摘 要

近几年来，随着我国经济的迅速增长，对基础设施建设的投入规模也随之增大，隧道等地下工程的建设也由此增多。但因为隧道等地下工程往往由于规模大、施工困难、地质复杂、未知及不确定因素多，且受到周围的环境和已有建筑物的影响也较大，而导致施工险情。为保证隧道施工的安全和隧道建设的质量，就需要对隧道建设进行施工安全风险控制研究。本文选取了龙井沟隧道作为研究对象，并针对其山岭隧道的属性及特点进行了分析研究。

龙井沟隧道位于贵州省黔西县大关镇龙井沟村，隧址地区属于构造剥蚀中山地貌，位于鸭池河北岸，地形起伏较大，隧道线位内地面最大标高约为1446m, 最低标高约为1282m，相对高差约为164m。本文通过资料查阅和工程勘测等方法，列举出了龙井沟隧道在施工过程中，主要有洞口失稳、隧道塌方、突水涌泥、岩爆、隧道大变形、结构风险等几类安全风险事件，并确定了主要的风险事件。根据龙井沟隧道的特点，选取了6个一级指标和28个二级指标，建立了龙井沟隧道施工安全风险的评价指标体系。然后结合层次分析法和模糊数学法，对龙井沟隧道的施工安全风险进行评价，并在风险评价过程中引入了黑天鹅理念。

全文论述的主要思路是：首先，对龙井沟隧道的工程概况进行综合阐述，对围岩级别进行分析，对工程地质条件进行评价；其次，确定风险因素和风险评估方法；然后，采用模糊集合理论对龙井沟隧道施工安全风险因素进行模糊量化处理，运用层次分析法对龙井沟隧道在施工过程中影响安全的因素进行权重确认，并对龙井沟隧道的施工风险进行评估，根据最大隶属度原则，得到龙井沟隧道的施工安全风险等级；最后，针对龙井沟隧道的特点和风险等级，并依据黑天鹅理念，提出了在隧道施工中的安全风险应对措施。

关键词：隧道施工；风险评估；层次分析法；模糊综合评判法；黑天鹅理念

Abstract

In recent decades, for the growth of China's economy, the scale of investment in infrastructure construction has also increased, and the construction of underground projects such as tunnels has also increased. However, underground projects such as tunnels often have large scales, high construction difficulty, complicated geological conditions, unknown and uncertain factors, and are also greatly affected by the surrounding environment and existing buildings, resulting in construction risks. In order to ensure the safety of tunnel construction and the quality of tunnel construction, it is necessary to conduct research on construction safety risk control of tunnel construction. This paper selects Longjinggou Tunnel as the research object, and analyzes the properties and characteristics of its mountain tunnel.

Longjinggou Tunnel is located in Longjinggou Village, Daguan Town, Luxi County, Guizhou Province. The tunnel site is a structurally denuded Zhongshan landscape. It is located on the north bank of the Yachi River. The terrain is undulating. The maximum elevation of the ground in the tunnel line is about 1446m, and the lowest elevation is about 1282m. The relative height difference is about 164m. Through data review and engineering survey, the paper lists several types of safety risk events such as tunnel instability, tunnel collapse, water inrush, rock burst, large tunnel deformation and structural risk during the construction process of Longjingou Tunnel. And sort the listed security risk events to identify the main risk events. According to the characteristics of Longjinggou Tunnel, six first-level indicators and 28 second-level indicators were selected, and an evaluation index system for construction safety risk of Longjinggou tunnel was established. Then combined with the analytic hierarchy process and fuzzy mathematics method, the construction safety risk of the Longjinggou tunnel is evaluated, and the black swan concept is introduced in the risk assessment process.

The main ideas discussed in the full text are as follows: Firstly, comprehensively expound the engineering overview of the Longjinggou tunnel, analyze the surrounding rock grade, and evaluate the engineering geological conditions; secondly, determine the risk factors and risk assessment methods; then, use fuzzy set theory The fuzzy risk processing of the construction safety risk factors of Longjinggou tunnel is carried out. The analytic hierarchy process is used to confirm the factors affecting the safety of Longjinggou tunnel during construction, and the construction safety risk of Longjinggou tunnel is evaluated according to the principle of maximum membership. The construction safety risk level of the Longjinggou tunnel was obtained. Finally, according to the characteristics and risk level of the Longjinggou tunnel, and based on the black swan concept, the safety risk response measures in the tunnel construction were proposed.

