ゲーム理論に基づく複雑環境下における黄土トンネル工事の安全リスク評価

Aug 15, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12249 (2023) この記事を引用

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周囲環境の影響により、黄土トンネルの建設中に遭遇する安全影響要因は複雑かつ多数であり、それが頻繁な事故を引き起こしており、複雑な環境下での黄土トンネルの建設に適用できる安全リスク評価手法が不足しています。 。 この論文は、西安-延安高速鉄道の羅川トンネルプロジェクトに基づいて、黄土トンネル建設リスクの影響要因を分析し、安全リスク評価を確立するために主観的要因と客観的要因を含む15の主要な影響要因を選択しました。複雑な環境下での黄土トンネル建設システム。 インパクトファクターの重みを決定するために、本論文ではゲーム理論に基づく組み合わせ重み付け方法を初めて導入した。 次に,従来の雲モデル理論を用いて,黄土トンネル建設の安全性のリスク評価モデルを確立した。 最後に、モデルをサポート プロジェクトに適用して検証します。 その結果、トンネル建設の安全性に最も大きな影響を与えるのは支保工と覆工であり、次に施工管理、周囲の岩盤グレード、有害土木地盤、モニタリング測定、前立て、施工方法が続いた。 評価結果は実際の建設リスク度と一致しており、モデルの評価結果が正確で信頼できることを証明しており、このモデルは複雑な環境下での黄土トンネル建設の安全リスク評価の指針となる重要性を持っています。

黄土は中国の中西部に広く分布し、その面積は63万1,000平方キロメートルに達し、中国総面積の約6.6％を占めます1。 黄土は第四紀の堆積物として、垂直方向の節理発達、緩い構造、軟水化などの特徴を持っています2。 また、特殊な工学的特性は、西部地域の土木建設、特に黄土層を横断するトンネルプロジェクトに大きな課題をもたらしており、土砂崩れ、隆起した泥土や水の噴出、建設中の大きな変形などの災害に頻繁に遭遇します。重大な安全上のリスクと経済的損失を引き起こす災害3. これまで、多くの学者が周囲の岩石の特性と黄土トンネルの構造的安定性を研究してきました4、5、6。その目的は、生産実践における建設リスクを最小限に抑えることです。 したがって、黄土トンネルの建設リスクを徹底的に分析し、効果的な評価手法を提案することが急務となっている。

近年、多くの学者がトンネルのリスク評価を広範囲に研究してきました。 Eskesen らの著書「トンネル工事のリスク管理のガイドライン」では、7 つのリスク評価モデルと評価指標が説明されており、トンネル工事におけるリスク評価と管理のための完全な参照基準が初めて提案されています。 McFeat-Smith と Harman8 は、調査研究と 50 以上のトンネルの系統的な概要に基づいて、多くの異なるリスク タイプを含む IMS リスク評価システムを開発しました。 Hyun et al.9 は、ケーススタディと専門家協議を通じて、トンネル建設プロセスにおける TBM の潜在的な安全リスク要因を調査分析し、地質、設計、建設の 3 つの側面から断層ツリーセットを構築し、リスク発生確率を効果的に予測しました。 FTA と AHP を使用して、TBM トンネルの設計および建設段階におけるその影響を調査します。 Gao ら 10 は、76 件の大・中規模トンネル崩落事故のメカニズムを解析することにより、評価指標として 7 つの主要な危険因子を提案し、エントロピー加重グレーシステム理論に基づくトンネル崩落リスク評価を実現した。 Liu et al.11 は、トンネルの変形と人間の活動との関係について議論し、ファジィ分析階層プロセスを適用して、住宅地の下の黄土トンネルにおける崩壊の危険性を評価しています。 Balta ら 12 は、ベイズ理論に基づいてトンネル工学用のリスク識別ソフトウェアを開発し、それを工学的実践に適用することに成功しました。 Lin et al.13 は、工学的な事例と研究に基づいて、TBM ジャミングに密接に関連する 4 つの影響要因を要約し、分析しました。 ISM理論を使用して、動的BNモデルを確立して、トンネル切羽前面の地質条件を取得し、トンネル建設中の地質災害とTBM妨害の動的予測を達成しました。