隧道坍方风险评价的未确知测度模型及工程应用

针对隧道塌方中风险等级评价中存在许多不确定性影响因素,借鉴未确知测度理论,将隧道塌方与其影响因素之间的关系作为未确知系统,提出隧道塌方风险预测的未确知测度模型,分析影响坍方诱因,选取围岩级别、开挖跨度、埋深、偏压角度、地下水状况、施工水平共6个实测指标作为隧道塌方风险预测的主要影响因子,以武广(武汉—广州)客运专线浏阳河隧道为例,构造适于隧道塌方风险预测指标的测度函数;同时引入信息熵理论确定各指标的权重,依照置信度识别准则对其风险等级进行判定,得出隧道塌方风险分级的评价结果。将已建立的未确知测度评估模型应用到青山岗隧道和马鞍山隧道坍方风险评估中,并与工程实际情况进行对比。研究结果表明:该评价方法能解决隧道塌方中风险等级评价中诸多因素不确定性问题,可在实际工程中进行推广。     

山岭隧道塌方风险评价的属性识别模型与应用

塌方是山岭隧道施工中最为常见的事故之一,为确保隧道施工安全,本文基于属性数学理论建立了隧道塌方风险分级的属性识别模型.在综合分析塌方影响因素的基础上,选取围岩级别、隧道埋深、偏压角度、岩体完整情况、地下水影响和施工因素6个主要因素作为评价指标,结合超前地质预报方法对指标进行定量描述,确定各评价指标的分级标准;对评价指标进行属性测度分析,通过构造属性测度函数计算样本的单指标属性测度和综合属性测度;应用置信度准则对隧道样本的塌方风险进行属性识别.在工程应用中,通过属性识别模型并结合超前地质预报数据,对郑家垭隧道进行塌方风险评估,结果与实际施工情况一致;并且与模糊层次分析法和可拓综合评估法的结果吻合性较好,说明建立的属性识别模型对有无地质预报数据的样本都能得出准确的风险评估结果,有更好的适用性,为山岭隧道塌方的风险评估提供了一个有效的途径.     

隧道施工风险人-机-环境系统综合评估

借鉴人机工程学原理,对隧道施工风险的多指标人机环境系统综合评估进行探讨.在分析人子系统、机子系统和环境子系统各自内涵的基础上,结合相关规范、专家法和隧道实际施工技术,构建开放式的评价指标体系,即指标数目可根据具体隧道增加或减少,确立评估流程—首先考虑学术背景、职称和从事专业时间等因素量化专家自身的权重,根据专家法确定指标层的值,在熵度法计算指标层权重、层次分析法和专家法计算准则层权重的基础上,评估指标层风险、各子系统风险和人机环境系统的综合风险.将该模型应用到某隧道施工风险评价中,根据评估值提出了具体的改善措施,结果表明该模型是合理可行的.     

基于C-OWA算子的地铁深基坑施工安全可拓评价

近年来,地铁深基坑安全事故不断出现,给社会的安全性和稳定性造成了严重的威胁,为了减少风险的发生,对地铁深基坑的施工风险进行科学准确的评价至关重要.首先,根据深基坑施工的主要内容将深基坑施工安全风险评价指标分为勘察与监测、土方开挖、地基处理、基坑支护、排水降水、施工环境6个一级指标和18个二级指标,并应用考虑专家主观偏好的C-O WA算子进行指标的合理赋权;其次,选用物元可拓模型对基坑施工过程的整体安全进行评价,最后结合青岛地铁4号线某深基坑工程进行实例分析.结果显示,该深基坑工程的安全等级为中等,与工程实际相符合,表明基于C-O WA算子的地铁深基坑施工安全可拓模型具有一定的科学性和可行性.     

隧道穿越煤系地层的施工风险

结合贵州省某高速隧道穿煤段的工程条件,对隧道穿越煤系地层的施工风险进行分析,确定隧道施工中潜在的风险事件.在此基础上,构建该隧道的风险评估指标体系,并采用层次分析法、专家调查法和模糊综合评价法对该隧道的施工风险进行计算分析,并提出相应的风险控制措施.     

