基于突变理论的山岭隧道塌方风险预测

为建立隧道施工穿越冲沟段塌方风险的预测模型,统计分析了200例隧道塌方事故,总结出影响隧道塌方的11大风险因素,将各因素归纳为工程地质、水文地质、勘察设计施工等三大指标,并对其进行分解,建立山岭隧道的塌方风险评价体系,利用突变理论对隧道塌方风险进行风险评估.应用该模型对某隧道施工穿越冲沟地段进行塌方风险预测,结果能较好反映该工程实际情况,研究成果能够为类似隧道工程塌方风险管理提供依据.     

层次分析法在工程成本风险分析中的应用

施工过程中存在着各种各样可能导致工程成本超支的风险因素，用层次分析法分析了工程成本形成过程中潜在的风险因素发生的可能性及其影响程度，建立了新的风险分析系统模型，对风险发生的概率和风险造成的严重程度进行了全面的估计和预测，并通过工程实例证明其实用性。     

城市隧道施工风险指数法评估

城市隧道工程具有工程地质条件差、地面建筑结构变形影响敏感、地下管网错综复杂、管理难度大、潜在风险因素多等特点,极易引起塌方、地面沉陷、上部建筑结构开裂乃至倒塌等工程事故,施工风险大,需要进行专业风险评估分析.通过建立城市隧道施工力学模型,设计正交仿真试验方案,计算隧道施工地表沉降值,并采用层次分析理论计算隧道施工各因素水平对风险综合指标的影响权重,在此基础上针对胶州湾隧道接线工程,给出不同工况下隧道施工风险指数值及风险等级.工程实践表明,该风险评估方法对隧道施工风险管理具有重要的理论指导意义和实践应用价值.     

钻爆法施工隧道塌方风险量化评估模型及其应用

受地质条件和施工等因素的影响,钻爆法施工中塌方事故频频出现,造成人员伤亡、机械损坏、工期延误等不良后果。目前的风险评估方法多以定性为主,难以继续满足隧道安全风险管理的需要。根据风险定义,考虑围岩物理力学参数的变异性,应用Monte-Carlo方法和数值分析实现隧道塌方发生概率的定量化分析,并基于普氏平衡拱理论实现隧道塌方规模的定量化预测;结合施工人员、机械的时空分布特征及其易损性实现人员伤亡风险、工期延误风险和经济损失风险的定量化计算;利用ALARP原则和F-N曲线建立可量化的风险接受准则,实现塌方风险的定量化评估。结合工程案例,验证了模型在隧道等地下工程塌方风险定量化评估中的适用性。     

隧道信息化施工地质灾害预警预报技术研究

在岩溶强发育地区隧道信息化施工过程中,存在涌水涌泥、塌方等地质灾害的高风险,给施工安全带来了重大灾难和无法估计的经济损失．本文在高风险岩溶隧道地质灾害综合预警预报方法研究的基础上,结合隧道超前地质预报“三结合”原则,利用综合超前地质预报技术对隧道开挖前的地质灾害进行综合预报,利用监控量测技术对隧道开挖后的围岩因大变形而导致的地质灾害事故进行预警,以高风险特长岩溶隧道为例,将超前预报和监控量测相结合对高风险岩溶隧道地质灾害,如大型塌方、涌水涌泥等地质灾害进行了成功的预报预警,避免了人员伤亡和重大经济损失．所采用的灾害预报技术手段和所提出的预警机制及方法及对类似工程具有一定的借鉴与指导意义．     

大断面浅埋公路隧道进口段施工风险评估及控制

为有效识别大断面浅埋公路隧道进口段施工过程中的风险因素,规避和控制易发生的安全风险事件,以某高速公路隧道进口段为研究对象,对进口段施工进行了风险评估.依据隧道进口段地质条件、施工工法及设计图纸,通过专家调查法对隧道进口段施工进行了风险辨识.采用层次分析法对识别出的风险源进行了风险因素重要性排序.在此基础上给出了大断面浅埋公路隧道进口段施工的风险控制措施.研究结果表明:大断面浅埋公路隧道进口段施工风险因素为洞口段埋深、断面大小、围岩条件、支护参数、施工工法、降雨及地下水;在各风险因素中围岩条件对施工风险的影响最大,其次为施工工法.     

