Évaluation des risques de sécurité liés à la construction d'un tunnel de loess dans un environnement complexe, basée sur la théorie des jeux

Aug 15, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12249 (2023) Citer cet article

257 Accès

1 Altmétrique

Détails des métriques

En raison de l'impact de l'environnement, les facteurs d'impact sur la sécurité rencontrés lors de la construction de tunnels de loess sont complexes et nombreux, ce qui provoque des accidents fréquents, et il existe un manque de méthodes d'évaluation des risques de sécurité applicables à la construction de tunnels de loess dans un environnement complexe. . Basé sur le projet de tunnel de Luochuan du chemin de fer à grande vitesse Xi'an-Yan'an, cet article analyse les facteurs d'impact des risques de construction du tunnel de loess, et 15 principaux facteurs d'impact impliquant des facteurs subjectifs et objectifs sont sélectionnés pour établir l'évaluation des risques de sécurité. système de construction de tunnels de loess dans un environnement complexe. Pour déterminer le poids des facteurs d’impact, cet article introduit pour la première fois la méthode de pondération combinée basée sur la théorie des jeux. Ensuite, le modèle d'évaluation des risques liés à la sécurité de la construction du tunnel de loess est établi en utilisant la théorie conventionnelle du modèle nuageux. Enfin, le modèle est appliqué au projet de support pour vérification. Les résultats montrent que le soutènement et le revêtement ont le plus grand impact sur la sécurité de la construction du tunnel, suivis par la gestion de la construction, la qualité des roches environnantes, les terrains d'ingénierie nuisibles, les mesures de surveillance, la mise en avant et la méthode de construction. Le résultat de l'évaluation est cohérent avec le degré réel de risque de construction, ce qui prouve que le résultat de l'évaluation du modèle est précis et fiable, et que le modèle a une importance directrice pour l'évaluation des risques de sécurité liés à la construction d'un tunnel de loess dans un environnement complexe.

Le loess est largement répandu dans les régions centrales et occidentales de la Chine et sa superficie atteint 631 000 km2, soit environ 6,6 % de la superficie totale du pays1. En tant que sédiment quaternaire, le loess présente les caractéristiques d'un développement de joints verticaux, d'une structure lâche et d'un adoucissement de l'eau2. Les caractéristiques techniques particulières constituent également un grand défi pour la construction technique dans la région occidentale, en particulier pour les projets de tunnels traversant la couche de loess, qui rencontrent souvent des catastrophes telles que des glissements de terrain, des projections de sol boueux et d'eau jaillissante, ainsi que de grandes déformations pendant la construction. ces catastrophes entraînent de grands risques pour la sécurité et des pertes économiques3. Dans le passé, de nombreux chercheurs ont étudié les caractéristiques des roches environnantes et la stabilité structurelle des tunnels de loess4,5,6, dans le but de minimiser les risques de construction dans les pratiques de production. Par conséquent, le problème clé à résoudre de toute urgence est d’analyser en profondeur les risques de construction des tunnels de loess et de proposer des méthodes d’évaluation efficaces.

De nombreux universitaires ont étudié de manière approfondie l’évaluation des risques liés aux tunnels ces dernières années. Dans le livre « Guidelines for Tunneling Risk Management » écrit par Eskesen et al.7, les modèles d'évaluation des risques et les indices d'évaluation sont discutés, et pour la première fois, un ensemble complet de normes de référence pour l'évaluation et la gestion des risques dans les tunnels est proposé. Sur la base d'une enquête et d'un résumé systématique de plus de 50 tunnels, McFeat-Smith et Harman8 ont développé un système d'évaluation des risques IMS qui inclut de nombreux types de risques différents. Hyun et al.9 ont étudié et analysé les facteurs de risque potentiels pour la sécurité du tunnelier dans le processus de construction du tunnel à travers une étude de cas et une consultation d'experts, ont construit un arbre de défaillances à partir de trois aspects de la géologie, de la conception et de la construction, et ont prédit efficacement la probabilité d'occurrence du risque. et son impact dans les étapes de conception et de construction du tunnelier TBM en utilisant FTA et AHP. En analysant le mécanisme de 76 accidents d’effondrement de tunnels de grande et moyenne taille, Gao et al.10 ont proposé sept facteurs de risque principaux comme indices d’évaluation et ont réalisé une évaluation du risque d’effondrement de tunnel basée sur la théorie du système gris pondéré par l’entropie. Liu et al.11 ont discuté de la relation entre la déformation des tunnels et les activités humaines et appliquent le processus de hiérarchie analytique floue pour évaluer le risque d'effondrement dans les tunnels de loess situés sous les zones résidentielles. Balta et al.12 ont développé un logiciel d'identification des risques pour l'ingénierie des tunnels basé sur la théorie bayésienne et l'ont appliqué avec succès à la pratique de l'ingénierie. Sur la base de cas d'ingénierie et de recherches, Lin et al.13 ont résumé et analysé quatre facteurs d'influence étroitement liés au brouillage des tunneliers. En utilisant la théorie ISM, un modèle BN dynamique a été établi pour obtenir les conditions géologiques devant le front de taille du tunnel et réaliser une prévision dynamique des catastrophes géologiques et du brouillage du tunnelier pendant la construction du tunnel.