基于灰色—变权理论的浅埋偏压隧道施工风险研究

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复杂地质条件下的浅埋偏压隧道在施工过程中容易发生围岩失稳等安全事故,采用科学合理的方法对其施工阶段进行风险识别与评估显得尤为重要。本文以中建四局(广州)委托横向项目“贵州正习高速公路浅埋偏压隧道关键施工技术研究”课题为依托,以贵州正习高速公路天鹅穴隧道为背景,开展相关隧道工程施工阶段风险的系统性理论及安全评价应用研究。主要研究内容及成果如下:(1)结合近年来公路隧道施工事故的相关报道以及国内外对于相关问题的研究现状,对隧道风险理论进行了较为全面的阐述;建立施工风险损失发生机制模型,基于风险事故突变理论,建立隧道施工风险事件的尖点突变模型,系统研究风险事故发生机制。(2)应用统计理论和隧道力学分析浅埋偏压隧道施工风险源,建立浅埋偏压隧道施工风险评价指标体系;为了考虑评价结果的客观性,本文基于灰色聚类评价模型,引入了群决策熵模型和变权理论对原评价模型进行修正,建立了基于灰色-变权理论的隧道施工风险评价模型。(3)将基于灰色-变权理论的隧道施工风险评价模型应用于依托工程浅埋偏压隧道进行风险评价,分析模型计算效果,探讨变权理论的应用对于本项目实际情况的适用性及有效性。评价结果表明:变权的计算过程会提高较危险指标的权重,将较危险指标在综合评价中的影响放大,从而客观的反映出该指标所代表的风险。对于复杂地质条件下的浅埋偏压隧道而言,做变权计算的风险评估显得更为重要。(4)利用基于有限差分的大型岩土工程数值分析软件FLAC3D,建立依托工程偏压隧道右线出口段数值模型,对开挖后的围岩应力和位移进行有限差分模拟分析,偏定量地探讨本项目隧道的施工风险来源,并与本文构建的风险评价模型评估结果进行对比分析。分析表明:本项目天鹅穴隧道围岩软弱,且洞口位于浅埋段,隧道由于受到偏压影响在施工过程中极易发生围岩失稳事故;数值模拟结果与风险评估结果表现出良好的一致性,即地形与地质因素是本隧道工程施工风险的最大致险因子。
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