油库安全分析中事故树基本事件概率的模糊化

评价油库安全的方法有很多,因为引起事故的因素具有不确定性,所以传统的评价方法有其自身的 局限性。模糊综合分析法是一种将危险因素的不确定性模糊后量化进行评价的方法,这种方法被大量应用于安全 评价体系当中。以往的模糊分析通常用于系统安全性的评价上,通过专家打分可以直观地了解油库的安全等级,评 价方式简单。事故树定量分析法是一种有效的分析方法,其难点在于因基本事件发生概率的统计资料不充足而难 以确定。事故树定量分析法对基本事件发生的可能性进行模糊分析,将得到的可能性等级量化后再用于实际计算。 这种方法具有评价方式简单直观的特点,量化分析后比以往方式更具有实际意义。     

山区隧道垭口段围岩稳定性研究

山区高速公路长大隧道往往要穿越多个垭口。垭口地区隧道常常埋深较浅,地质条件复杂,地下水发育,因此隧道施工中容易发生塌方事故。建设中的十漫高速公路,地处两郧断裂带穿越地区。本文结合其最长的隧道———二道垭隧道施工中的塌方事故,分析了垭口不良地质条件对隧道围岩稳定性的影响,介绍了治理垭口地段隧道塌方的具体措施,提出了做好地质超前预报、防止垭口地段隧道塌方的建议。本文工作不仅对该隧道其他垭口处的施工有指导意义,同时也可为其他山区长大隧道的建设提供参考。     

基于模糊层次分析法的瓦斯隧道施工安全风险评估

以安平瓦斯隧道工程为例,采用模糊层次分析法,结合专家意见建立了瓦斯隧道施工安全的层次结构模型,计算了各级指标的权重,再利用模糊综合评价法和专家打分,对指标体系中的各类风险因素及整体进行安全等级评判。结果表明安平瓦斯隧道危险等级为第三级,主要风险有害因素有通风系统风险、人员身体状况和业务素质、安全意识、安全监测系统、消防系统等,根据该评价结果,制定相应的控制措施,减少施工过程中的损失。借助定性和定量的方法评价瓦斯隧道风险评级指标和相应的施工风险,使评价过程和结果更合理、科学。     

TSP在岩溶区山岭隧道预报中的应用研究

岩溶隧道水文和工程地质条件复杂多变,难以在勘察阶段探明可能引发施工期地质灾害的不良地质体的具体位置、规模和性质,为了避免因盲目施工而造成的突水、涌泥和塌方等事故的发生,迫切需要对施工期的隧道超前地质预报进行研究,TSP隧道地震预报系统可以有效预报掌子面前方100～150m以内地质体的位置、规模和性质．采用TSP超前地质预报技术对岩溶隧道进行探测,并对多个成功预报实例进行深入分析,归纳了溶洞和暗河等在TSP中的具体反映,总结出洞穴和暗河的判识规律,对类似地质奈件下的超前地质预报工作具有一定的指导意义．     

Post-failure behavior of tunnel heading collapse by MPM simulation

Tunnel collapse presents a serious threat to the safety of urban construction. The traditional approach adopted to assess this risk is to evaluate the factor of safety against failure. However, this analysis only determines on whether the tunnel will collapse or not, and does not provide information on the magnitude of the post-failure behavior(for example, catastrophic or progressive) if the tunnel collapse occurs. In this study, a meshless method based on the material point method(MPM) was used to investigate the post-failure behavior of tunnel heading collapse in two-dimensional plane-strain conditions. The capability and accuracy of MPM were verified by comparing the elicited results to centrifuge test data and to analytical solutions obtained from limit state methods. MPM simulations were conducted at different soil conditions(clay or sand) and profiles(homogenous or linear increasing strength) as well as at different tunnel geometries(i.e. tunnel depth and unlined length). The differences in the post-failure behavior and mechanisms are examined and reported.     

地铁工程建设项目耐久性失效风险研究

对影响地铁工程结构（隧道、站台、连续墙等）耐久性风险因素进行归纳,并对主要风险因素的作用机理及影响方式作了详细分析.在此基础上,提出了一套分析、评价和计算耐久性风险的研究方法.以层次分析法为例,提出了对各风险因素进行分级排序的具体方法,以此探讨各主要因素对耐久性失效风险的影响程度,进而可取得地下结构耐久性失效风险分析的量化指标.最后研究了按照蒙特卡罗法进行结构耐久性失效定量计算的方法.     

