隧道洞口塌方风险的模糊层次综合评估

工程科技　・２１９・　隧道洞口塌方风险的模糊层次综合评估　袁龙’谭智勇　（１、西安公路研究院，陕西西安７１００５４　２、中交公路规划设计院有限公司，北京１００１２０）　摘要：隧道洞口是施工事故的多发段，因此有必要在隧道施工之前，对隧道洞口段塌方进行风险评估，为有针对性的风险防控提供　依据。针对隧道洞口段建设的特点，通过收集和整理隧道洞口段塌方资料，分析对隧道洞口段塌方最具影响的因素，采用模糊数学和的层　次分析方法，建立隧道洞口段塌方风险模糊层次综合评估模型，并应用建立的风险评估模型对某隧道洞口段塌方风险进行评估，评估模　型的计算结果与现场实际情况基本相符。　关键词：隧道；洞口段塌方；风险评估；模糊层次综合评估模型　隧道洞口是施工事故的多发段，塌方是隧道洞口段最容易发生的　表１隧道洞口段塌方风险因素表　事故，因此有必要对洞口段塌方风险进行评估。如果能建立隧道洞口段　，虎糍ｌ　勇　ｕＪ　ｕ｛　ＵＳ　４　Ｕ　７　塌方风险的评估模型　，将很大程度的提高风险评估的效率和准确性，　番嚣朗　一—　一—］西　——面　———西ｒ—　呵＿府影而砸—王叵　不ｊ　＿＿——　５甄　弱技术力量较雄厚　为现场提供更及时、更有价值的参考意见。　１隧道洞口段塌方风险因素辨识　１．１隧道洞口段塌方资料收集。资料收集的目的：分析总结影响隧　道塌方的主要因素，确定这些因素在隧道洞口段塌方中影响大小，为建　２．４．２建立评价集。隧道发生塌方事故后一般会造成以下几种后果：　立隧道洞口段塌方风险模糊层次综合｛　人员伤亡、经济损失、工程质量问题、工期延误和环境破坏。一般来说塌　收集方法：调查整理文献资料和学术期刊中隧道洞口段塌方的记　方量越大，塌方所造成的各种后果也越严重，为了简化分析，采用塌方　录。　量来表征塌方损失大小。　收集内容：隧道类型、围岩级别、偏雁隋况、埋深、开挖宽度、地下水　２．４３确定隶属度，建立评价矩阵。通过分析统计资料，可以得出开　情况、塌方量大小，塌方原因。　挖宽度与风险损失等级对应的比例关系，进而采用模糊统计法得出开　１．２隧道洞口段塌方资料辨识。首先大规模的收集隧道洞口段的塌　挖宽度隶属度。　方资料，再根据收集的资料，分析总结诱发隧道洞口段塌方的主要原　３隧道洞口段塌方风险评价　因，为以后的洞口段塌方风险辨识积累原始资料。　通过第２节中建立的隧道洞口段塌方风险模糊层次综合评估模　２隧道洞口段塌方风险估计　型，结合具体的工程，就可以估计出塌方可能发生的概率和风险损失的　隧道洞口段施工过程中通常会请一些知名专家对风险进行辨识，　程度，按照《公路隧道建设安全风险评估指南》（试用版）中的规定，确定　要把这些评价意见综合起来，把模糊语言加以解析化和定量化，就需要　最终的风险等级，并确定根据风险接受准则与采取的风险处理措施。　应用模糊数学的方法日。　４工程实例分析　２．１风险估计方法　。层次分析法的操作过程大体上可分为以下四　某隧道洞口地形自然坡度３５～４０。，地表植被发育。隧道设计为单　个步骤：①根据评价目标、评价准则构造递阶层次结构模型；②应用两　向双车道，长３２６　ＩＴＩ。