考虑隧道工程的实际地质情况及施工量测体系,选取净空收敛、拱顶沉降、围岩压力、岩石单轴抗压强度和地下水等5个因素作为隧道施工过程中动态风险评价指标。采用粗糙集理论确定指标权重,基于云模型基本原理,建立了隧道新奥法施工过程动态风险评估模型。该模型可以将施工量测数据量化为动态指标,并随隧道的开挖进行动态风险评估。工程应用结果表明,该模型的评价结果与实际开挖情况相吻合,对后期的隧道施工起到了较好的指导作用。     

隧道施工技术风险评估及风险控制措施研究

国内外隧道发生的多起施工事故引起了人们对隧道施工技术风险问题的关注,总结出应从风险管理的角度对隧道施工技术风险进行综合评价。通过对隧道施工过程分析,从开挖、支护和环境保护等各方面选取了15项对隧道施工过程影响较大的因素作为评价指标,建立了隧道施工技术风险的评价的层次结构,运用层次分析法和模糊综合评价法的相关理论建立了一整套适用于隧道施工技术风险的评估模型。从西钟岭隧道施工技术风险评估的计算结果可以看出,该模型具有较好的适应性,可为类似工程的风险分析提供参考,结合西钟岭隧道的实际工程条件,提出了该隧道施工风险的控制措施。     

考虑超前支护作用效应的围岩-支护相互作用机制研究

隧道支护结构参数的合理性设计是隧道建设安全经济性的重要保证,而围岩-支护相互作用机制是隧道支护结构设计的核心问题。基于开挖面空间效应的等效力学模型,引入超前支护对开挖面空间效应的影响,建立超前支护、隧道支护-围岩耦合作用模型,得到支护结构与围岩动态相互作用的全过程解析。通过计算实例分析,主要得到如下结论:1)从控制隧道围岩变形角度分析,超前支护、隧道支护均可有效控制隧道围岩变形,说明控制隧道围岩变形不仅要重视隧道支护结构的作用,同时也要考虑超前支护结构的作用; 2)当隧道围岩变形量控制到一定程度时,可通过同时调节超前支护参数和隧道支护参数来达到预期的变形控制效果。     

隧道施工中地表沉降致险因素识别机制研究

随着我国隧道施工项目数量持续增加,施工安全风险的识别与预警成为重要课题。其中盾构法施工所引起的地表沉降风险是施工作业中常见风险之一,如何实时识别地表沉降的关键致险因素并进行风险预警,是降低沉降风险的重要举措。基于此,提出基于层次聚类的地下隧道施工中地表沉降致险因素聚类机制:即利用故障树识别致险因素,通过聚类划分风险类别,再结合偏相关系数法得出风险指数,从而准确识别关键致险因素;并将该机制运用于隧道工程项目中,根据施工现场监测数据实时更新风险评估结果,验证该方法的有效性及准确性;此外,基于Shiny和Shinyapp. io开发地表沉降致险因素类风险评级平台,实现聚类分析及风险核算的自动化,提高风险管理控制的应用性与操作性。     

基于物元可拓模型的改扩建隧道施工安全风险评估

为预防改扩建隧道施工发生安全事故,提高改扩建隧道施工安全风险控制能力,以新建后祠隧道坍塌风险事件为例,进行施工安全风险评估。根据现有研究成果和工程实际情况,建立改扩建隧道施工安全指标体系,利用物元可拓模型确定各指标关联度、利用熵权法计算指标的权重,分别对风险发生的可能性和风险严重程度进行综合评价,最后利用风险矩阵法判别风险等级。将该评价方法应用于新建后祠隧道施工风险评估中,结果表明： 基于可拓理论和风险矩阵的评估方法对改扩建隧道施工安全风险评估具有一定的适用性。