多因素耦合作用下的水下隧道盾构施工安全风险控制研究

摘要

随着我国基础设施建设的不断发展，跨越江河海的现象日趋增多，水下隧道以其独特的技术经济优势，逐渐成为跨越方案首选。盾构法施工因其良好的施工特点，完备的施工工艺，先进的施工设备已成为水下隧道施工的主力军。但是，由于水下隧道盾构施工将受到来自施工人员、机械设备、工程材料、作业环境、项目管理、外部环境等多方面因素风险耦合作用的共同影响，使得水下隧道盾构施工安全问题充满未知性和挑战性。目前，国内外学者对多因素耦合作用下的水下隧道盾构施工安全风险控制研究理论尚处在起步阶段，关于这方面的理论研究还相对较少。因此，本文将全面系统的研究水下隧道盾构施工安全风险耦合机理，观察耦合风险的形成规律，利用风险解耦合的思想设计耦合风险控制管理策略，这对弥补学界对多因素耦合作用下的水下隧道盾构施工安全风险控制研究的理论缺失具有一定的理论意义与现实意义。本文研究的主要内容有:
　　本文基于风险分析理论和系统动力学原理，研究了安全风险耦合作用下，水下隧道盾构施工安全风险控制问题。首先，研究了水下隧道盾构施工安全风险耦合的基本特征和分类，提出风险耦合作用的基本效应概念;其次，进行了水下隧道盾构施工安全风险耦合的风险因素辨识，研究了风险因素形成过程以及耦合作用机理，结合系统动力学因果关系图等相关理论对水下隧道盾构施工安全同质因素风险耦合过程以及异质风险因素耦合过程展进行了具体表征;然后，建立了水下隧道盾构施工安全风险耦合N-K模型、耦合度模型，并通过验证人、物、环、管四类风险因素间的耦合作用大小，提炼了水下隧道盾构施工安全风险耦合规律;在此基础上，建立了水下隧道盾构施工安全人-物耦合系统动力学模型，通过仿真，研究了动态观测风险因子对人-物耦合系统风险水平发展趋势的影响，并验证了模型的适用性，同时为水下隧道盾构施工安全风险控制研究提供参考和借鉴;最后，结合水下隧道盾构施工安全耦合风险的形成机理、规律以及风险度量的相关模型，提出多因素耦合作用下的水下隧道盾构施工安全风险解耦原理，在此基础上提出风险的控制目标以及相应的控制策略，进一步完善了水下隧道盾构施工安全风险耦合控制研究理论。
　　本文以《南京市A工程投资风险管理与控制技术研究》横向课题为基础完成。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的目的和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的

1．1．3 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内外隧道安全风险研究现状

1．2．2 国内外风险耦合研究现状

1．3 研究内容、方法及难点和创新点

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法

1．3．3 研究的难点

1．3．4 研究的创新点

第二章 水下隧道盾构施工安全风险耦合理论基础

2．1 风险

2．1．1 风险的含义

2．1．2 风险的特征

2．2 水下隧道盾构施工安全风险

2．2．1 水下隧道盾构施工安全风险的含义与分类

2．2．2 水下隧道盾构施工安全风险要素与特征

2．3 水下隧道盾构施工安全耦合风险

2．3．1 水下隧道盾构施工安全耦合风险的含义

2．3．2 水下隧道盾构施工安全耦合风险的分类

2．3．3 水下隧道盾构施工安全耦合风险的要素

2．3．4 水下隧道盾构施工安全耦合风险的特征

2．4 水下隧道盾构施工安全风险耦合的基本效应

2．4．1 水下隧道盾构施工安全风险的相干效应

2．4．2 水下隧道盾构施工安全风险的波动效应

2．4．3 水下隧道盾构施工安全系统的短板效应

2．5 本章小结

第三章 水下隧道盾构施工安全风险的耦合作用关系

3．1 水下隧道盾构施工安全风险因素分析及耦合机理

3．1．1 水下隧道盾构施工安全风险因素的构成

3．1．2 水下隧道盾构施工安全风险的成因

3．1．3 水下隧道盾构施工安全风险因素耦合机理

3．2 基于SD模型的水下隧道盾构施工安全风险耦合分析

3．2．1 水下隧道盾构施工安全同质单因素风险耦合作用分析

3．2．2 水下隧道盾构施工安全异质多因素风险耦合作用分析

3．3 本章小结

第四章 水下隧道盾构施工安全风险耦合度度量研究

4．1 常用风险耦合模型的比选

4．2 水下隧道盾构施工安全风险耦合N-K模型的构建与应用

4．2．1 N-K模型的基本描述

4．2．2 N-K模型的应用

4．3 水下隧道盾构施工安全风险耦合度模型的构建与应用

4．3．1 耦合度模型的构建

4．3．2 耦合度模型的应用

4．4 基于SD模型的水下隧道盾构施工安全人-物耦合风险仿真研究

4．4．1 系统动力学概述

4．4．2 系统动力学仿真研究目的

4．4．3 系统动力学模型仿真应用

4．5 本章小结

第五章 基于解耦思想的水下隧道盾构施工安全耦合风险控制研究

5．1 水下隧道盾构施工安全耦合风险解耦原理

5．2 水下隧道盾构施工安全耦合风险控制策略研究

5．2．1 水下隧道盾构施工安全耦合风险控制目标

5．2．2 水下隧道盾构施工安全耦合风险控制策略

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

附录

在学期间发表的论文和取得的学术成果