隧道左线出口洞口段浅埋偏压，埋深６Ｎ１４ｍ，偏压　３倍洞径内主要为全、强风化层，岩石破碎，结构松散，　两比较法构造判断矩阵；③确定项目风险要素的相对重要度；④计算综　角度大约２４ｏ，合重要度。　裂隙极发育，围岩级别为ｖ级。　模糊综合评价法的基本思路是：综合考虑所有风险因素的影响程　４．１建立因素集，如表１所示。　度，推算出风险的各种可能性程度。具体步骤：①建立因素集；②建立评　４．２确定隶属度。根据隧道洞口段塌方风险的影响因素，及相对应的　价集；③确定隶属度，建立单因素评价矩阵；④建立因素权重集；⑤模糊　风险因素等级划分，查询第２节内容，得到隧道洞口段塌方风险发生概　综合评价；⑥评价结果。　率评价矩阵和风险损失评价矩阵。　２．２隧道洞口段塌方风险模糊层次综合评估模型。进行隧道洞口段　４３建立因素权重集。采用层次分析法来确定各因素权重。根据隧道　塌方风险评估时，建立因素集、建立评价集和确定隶属度三个步骤对所　的实际隋况，通过调查和咨询相关专家和工作人员，建立判断矩阵，　有隧道均相同。建立因素权重集、模糊综合评价和评价结果三个步骤则　４４模糊综合评价。发生概率模糊评价结果：　Ｂ＝　ｘ冠＝（０．３８，０．６２，０．８７，０．４４，０．２６）　针对不同的隧道各有差异。　２．３隧道洞口段塌方发生概率估计。本节先就建立因素集、建立评　风险损失模糊评价结果：　ＷｘＲ　＝（０．２２，０．３３，０．８３，０．４６，０．２８）　价集和确定隶属度这三个步骤进行说明，其余步骤结合具体工程实例　进行说明。　４．５评价结果。该隧道洞口段塌方风险等级为ＩＩＩ级（高风险），风险　２．３．１建立因素集。根据隧道洞口段塌方的风险因素辨识结果，结合　有条件接受，应尽快实施削减风险的预防措施。　４．６现场实际与模型计算结果对比。由于该隧道未根据评估结果采　现有的研究成果，选择对隧道洞口段塌方最具影响力的７个因素。　因素等级划分的方法可以借助主观经验，也可以根据统计数据或　取相应的预防塌方措施，隧道左线出口距洞口约１ｌｍ处发生塌方事故，　者理论计算结果。　塌方量大约１８０ｍ３，模型计算结果与现场实际基本相符。　参考文献　２．３．２建立评价集。用模糊语言对塌方风险发生概率进行分类表述，　建立评价集。　ｆ１１铁路隧道风险评估与管理暂行规定ｃｓ］．北京．人中华人民共和国铁道　２００７．　２．３．３确定隶属度，建立等级评价矩阵。对开挖宽度、埋深和地形偏　部．压三个因素采用梯形隶属度函数建立隶属度。对于围岩级别、地质构造　『２１毛儒，积极开展隧道风险评估，认真加强风险管理ｌＪＪ．隧道建设，　偏压、不良地质、地下水、施工单位技术和管理水平五个不便分级的因　２００７，２７（４）：６－７．　３］张睿．工程项目的风险分析技术及应对方案评价研究　．上海：同济大　素，使用在工程中常被采用的模糊隶属度矩阵目，建立各因素隶属度评　『学，１９９３．　价矩阵。　２．４隧道洞口段塌方发生后果估计　『４ｌ王培光．ＡＨＰ法中判断矩阵的构造方法加．系统工程理论与实践，　８：１３４＿１３８．　２．４．１建立因素集。由于影响塌方发生后果的因素和影响塌方发生　１９９８．５１周峰．山岭隧道塌方风险模糊层次评估研究【Ｄ】．长沙：中南大学，２００８．　概率的因素是相同的，建立的因素集是相同的，因此采用相同的因素等　ｆⅣ　Ⅲ　Ⅲ　Ⅲ　Ⅱ　Ⅲ　Ⅱ　＝级划分。