城市轨道交通网络运营安全的综合评估

运营安全评估是保障轨道交通网络化安全运营的关键环节之一.基于熵权可拓物元模型提出了一种轨道交通线网运营安全评价的方法.该方法通过统计分析轨道交通线网历史运营情况,构建运营安全评价指标体系;利用数理统计划分评价指标的经典域;利用熵权模型计算指标权重;并利用可拓物元模型计算轨道交通线网的综合评价值和风险等级.研究结果表明,所构建的轨道交通线网运营风险评估的指标体系切实可行,基于熵权可拓物元模型提出的评价方法能客观有效地评估线网的运营风险.     

地铁建设运营期的地质风险可拓评估模型研究

地质环境载体的不确定性和模糊性制约着地下工程的设计与建设,因而对施工地段的地质风险进行评估是十分必要的。目前地铁风险评估方法中仍存在着地质风险因素考虑不足、评价指标权重的确定主观性较大等问题。本文选取了土的力学性质、岩体性质、管涌条件、地下水、岩溶、区域稳定性等6个一级地质风险评价指标,每个一级地质风险评价指标由若干个二级评价指标表征,并综合整理目前对单一地质风险评价指标的评价中较为成熟的评估方法,应用于一级评价指标风险等级的确定,建立了较为全面和合理的地质风险评价指标体系;针对各评价指标的多样性和由单指标给出的评估结果的不相容性,通过可拓学理论中的简单关联函数与关联度,客观定量地确定各指标的权重,将定量计算与定性分析相结合,减少了传统评估方法中权重赋值的主观性;进而建立了基于可拓评估方法的地质风险评估模型。并以广州某地铁车站路段为例,应用该模型对其进行地质风险评价与模型验证。结果表明:模型中地质风险等级划分合理,能够客观地反映当地地质风险情况;该地铁段未处理前地质环境风险等级属于"中等风险",风险等级变量特征值为1.94,属于"中度风险"偏向"低风险"的级别,模型的评估结果与现场勘察结果相符,评估效果良好。     

山岭隧道塌方风险评价理论与方法及工程应用

为确保隧道施工安全,基于突变理论建立隧道塌方风险评价的突变理论模型。基于我国近300例隧道塌方资料的分析,结合隧道的地质因素、勘察设计因素以及施工因素,选取围岩级别、地下水、偏压、埋深、地质勘查、开挖跨度、施工技术水平和施工管理水平这8个主要因素作为山岭隧道塌方风险评价指标,并对这8个评价指标分别进行定量描述;在对红岩寺隧道孕险环境及风险诱因分析基础之上,运用突变理论模型对红岩寺隧道进行塌方风险评价。研究结果表明:结果与实际施工情况一致;但由于施工单位未采取积极的风险规避及控制措施,且连续强降雨,导致发生"关门"式塌方灾害;针对发生的"关门"式塌方采用超前小导管与管棚相结合的注浆法处治方案,施工中遵循了"先加固、防扩展、后处理、稳通过"的处理原则,成功完成塌方段治理,且效果显著。     

地铁隧道施工过程中风险分析与控制

为降低地铁隧道施工过程中的风险,提出了地铁隧道施工过程中风险分析的框架,包括风险识别、分析和评估、风险应对以及风险防范措施等,采用风险矩阵评价准则对风险进行评价,避免了由于风险所发生的概率和风险造成的损失相乘所产生的释怀效应.以南京地铁二号线为例,具体分析了地铁隧道施工过程的风险因素,从成本和工期的角度对每一标段的风险进行了量化,根据量化的结果结合风险评价准则,提出了相应的风险应对措施.为以后的地铁隧道施工过程中的风险分析提供有益的借鉴和参考.     

隧道结构病害机理及理论量化方法

以辽宁省内高速公路隧道定期检测资料为基础,对隧道衬砌既有结构病害的分布特征与规律进行归纳.在深入研究隧道主要结构病害的基础上,采用可拓学理论,提取数个能准确反映结构健康状态的指标,进行量化分级并建立相应的物元模型,从而确定各指标所占权重以及隧道结构病害等级,将衬砌结构病害定性评价与定量研究相结合,构建隧道衬砌结构健康状态评价体系,方便管理者做出合理决策.同时结合隧道工程实际检测数据进行可拓模型的计算分析,验证模型的工程适用性.     

