基于改进事故树法的盾构隧道施工风险分析

分类号学号M201173169学校代码10487密级硕士学位论文基于改进事故树法的盾构隧道施工风险分析学位申请人：曹靖学科专业：工程管理指导教师：吴贤国教授答辩日期：2014年1月17日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringShieldTunnelRiskAnalysisBasedOnImprovedFaultTreeCandidate：CaoJingMajor：ConstructionManagementSupervisor：Prof.WuXianguoHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan,2014独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日本论文属于I摘要我国地铁隧道工程建设随着经济跨越式的发展也取得了长足的进步，但随着全国各地大中型城市地铁项目遍地铺开，地铁隧道工程施工风险管理问题逐渐凸显。地铁隧道工程历时长、随机变动大、管理难度大、风险因素错综复杂等因素促发了地铁隧道建设过程人员伤亡和财产损失，对国家经济建设与可持续发展和人民生命财产安全构成了严重的威胁，地铁隧道工程风险评价与预警亟需提上日程。本文结合模糊事故树法、云模型理论、T-S事故树法，对地铁隧道盾构施工引发地表沉降和盾构刀盘失效风险展开了系统的分析和研究。首先从适用范围等维度对比分析了现有的风险评价方法，针对在地铁盾构施工过程中存在工程情况的不确定性特点，提出采用模糊事故树和T-S事故树分别评价盾构施工地表沉降和盾构刀盘失效风险。研究基于模糊事故树盾构施工地表沉降风险，分析了传统模糊化方法的局限以及基于云模型模糊化的可行性，以盾构施工引发地表沉降为案例，将云模型方法引入事故树分析，处理专家在划分风险因素概率分布范围过程中定性语言和定量值之间的转换，通过对云图凝聚性的修正，确定各风险因素的概率分布范围和基本事件的概率值，进一步得到基本事件模糊重要度，由此明确影响大的基本事件，便于实际施工时制定防范措施。引入T-S模糊事故树模型，以盾构刀盘失效为案例，用模糊可能性表示刀盘失效事故树基本事件的故障发生概率，解决刀盘事故树基本事件概率信息不足的问题；用T-S门来表示刀盘事故树基本事件之间的关系，取代传统的“和”门与“或”门，解决刀盘事故树基本事件关系复杂难以表示的问题，得到影响盾构刀盘失效的主要影响因素，进一步为地铁隧道盾构刀盘失效提供故障排查建议，从而进一步为工程风险管理提供参考。关键词：地铁盾构；地表沉降；模糊事故树；云模型；T-S模糊事故树；刀盘失效IIAbstractMetrotunnelconstructioninourcountryhasmadegreatprogresswithleap-forwarddevelopmentofeconomic,butwiththemetroprojectspreadeverywhereinlargeandmedium-sizedcity,themetrotunnelconstructionriskmanagementissuesarehighlightedstepbystep.Thecharacteristicoflongconstructionperiod,randomchanges,difficultmanagement,riskfactorscomplicatedcontributedtothesafetyaccidentinmetroconstruction,seriouslythreatthenationaleconomydevelopmentandpeople'shealth,thesubwaytunnelengineeringriskassessmentandearlywarningneedstobeontheagenda.Inthisthesis,cloudmodeltheory,fuzzyfaulttreemethodandT-Sfaulttreemethodareemployedtosystematicallyanalysissurfacesubsidenceandfailureriskofshieldcutter.Firstofall,thisthesiscontrastandanalysisexistingriskevaluationmethodfromthescopeofapplicable,proposeusingfuzzyfaulttreeandT-Sfaulttreetoevaluatesurfacesettlementandfailureriskofshieldcutter,forthecharacteristicofuncertaintywhichexistsinmetroshieldtunnel.Studyshieldconstructionsurfacesettlementriskbasedonfuzzyfaulttree,andanalyzesthelimitationoftraditionalfuzzymethodsandthefeasibilityofthecloudmodelfuzzification.Basedonthefaulttreeofsurfacesettlement,usecloudmodeltoprocessthetransitionbetweenqualitativeandquantitativelanguagevaluewhentheexpertdividetherangeofdistributionofriskfactors.Throughthecorrectionofcloudcohesion,itcanbemoreobjectivelyandaccuratelytodeterminetheprobabilityvaluesofbasiceventsandtherangeofdistributionofriskfactors,sowecangetfuzzyimportancedegreeofeachbasiceventsofsubwayshieldconstructionsurfacesubsidenceandmakepreventionmeasures.Finally,inthecaseofthefailureofshieldcutter,introducetheT-Sfuzzyfaulttree,usefuzzypossibilitytodescribefailureprobabilityofbasicevents,soastosolveinsufficientinformationofbasicevents;UsingT-Sdoorinsteadoftraditionallogicgatetodescribetherelationshipbetweenevents,soastosolvetheproblemthattherelationbetweendifferenteventsisdifficulttodetermine;thenwecangetthemaininfluencingfactorsofshieldcutterfailure,toprovidereferencefortroubleshootingandengineeringpractice.Keywords:Metroshieldtunnel;Surfacesubsidence;Fuzzyfaulttree;Cloudmodel;Cutterheadfailure;T-Sfaulttree;III目录摘要...........................................................................................................（I）ABSTRACT............................................................................................（II）1绪论.......................................................................................................（1）1.1选题背景与研究意义........................................................................（1）1.2国内外研究现状................................................................................（4）1.3主要研究内容与技术路线图..........................................................（12）2盾构隧道施工安全风险分析............................................................（15）2.1风险管理基础..................................................................................（15）2.2风险评价方法比较分析..................................................................（17）2.3事故树分析法及其优化改进..........................................................（20）2.4事故树在盾构隧道施工安全风险分析中的运用..........................（26）3基于云模型的地铁盾构施工地表变形风险分析............................（29）3.1模糊事故树分析..............................................................................（30）3.2传统模糊化方法的局限及云模型的优势......................................（33）3.3基于云模型的模糊推理机制..........................................................（36）3.4案例研究..........................................................................................（38）3.5本章小结.............................................