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《成都理工大学》 2017年
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隧道大变形灾害动态风险评估与支护决策研究

陈语  
【摘要】:随着隧道工程向深埋长大方向发展,工程灾害问题日益凸显。尤其在地质环境复杂的西部山区,当隧道穿越高地应力、软岩(如千枚岩、泥岩等)、断层破碎带等不良地质组合区段时,围岩所产生的显著塑性变形会导致支护破坏,工期延误,带来巨大损失。鉴于隧道工程的地质条件与施工过程都具有显著的不确定性,如何合理的预测评估大变形的风险,从而进行有效的管理与防控,成为了保证隧道安全施工的关键。新奥法(NATM)强调信息化施工与反馈设计的理念,本文针对隧道施工开挖揭露的有效信息,旨在建立起定量化、动态化的大变形风险评估方法,并据此进行支护决策的动态决策分析。论文工作的主要内容为:(1)在隧道大变形发生机理与地质力学模式总结的基础上,识别出高地应力作用下挤出型大变形灾害的致灾因子及预测指标,采用多元序数Logistic回归(Ordinal Logistic regression)实现大变形灾害发生及烈度分级的概率预测。(2)对应于大变形的烈度分级,参照工程实践设立了 4个级别的支护措施。灾害的后果与损失主要包括经济损失(economic loss)与工期延误(time overrun),通过 PERT(Program/Project Evaluation and Review Technique 计划评审技术)结合蒙特卡洛(MCS)的方法,基于不同烈度大变形的发生概率,估算各种支护措施在不同大变形烈度作用下的延误时间与经济损失的累积分布。在此基础上,基于风险最小化原则,通过决策树(Decision tree)分析法选取最优化的支护方案。从而实现定量化的大变形风险评估与支护决策。(3)通过马尔科夫随机过程(Markov process)建立围岩地质条件模型,基于隧道开挖揭露的围岩信息,利用具有量化指标的地质跟踪调查结果,通过贝叶斯更新法(Bayesian updating)对围岩地质条件、大变形预测指标进行更新。并在前述大变形风险定量评估体系与支护决策体系的基础上,实现大变形风险的后验分析,支护决策的后验分析,从而实现动态化、信息化的风险评估与支护决策。将上述方法应用到汶马高速卓克基隧道工程中,对未开挖区段的大变形风险进行动态评估与支护决策,所得结果用于指导施工,提供支护决策建议,从而实现信息化施工、反馈设计,此成果对高地应力作用下隧道工程安全施工,防灾减灾具有实际意义。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U456.33

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