Keywords: tunnel construction; risk assessment; analytic hierarchy process; fuzzy comprehensive evaluation；black swan concept

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪 论 1

1.1 选题背景及研究意义 1

1.1.1 选题背景 1

1.1.2研究意义 2

1.2国内外研究现状 3

1.2.1国外研究现状 3

1.2.2国内研究现状 4

1.3目前隧道施工风险研究中存在的问题及研究趋势 4

1.4研究内容与技术路线 5

第2章 隧道工程施工安全风险研究理论基础 7

2.1风险的基本概念 7

2.2风险的评估流程 7

2.3隧道施工安全风险评估分类 7

2.3.1总体风险评估 7

2.3.2专项风险评估 10

2.4常用风险分析方法 11

2.5风险处理 11

2.5.1风险处理的可选方案 11

2.5.2风险处理方案的评估 11

2.5.3准备并实施风险处理计划 11

第3章 隧道工程概况与围岩分级 12

3.1工程概况 12

3.1.1地形地貌 12

3.1.2地层岩性 12

3.1.3地质构造 13

3.1.4地表水及地下水 13

3.1.5地震烈度 14

3.1.6不良地质现象 14

3.2岩土体的工程地质特征及围岩分级 14

3.2.1岩土体的工程地质特征 14

3.2.2围岩分级 14

3.3隧道工程地质条件评价 15

3.3.1隧道贵阳端洞口段边坡、仰坡稳定性评价 15

3.3.2隧道黔西端洞口段边坡、仰坡稳定性评价 16

3.3.3隧道各围岩段工程地质及水文地质评价 16

3.3.4结构面对隧道洞身稳定性影响评价 17

3.3.5隧道涌水量预测 17

3.3.6隧道施工的环境影响评价 17

第4章 风险因素识别与评估方法 18

4.1龙井沟隧道安全风险因素识别 18

4.2隧道安全风险等级及接受准则 19

4.2.1安全风险等级 19

4.2.2安全风险接受准则及处理措施 19

4.3风险评估方法 19

第5章 龙井沟隧道施工风险评估 21

5.1龙井沟隧道安全风险评价指标体系建立 21

5.2龙井沟隧道安全风险估计 22

5.2.1隧道施工安全风险发生概率分析 23

5.2.2隧道施工安全风险后果分析 28

5.3龙井沟隧道安全风险评价 29

5.4龙井沟隧道施工安全风险应对措施 35

5.4.1洞口失稳风险应对措施 35

5.4.2结构风险应对措施 35

5.4.3突水涌泥风险应对措施 35

5.4.4隧道塌方风险应对措施 35

5.4.5变形风险应对措施 35

5.4.6黑天鹅事件应对措施 36

第6章 结论与展望 37

参考文献 38

致谢 40

第1章 绪 论

1.1 选题背景及研究意义

1.1.1 选题背景

随着地面交通的逐步饱和，经济的发展，私家车的数量激增，现有地面交通已难以满足人们的出行需求，为适应经济的发展和改善人们的出行质量，继续开发和加强对地下空间的利用已成为必然的趋势。我国地域辽阔、地形复杂多样，山区面积广，约占全国总面积的三分之二，平原面积仅占百分之十左右，因此造成我国交通建设的不便。为了发展经济、改善人们的出行方式，在山区修建公路来连接各个城市地区，隧道作为一种穿越山区的工程方式具有缩短里程、保护植被的优点，但由于隧道在施工中往往存在着不确定因素，为此，对隧道施工过程进行风险安全管理和评估是十分有必要的。

当代建设的中、大型工程项目在设计施工管理过程中，风险往往伴随着工程建设的全过程。对于周期长、规模大、产品具有复杂性和单件性等特点的隧道建设工程来说，在设计和施工过程中存在着更多不确定因素，比一般产品生产具有更高的不确定性和更大的风险。随着社会经济的发展和科学技术的进步，隧道工程建设中存在的风险越来越大，因而引入风险评估技术尤为重要^[1]。

在隧道建设过程中，由于缺乏可靠的施工安全管理与风险评估而造成的重大事故不再少数，例如：2003年7月1日上海地铁四号线事故，当时，竖井与旁通道的开挖顺序错误、冷冻设备出现故障导致温度回升和地下承压水导致喷砂这三方面的不利因素遇到一起，最终导致事故的发生；2008年12月15日杭州地铁一号线事故，由于地铁基坑附近的地下公用管线破裂、基坑渗漏，导致附近河水倒灌发生大面积地面塌陷造成超过10人死亡，为新中国成立以来最大的地铁建造施工事故；2008年4月15日广州地铁六号线东湖站至黄花岗站盾构区间事故，事故原因为盾构机开仓作业时有不明气体泄漏，经对事故现场的余气成分及浓度进行检测，结果显示盾构机土仓内聚集的大量甲烷等有害气体，在开仓过程中发生爆炸事故共造成2死5伤。为减少隧道建设过程中的损失，避免重大事故的发生，对隧道施工进行安全管理和风险评估必不可少^[2]。