大型地下洞室群工程穩(wěn)定性風(fēng)險評估系統(tǒng)及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，與交通建設(shè)及水利、礦產(chǎn)資源開發(fā)等有關(guān)的地下空間工程越來越多，它們的安全性關(guān)系著國計民生，因此急需要開展隧道、地下廠房等地下空間工程的施工和運行期間穩(wěn)定性及風(fēng)險分析研究。相對于隧道、邊坡等其他巖石工程，地下廠房類洞室群的風(fēng)險分析方面的相關(guān)研究卻很少。本文研究針對地下廠房類洞室群的特點，以進行地下工程，特別是地下洞室群工程風(fēng)險評估研究的理論和實用方法為目標(biāo)，在其基本理論體系、關(guān)鍵基礎(chǔ)問題、基本評估方法等方面開展了系統(tǒng)

2、的研究工作；借助系統(tǒng)的方法和模糊數(shù)學(xué)對工程進行了穩(wěn)定性評價，繼而建立適合大型地下洞室群工程的風(fēng)險評價體系，這是預(yù)防地下工程事故的有效措施，也對地下工程的設(shè)計、施工和穩(wěn)定性維護具有重要的指導(dǎo)作用。 通過國內(nèi)外大量文獻研究，分析了國內(nèi)外穩(wěn)定性風(fēng)險研究進展、現(xiàn)狀以及風(fēng)險分析在巖石地下工程中的應(yīng)用，介紹了風(fēng)險的基本概念，深入討論各種分析方法，研究了穩(wěn)定性及風(fēng)險研究存在的問題及發(fā)展的方向，指出目前“半定量半定性”的風(fēng)險分析方法仍是地下工程

3、，特別是地下洞室群風(fēng)險分析中可操作性強的辦法；以此為基礎(chǔ)，提出了本文的研究方向和研究內(nèi)容。 對地下洞室群結(jié)構(gòu)進行風(fēng)險識別，研究了在地下隱蔽工程中存在的大量不確定性，正是這些不確定性決定了穩(wěn)定性風(fēng)險分析的隨機性、模糊性、動態(tài)性；對地下工程失穩(wěn)事故發(fā)生的機理進行了分析，從力學(xué)理論角度，確定了會導(dǎo)致洞室群失穩(wěn)的風(fēng)險指標(biāo)因素。 系統(tǒng)地研究了地下工程穩(wěn)定性判據(jù)，以及各類判據(jù)的應(yīng)用方法。以改進的“彈塑性位移相對值”判據(jù)為主，其它判據(jù)

4、為輔，定義了地下洞室群工程穩(wěn)定性風(fēng)險判別指標(biāo)“SI”；根據(jù)不同的穩(wěn)定性風(fēng)險判別指標(biāo)來劃分不同的穩(wěn)定等級，對洞室的穩(wěn)定性進行判斷。 構(gòu)造多因素多層次評價模型，將模糊數(shù)學(xué)和系統(tǒng)論方法應(yīng)用到工程的穩(wěn)定性評價中。采用層次分析法(AHP)對影響洞室穩(wěn)定的因素進行權(quán)重分析，得出多級層次各因素的權(quán)重；當(dāng)洞室群穩(wěn)定影響因素取不同的分位值時，利用已有的數(shù)值模擬方法對在建或已建的工程進行各種工況的數(shù)值模擬分析，提取位移結(jié)果計算得到風(fēng)險失穩(wěn)指標(biāo)“SI

5、”，所有指標(biāo)匯總值組成“模糊隸屬數(shù)據(jù)庫”，用確定性方法表達了巖石工程中的不確定性，解決了洞室群在進行多因素綜合模糊評判時最關(guān)鍵的問題。今后，某個具體工程各個因素對評價集的隸屬度可以直接在庫中查詢到，然后逐級評判，最終根據(jù)最大隸屬度原則，給出洞室群的穩(wěn)定性的模糊級別，對洞室的穩(wěn)定性作出評價。 在得出洞室群穩(wěn)定性等級的基礎(chǔ)上，整體研究洞室群工程的風(fēng)險。建立風(fēng)險評估體系，用綜合模糊評判模型將風(fēng)險的兩大要素“概率”和“后果”聯(lián)系起來，并

6、引入“監(jiān)控程度”和“重視程度”兩個因素；綜合考慮四大因素，建立了合理的風(fēng)險評估模型、評價風(fēng)險等級、各評價因素的隸屬函數(shù)，將不精確的表達和處理數(shù)字化，使評估過程更趨科學(xué)化。為進行科學(xué)合理的地下工程，特別是地下洞室群風(fēng)險評價提供了一種新方法，為今后新建地下洞室群的風(fēng)險評估提供了借鑒。 將前面風(fēng)險分析研究應(yīng)用在風(fēng)險控制中，用VB語言開發(fā)了StabilityRiskAssessmentAnalysis軟件；結(jié)合滬蓉西高速公路烏池壩隧道工