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隧道洞口危險性評價模型的建立

若以二級模糊綜合評判為手段，建立因素集，其中對于隧道洞口仰坡而言，主要包括:仰坡高度、仰坡坡角、仰坡支護形式、施工質量、洞口附近巖土體的工程地質條件、洞口斷面尺寸、明洞設計長度、掌子面開挖擾動程度和洞壁圍巖變形檢測工作細致程度9個主要方面。對于其中每個因素按其性質和程度又可以分為若干級，例如:高、較高、中等、較低和低五個等級。可表示為如下的因素等級集:ui={ui1，ui2，…，uin}，其中，uij(i=1，2，…，m;j=1，2，…n)為第i個因素的第j個等級。由于各因素之間及各等級之間的模糊性，可將它們均視為等級論域上的模糊子集:本文將模糊數學與風險評估理論結合起來，故隧道仰坡模糊評判的備擇集應選擇為某隧道洞口仰坡施工期間變形失穩的概率，同時為了得到定量的風險計算結果，本文建議備擇集的取值區間取［0，1］，按等步長可離散為vk(k=1，2，…，p)的集合:V=(v1，v2，…，vp)，其中，離散值vk可由下式計算:為反映某一因素對評判對象取值的影響，需賦予該因素各等級的權數，將第i個因素的第j個等級對該因素的隸屬度μij歸一化，可得該等級的權數

易損性分析與隧道洞口仰坡穩定性的風險評價

1隧道洞口的易損性分析

風險的表征主要包含兩個方面的內容，一是災害事件發生的概率VF，其次是一旦該事件發生將引發的后果。隧道洞口仰坡一旦失穩，主要的承載體包括:受災害影響的人員、洞口附近工程設施、隧道施工運輸工具、洞口周邊環境、工程進度和已施工洞口仰坡的支護結構。所謂易損性是指，承載體自身受仰坡失穩變形的損害程度。損害程度在風險計算時須進行量化，其表現主要有兩個方面，經濟損失費用和人員傷亡數量。易損性主要通過現場調查統計得到，并將其進行量化，用區間［0，1］之間的數值D表示。其中最能影響經濟損失的因素有:(1)失穩邊坡的體積、仰坡破壞失穩速度和滑移距離;(2)明洞的有效防護距離;(3)洞口工程設施布置的密集程度。而影響人員易損性的因素主要包括:(1)仰坡破壞的速度和災害發生的時間;(2)垮塌體的體積;(3)現場人員的受保護程度;(4)現場人員的專業素質與安全意識。

2風險計算與評價

風險的大小和預測時間緊密相關，因此，在定量估算風險大小或潛在的損失時，必須明確地質災害所發生的時空概率及其對應的風險損失。通常因隧道仰坡失穩在施工期造成的潛在財產損失R(prop)可按下式估算:當然對于任何隧道工程而言，風險是不可避免的，我們研究的目的不一定是徹底消除風險，因為降低風險也是需要有一定或相當大的投入的，問題的關鍵是判斷存在的風險是否可以被接受。這就涉及到如何合理地確定可接受風險的水平，本文認為可接受風險水平的確定涉及到技術、社會、經濟以及文化等各種因素，是一個復雜而困難的課題。

隧道施工期間洞口仰坡的風險可接受準則可采用ALARP(AsLowAsReasonablePracticable)法則，該準則又稱為最低合理可行準則，最早是由健康、安全和環境部門(SHE)提出的進行風險管理和決策的準則，目前該準則已經成為可接受準則建立的基本框架，基本示意圖如下圖3所示。其中，不可接受風險是指風險損失大于采取控制措施所增加的投入，或者某些風險不被社會所接受，產生的后果比較嚴重;可接受風險是指風險損失相對較小，若進一步降低風險，則需要增加較大的經濟投入，例如適當允許邊坡支護結構和隧道初期支護有一定的變形，以達到充分發揮結構的自穩能力，同時有效地降低了工程造價;風險可忽略區是指經計算得到的風險損失相對隧道工程而言微乎其微，可以不予考慮，當然該下限也要結合具體工程具體分析確定。

3洞口仰坡的風險管理

對不可接受風險，需制定風險減緩方案，通常有三種措施:避免風險、控制風險和轉移風險。針對隧道洞口仰坡而言，根據其潛在風險的大小，可以有選擇性地采取下列措施:(1)避免風險。主要包括進一步對洞口仰坡進行治理，或在明洞入口上方修建擋土墻等支擋措施;(2)控制風險。主要有對存在危險性的仰坡采取變形檢測或加固等工作，并制定預警方案。(3)轉移風險。轉移風險這一過程并沒有消除或控制災害體本身，而是將該災害體潛在的風險轉嫁到不同的個人或集體來承擔。這一過程主要包括及時對設備和人員購買保險，將風險轉嫁到由保險公司來承擔。同時，減緩風險還可以使用某些“軟”方法，比如進行公眾教育宣傳，讓大眾和投資者關注可容許的風險，懸掛危險警示牌以提高工作人員的安全意識。

結論

本文進一步探討了風險分析原理在工程領域中的應用，并運用模糊數學中的二級模糊綜合評判理論初步建立了隧道施工期間洞口仰坡失穩的概率計算模型，同時為了和風險分析原理聯系起來，又引入了易損性的概念，將風險的評估和失穩概率有效地結合起來，建立了隧道施工期間洞口仰坡風險評估與管理的一般模型。

作者：李向輝董捷單位：天津鐵路集團工程有限公司天津大學建筑工程學院