黄土地裂缝区地铁隧道暗挖施工塌方机理及处治措施

依托西安地铁3号线近接地裂缝区域的某暗挖隧道施工塌方案例,对引起坍塌的水文地质、施工行为诱因进行了分析。通过离散元软件进一步模拟隧道坍塌过程,发现隧道上部初支结构加速了“力链”的形成。在塌方案例中,通过一系列处治措施保证了土层结构安全,未引发次生灾害。现场监测数据有效地验证了险情处治方案的有效性。研究结果表明：地表降水为塌方重要诱因,软弱地层隧道暗挖时应保证隧道结构尽快成环,并确保底部土体的稳定。     

降雨作用下浅埋隧道松散围岩塌方机制

为揭示降雨作用下浅埋隧道松散围岩塌方机制,基于突变理论,建立浅埋隧道塌方的尖点突变模型.考虑不同本构关系的隧道围岩组合,分别推导双层应变软化介质、单层应变硬化介质及应变软化介质组合的围岩失稳力学判据,分析诱发塌方的主要影响因素,揭示雨水入渗作用下浅埋隧道塌方机理.以马鞍山隧道为工程案例,运用地表沉降监测数据进行浅埋隧道塌方突变预测.研究表明,浅埋隧道塌方力学判据可有效用于塌方机制分析,用地表沉降数据预测浅埋隧道松散围岩塌方更为合理和符合实际.     

岩溶隧道施工风险评价与突水灾害防治技术研究

基于我国西南山区修建隧道工程中常会遇到岩溶和不良地质条件,施工中经常出现无法预料的地质灾害,如突水、突泥、坍塌等,造成极大的安全隐患等问题.以湖北沪蓉西高速公路乌池坝隧道为工程背景,通过系统的补充地质调查和地质分析,探讨了隧道的岩溶发育规律,综合考虑岩组岩性、地质构造、地下水位和预计涌水量等因素,对隧道岩溶突水突泥的风险进行了分段评价,初步提出了岩溶隧道四级风险评价体系,在风险分级的基础上,对不同风险段超前地质预报方案进行了设计,并根据预报情况制定灾害防治措施,该研究对于高风险岩溶隧道的灾害防治具有一定的意义.     

平顶隧道下穿人防隧道的影响研究

以青岛某段新建平顶隧道下穿"回字形"既有人防隧道为例,采用三维有限元方法对此段隧道的三导洞开挖方式进行数值模拟.开挖过程中引起的人防隧道变形,严重时可能导致地层倒塌,与此同时,由于受既有人防隧道的影响,新建隧道的衬砌可能会受到受力及变形影响、对此进行分析,为设计与施工提出合理建议,也为类似工程施工提供参考.     

基于AHP-模糊综合评判的 岩溶隧道施工风险性评价

岩溶隧道施工受岩体质量、地下水和开挖方法等多种因素影响。为评价岩溶区隧道施工风险,将影响因素分成3个类别和10个因子,并基于层次分析法和模糊数学建立了二级综合评判模型。通过选取梯形分布的隶属函数确定各种因素在不同风险等级中的隶属度,并以四川省某特长隧道为计算实例,计算分析出该工程的施工风险性。与超前预报结果进行对比分析发现,评估结果较为一致,表明该评价结果可以为施工作业提供一定的依据。     

软弱破碎围岩深埋隧道拱顶渐进性塌方机理及控制

隧道拱顶塌方事故是近年来隧道施工中造成重大人员伤亡的主要事故类型,危害极大,因此必须掌握隧道拱顶塌方发生机理和演化规律、制定科学有效的控制对策,为塌方事故的防治提供依据。基于上限变分法,建立深埋地层中隧道拱顶塌方模型,研究隧道拱顶塌方范围及其影响因素,进一步建立软弱破碎围岩隧道拱顶渐进性塌方模型,推导渐进性塌方范围全过程曲线,并与模型试验结果进行对比。据此提出了拱顶塌方事故的安全性控制措施,揭示预控制、过程控制两类措施下拱顶塌方安全性控制机理和承载特性,提出支护措施的围岩荷载确定方法。结果表明：隧道塌方宽度L随着初始粘聚力c0和单轴抗拉强度σt的增大而增大,随着重度γ和非线性系数m的增大而减小;隧道塌方高度h1随着抗拉强度σt和非线性系数m的增大而增大,随着初始粘聚力c0和围岩重度γ的增大而减小;基于渐进性塌方过程中围岩物理力学参数逐渐减弱的特性,建立了考虑围岩粘聚力和抗拉强度衰减的隧道拱顶渐进性塌方模型;根据控制机理和目标,将拱顶塌方控制措施分为预控制措施和过程控制措施;围岩的形变荷载和总荷载随着塌方荷载的增大而增大。相关研究成果将为隧道拱顶塌方的预测及安全性控制提供借鉴。