基于熵权-改进灰色关联模型的公路隧道塌方风险评估

为确定公路隧道施工过程中塌方风险等级,选取工程地质等4项一级指标,围岩级别等12项二级指标,建立熵权-改进灰色关联的公路隧道塌方风险评价模型。采用熵权法计算评价指标权重;采用改进灰色关联法确定各段隧道与隧道塌方各风险等级的关联度,并与所求得的权重相结合确定最终的风险等级,并将结果与工程实例相印证。结果表明：公路隧道塌方的12项风险因素中,年均降水量、隧道跨度、围岩级别、隧道埋深对隧道塌方影响较大;采用本文模型对四段隧道进行评价,评价结果均与实际相符。可见该评价模型为在建隧道施工塌方风险等级的确定与预防提供了科学而有效的依据。     

基于人工蜂群优化支持向量机回归的隧道塌方风险预测

为预测隧道塌方风险等级,减少隧道塌方引起的灾害事故,建立基于人工蜂群(artificial bee colony, ABC)优化支持向量机回归(support vector machine regression, SVR)隧道塌方风险预测模型。首先,从工程地质、水文气象、设计因素、施工因素4个方面综合考虑,遴选13个主要影响因素,建立隧道塌方风险指标体系;其次,引入人工蜂群算法优化SVR的核参数C和惩罚参数g,解决传统SVR稳定性低的缺陷,提高模型的精确度,为验证模型性能采用相关系数(R²)、均方误差(mean squared error, MSE)、均方根误差(root mean squared error, RMSE)评价参数对比分析;最后,以新疆北部某供水工程为研究对象,对隧道塌方风险测试样本进行预测,分别将ABC-SVR、PSO-SVR、GA-SVR及SVR模型对比分析。研究结果表明：ABC-SVR预测结果为100%,PSO-SVR预测结果为83.3%,GA-SVR和SVR均为66.67%,ABC-SVR的预测结果与实际工程结果一致性更高,可为隧道塌方风险...     

大凉山深埋软弱围岩公路隧道塌方机理及处治措施

为研究山区深埋隧道塌方机理,以乐西高速大凉山2号隧道工程为工程背景,采用有限元软件MIDAS GTS NX模拟塌方段围岩稳定性,对隧道塌方成因进行分析,提出相应处治措施,并通过现场监测验证其合理性。结果表明：该段处于泥砂岩地层与灰岩地层交界处,节理裂隙发育,岩体松散破碎,裂隙水的渗流使围岩稳定性降低导致隧道塌方;塌方段拱顶沉降量为177.02 mm,拱腰水平收敛量为68.21 mm,围岩变形量较大;围岩塑性区出现在上中台阶掌子面,应变最大值为3.027×10-²,将发生塑性破坏。采用大管棚＋双层超前小导管补强支护对塌方段进行加固,处治效果良好,为后续类似工程提供指导借鉴。     

基于改进G2-EWM-TOPSIS模型的引水隧洞塌方风险评价

滇中引水工程是云南省可持续发展的战略性基础工程,而塌方事故是影响引水工程安全的重要隐患。结合滇中引水工程的实际情况,开展了隧洞塌方风险评价,建立了包含11个代表性指标的隧洞塌方风险评价体系,选用改进G2法及熵权法进行主客观赋权,运用矩估计理论进行组合赋权,构建了改进G2-EWM-TOPSIS模型,运用该模型对滇中工程引水隧洞进行塌方风险评价,得出评价等级。研究表明：该隧洞4个段的塌方评价等级为中风险,5个段的塌方风险评价等级为高风险;该模型计算塌方评价等级与实际等级基本相符,且和云模型相比评价准确度由55.6%提高到88.9%,可用于滇中引水隧洞工程中的塌方风险评价分析,为滇中引水工程施工运营提供理论支持。     

西南地区岩溶富水隧道坍塌力学机理及处治措施

以云南玉溪至磨憨铁路曼勒一号隧道为依托,对西南地区岩溶富水隧道坍塌进行处治并预防,建立基于隧道坍塌机理的隧道坍塌力学计算模型,采用理论分析结合有限元计算软件MIDAS GTS NX模拟的方法分析了隧道坍塌段围岩及初支稳定性,并提出有效的处治措施。结果表明：坍塌段隧道模型拱顶沉降量为48.5 mm,拱腰水平收敛量为111.53 mm,围岩变形量较大,发生坍塌事故的风险较大;围岩塑性区出现在上中台阶掌子面,应变最大值为7.85×10-2,发生塑性破坏可能性较大;隧道坍塌段初支所受拉应力和压应力分别达到了19.68 MPa和17.89 MPa,根据铁路隧道设计规范抗拉极限强度为2.0 MPa,抗压设计强度为12.5 MPa,支护结构承受荷载过大易发生破坏。隧道施工现场地下水渗漏对砂泥岩地层围岩稳定性有重大影响,小范围溜塌最终导致大范围围岩失稳坍塌、初支破坏。根据现场实际工况,采用双层超前小导管补强支护对坍塌段进行加固,隧道坍塌段处治效果良好,为后续类似工程提供指导借鉴。     

