基于非精确概率的隧道施工风险评估研究

摘要

隧道施工是一个极其复杂的过程，由于地质条件、地下水状况等方面的不确定性，隧道工程常常面临着潜在的风险，如事故、经费超预算、工程延期等，因此，风险分析就成为对隧道施工风险识别和量化的必备工具。目前，传统风险的评估和分析方法中，均是使用基于精确概率的方法，并已经进行了大量的研究工作和实践应用。但是，在某一项具体工程中，不可能所有信息和经验都完全展现，因此，受限于信息和经验的缺乏，在风险评估和分析中，有效信息往往依赖于有经验的工程师以及专家的主观判断。因此，在概率评估中，就包含了非精确性，进而导致风险评估和分析的不准确。 针对隧道建设项目中的风险量化评估问题，引入非精确概率理论，首次对基于非精确概率理论方法的事件树分析法、故障树分析法和决策树分析法的数值算法分别进行了独立推导，建立了不同条件下的事件树评价的非精确概率方法、故障树评价的非精确概率方法和决策树评价的非精确概率方法，并辅以多个工程案例对新算法可行性进行了验证，证明了以上三种逻辑演绎的非精确概率方法是切实合理有效的。 然后以武汉地铁2号线长江隧道项目（以下简称长江隧道项目）工程实例，采用所建立的非精确概率方法，分别对项目的潜在工程风险、环境风险、额外勘探的必要性及其类型、项目风险清单进行了分析，并与采用传统精确概率的风险方法进行对比。通过对比采用非精确概率方法和采用精确概率方法及其在隧道施工风险分析中的应用，得到如下结论： （1）对长江隧道项目进行工程潜在风险评估时，发现采用事件树评估的非精确概率方法得到的风险发生概率高于采用事件树评估的精确概率方法得到的风险发生概率，采用非精确概率分析的结果更准确地反映了项目工程建设过程中的实际风险等级。 （2）对长江隧道项目进行环境风险评估时，采用故障树评估的精确概率方法得到的结果是环境风险可忽略，这与工程的实际情况不符；而采用故障树评估的非精确概率方法得到的结果是环境风险不可忽略，与工程的实际情况更加吻合。 （3）对长江隧道项目进行额外勘探的必要性及其类型评估时，发现采用决策树评估的非精确概率方法得到的不同路段的是否进行额外勘探以及进行何种额外勘探的组合比采用决策树评估的精确概率方法得到的组合展现出更小的不确定性和更低的成本。 因此，文中提出的基于非精确概率的风险评估方法能够应用于隧道建设项目，且所得到的结果比使用精确概率的风险评估方法所得到的结果更加精确、合理，这在实际工程建设过程中具有较高的现实意义和使用价值。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外相关研究进展

1.2.1 风险管理的研究进展

1.2.2 隧道风险管理的研究进展

1.2.3 非精确概率的研究进展

1.3 研究内容

第2章 风险评估方法与非精确概率理论

2.1 项目风险管理

2.1.1 风险和风险管理

2.1.2 风险管理的基本过程

2.2 风险评估方法

2.2.1 事件树分析方法

2.2.2 故障树分析方法

2.2.3 决策树分析方法

2.3 非精确概率

2.3.1 上限期望和下限期望

2.3.2 上限概率和下限概率

2.3.3 非精确概率

2.3.4 非精确概率的边界限制条件

2.3.5 非精确概率下变量相互关系的推导

2.4 基于非精确概率进行风险评估的必要性分析

2.5 本章小结

第3章 风险评估的非精确概率方法

3.1 引 言

3.2 事件树评价的非精确概率方法

3.2.1 条件概率下事件树评价的非精确概率方法

3.2.2 全概率下事件树评价的非精确概率方法

3.2.3 条件概率和全概率共同作用下的事件树评价的非精确概率方法

3.3 故障树评价的非精确概率方法

3.4 决策树评价的非精确概率方法

3.4.1 决策树的一般形式

3.4.2 决策树评价的非精确概率方法

3.4.3 存在不确定新信息下决策树评价的非精确概率方法

3.4.4 信息价值的非精确概率方法

3.5 本章小结

第4章 隧道建设整体风险量化评估的非精确概率分析研究

4.1 项目基本情况

4.2 确定评价方法

4.3 建立事件树模型

4.3.1 风险识别

4.3.2 建立事件树模型

4.4 结果分析和对比

4.5 本章小结

第5章 隧道建设单一事故风险量化评估的非精确概率分析研究

5.1 确定评价方法

5.2 建立故障树模型

5.2.1 确定故障树的事件

5.2.2 建立故障树模型

5.3 结果分析与对比

5.4 本章小结

第6章 隧道建设决策风险量化评估的非精确概率分析研究

6.1 确定评价方法

6.2 地质情况和建设方案

6.3 建立决策树模型

6.4 结果分析和对比

6.5 风险清单

6.6 本章小结

第7章 结论和展望

7.1 结 论

7.2 创新点

7.3 展 望

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表论文

附录A 武汉地铁2号线长江隧道风险清单