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原文传递不确定条件下地铁盾构诱发建筑物安全风险管理

论文题名：	不确定条件下地铁盾构诱发建筑物安全风险管理
关键词：	地铁盾构;临近建筑物;安全风险;施工管理;不确定性;评价决策
摘要：	随着我国地下空间开发与城市轨道交通建设的高速发展，地铁盾构地铁盾构施工引起周围地层移动诱发地表建筑物变形安全，涉及多源致险因素，且灾变机理复杂，已经成为地铁施工建设中非常重要的研究课题，尤其是建筑物密集的城市中心区域。本文借鉴国内外相关研究，将水文地质、施工工艺、周围环境及监测数据等与风险实时分析评价紧密结合，结合先进的数据处理技术与人工智能推理方法，加强对复杂环境下多源异构数据的不确定性因素的认知与处理，进一步了解和掌握地铁盾构施工诱发临近建筑物变形的灾变演化规律，实现建筑物全过程实时动态安全预警控制与管理决策。本文主要研究工作如下：　　（1）从地铁盾构开挖诱发地表变形、地表变形诱发上部建筑物破坏、建筑物存在对地表变形的影响规律等方面系统分析了隧道施工诱发临近建筑物的复杂作用机理；比较分析了建筑物变形安全的刚性与柔性控制标准的制订方法、内容、优缺点及适用范围；在此基础上提出了一套系统全面的地铁盾构施工临近建筑物全过程安全管理流程，具体包括施工影响范围确定、建筑物环境调查、建筑物安全分析与评价、建筑物安全管理措施等四个步骤，并针对不同风险等级的临近建筑物，提出了相应的安全保护与应对控制措施。　　（2）从决策设计阶段建筑物安全预评价角度出发，构建一套涵盖隧道本体参数、水文地质参数、建筑物参数、施工与管理参数等四个方面14个影响因素的地铁盾构地铁盾构施工诱发临近建筑物的安全预评价指标体系；运用云模型对各个安全评价指标分级区间划分中普遍存在的模糊性和随机性进行不确定处理；集成可拓理论在表征数据变量的灵活性及综合评价方面的优势，提出一套完整的基于可拓云的地铁盾构施工临近建筑物安全评价的模型及其求解算法，结合 Monte-Carlo仿真模拟采用可信度因子反映评价结果的合理性与可靠性；结合工程实际将该方法与传统的基于模糊层次分析法、密切值法及神经网络的综合评价方法进行比较分析，结果显示本文提出的方法可以直接利用原始数据，省去了传统综合评价中数据归一化处理过程，避免了可能出现的信息丢失，具有计算结果准确、适应性强等优点。　　（3）从施工阶段建筑物动态安全评价角度出发，采用对时空演化敏感的贝叶斯网络对地铁盾构施工临近建筑物变形安全管理决策进行风险建模，提出涵盖模型设计、模型验证及模型应用的基于贝叶斯网络的临近建筑物安全不确定性推理与实时控制方法，克服了传统安全分析方法难以反映时空变化对临近建筑物安全风险演化的实时效应等不足；提出了用于贝叶斯网络模型有效性检验的相关衡量指标及其判定标准，消除贝叶斯网络决策模型结构学习与参数学习中受模糊随机不确定性影响存在的偏差，保障安全贝叶斯网络决策模型用于指导实践的科学合理性；结合工程实际，利用贝叶斯网络前向预测推理、敏感性分析及逆向诊断推理技术，支持实现临近建筑物事前、事中及事后各阶段的安全风险实时评价与诊断决策。　　（4）从决策支持系统角度出发，结合先进的数据监测与传感技术，将数据采集、处理、分析及决策等环节进行一体化综合集成，提出了地铁盾构施工诱发临近建筑物安全管理决策支持系统的架构思路，探讨了该系统应用层、支撑层、感知层等结构层的关键技术，并结合工程实际需求分析了该系统的功能模型设计。该系统能够支持实现地铁盾构施工诱发临近建筑物全过程安全风险监控、风险预警及诊断控制一体化管理，提高了地铁盾构施工临近建筑物变形安全灾情的实时判断与预警控制决策效率，克服了传统基于专家经验决策对领域专家依赖度高等不足，帮助地铁施工参与各方加强了解临近建筑物安全灾变规律，为实现临近建筑物安全管理智能预警决策提供有力的辅助支持。
作者：	张立茂
专业：	工程管理
导师：	吴贤国
授予学位：	博士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文