基于博弈组合赋权-TOPSIS法的富水软岩山岭隧道塌方风险评价

为提高富水软岩山岭隧道塌方风险评价等级的精确性,提出了一种基于博弈组合赋权-逼近理想解排序(technique for order preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS)法的隧道塌方风险评价模型。首先,在查阅相关文献并结合工程实际情况的基础上,构建了包括工程地质、勘查设计、组织管理和环境气候4个一级指标、16个二级指标在内的富水软岩山岭隧道塌方风险评估指标体系;其次,针对传统层次分析法在分析处理不确定性信息能力较弱的情况下,通过引入D数理论对其进行改进从而确定主观权重,提高了在确定权重值过程中专家对指标的偏好性,充分利用了专家的经验,为充分考虑所选评价指标间存在的相关性和冲突性,更加合理确定权重系数,优选CRITIC法确定客观权重,通过采用博弈论将主、客权重值进行组合优化,得出最优综合解经加权规范化后基于TOPSIS法进行风险等级判定;最后,运用该评价模型对黄砂隧道中的5个样本隧道区段进行了实例分析。结果表明：进出口样本隧道段风险等级均为3级,而其他隧道洞身段风险等级均为2级,经勘查了解到隧道进出口区段相较于隧道洞身...     

复杂地质条件下导流洞围岩塌方处理对策

复杂地质条件下大面积隧洞塌方区段，采用复喷混凝土、加强临时支撑、临时混凝土和永久混凝土浇筑相结合等综合措施，先对坍方影响段锁口处理，再利用超前小导管注浆固结设计隧洞断面外围岩、钢支撑支护、小进尺开挖、混凝土回填塌方空腔等多种方式，治理破碎围岩塌方，处理对策是有效的．上述综合措施处理围岩塌方时间短，效果好，可供条件相似的隧洞塌方处理时参考．     

公路隧道坍方综合处治技术

分析了土家湾隧道坍方的原因,阐述了该隧道塌方综合处治技术和相关的防排水措施,采用水泥 水玻璃双液注浆加固施工工艺。监控结果表明:处治后塌方段周边相对位移小于0 2%,整体已处于稳定状态,满足公路隧道施工技术规范要求,说明所采取的综合处治技术措施是有效的方法。     

基于粗糙集重心理论的公路隧道塌方风险分析

传统的模糊综合评判风险分析中权重确定过分依赖专家打分与主观调查法,且可能造成评判结论模糊.针对这些缺陷,引入粗糙集重心理论计算出客观权重集,并避免了某些小权重因素被“丢失”的现象.结合近15年来120处详实的隧道塌方事故统计资料,确定了包含地质因素、设计施工质量等在内的6大塌方风险因素,应用粗糙集理论中的决策表方法计算各因素的客观权重,并采用模糊重心理论中以正态分布作为各评价因素隶属函数的做法,建立了以粗糙集与模糊重心理论为基础的公路隧道施工期塌方评估方法.最后将该评估方法应用于工程实例中,并与传统的模糊综合评判分析方法和工程实际情况进行了对比,验证了本文方法的适用性与准确性.     

浅埋土岩复合段隧道冒顶分析与防治

通过对正习高速公路隧道浅埋段开挖过程中坍塌冒顶事件进行分析,提出冒顶处治措施,并建立隧道风化残积深度处于拱顶以及拱顶以下1 m的数值模型,进行无超前支护不同开挖步距的变形特征数值试验,试验表明无超前支护情况下即使采用上下台阶法对隧道进行开挖0.6 m,拱顶的围岩变形最大仍达到3.578、4.789 mm,隧道拱顶残积体对隧道开挖后续支护作业产生较大安全风险。在风化残积深度处于拱顶以下1 m时,原设计小导管纵向间距由2.4 m调整为0.6 m后,开挖0.6 m的拱顶最大变形由2.348 mm降低至1.747 mm,结合现场坍塌冒顶事件,为确保后续隧道浅埋土岩复合段落施工安全,提出了冒顶防治措施并在隧道开挖施工中取得良好的效果。