[发明专利]考虑地震易损性模型不确定性的盾构隧道风险评估方法

说明书

本申请涉及隧道风险领域，提供考虑地震易损性模型不确定性的盾构隧道风险评估方法，包括：(1)确定同类场地隧道多种地震易损性模型FC₁，FC₂至FC_n；(2)建立考虑不确定性的易损性模型FC₀；(3)选择某地震强度PGA；(4)设置抽样次数N，对步骤(2)中易损性模型FC₀抽样，获得N组不同破坏状态的离散概率P₀，P₁，P₂及P₃；(5)根据步骤(4)获得N组平均期望损失ls_m1；(6)计算各个分位数的平均期望损失ls_m2；(7)重复(3)～(6)步骤，得到不同PGA的平均期望损失ls_m；(8)基于步骤(7)结果，获得风险指标R值。本申请提供的方案，其有益效果在于：能够减少单一模型带来的误差，综合考虑不同易损性曲线模型，更合理地分析隧道地震风险。

技术领域

本申请涉及盾构隧道地震风险分析领域，具体涉及考虑地震易损性模型不确定性的盾构隧道风险评估方法。

背景技术

风险(Risk)的相关理念最早起源于19世纪末的经济研究领域，自20世纪70年代以来，风险分析(Risk assessment)开始在各个领域广泛应用，如核电站风险分析、大型基础设施风险分析、桥梁工程风险分析、结构工程风险分析等等。由于地震对结构会造成显著破坏，并造成巨大的经济损失，学术界在结构地震风险(Seismic risk)分析方面不断展开研究，各国学者针对不同的研究对象建立了大量的地震风险分析方法和模型，以合理预估震后经济损失及制度相应恢复策略。20世纪70年代，美国针对旧金山等数个城市展开了地震风险分析工作，基于大量震后结构破坏数据，首次提出了NOAA/USGS风险分析方法，以此来展开建筑结构地震风险分析。自此数十年来，国内外专家学者们在核电站、土石坝、建筑工程及桥梁工程等展开了大量的包含地震领域的风险分析研究，提出了诸多不同的分析手段，但在地下工程领域，目前，其风险分析主要涉及对临近工程、地表超载、运营管理及隧道施工等领域(黄宏伟，2006；黄宏伟等，2008)，而对于隧道结构在地震荷载下的风险分析研究工作相对较少。总的来说，现阶段在隧道地震风险分析领域，国内外学者主要采用半定性半定量的风险矩阵分析法和概率定量地震风险分析两种方法进行分析，以下将分别展开阐述。

(1)风险矩阵分析法

地下工程结构的地震风险分析最早采用风险矩阵评价法进行分析，该方法借用了风险指标法的概念，从而获得相应的地震风险矩阵。在地下工程领域，一般地，风险矩阵的表达式如下所示：

R＝P×C

其中，R为风险等级矩阵，P为风险概率矩阵，C为后果严重度矩阵。

该方法能够将定性与定量相结合，首先分别把风险后果和发生概率确定不同的等级，即选为风险矩阵中的不同行和列中，其中风险后果一般可分为可接受程度、较轻程度、严重程度、灾难性程度等，然后依据风险在矩阵中的不同位置做出相应的分析结论，如可以接受、部分可接受但需进一步监控、完全不可接受等。针对具体风险事件，可以将风险后果进行严重程度划分，并结合风险发生概率，通过上述风险分析矩阵进行风险评级，评定对应的风险可接受程度，拟定相应降低风险的措施。风险矩阵方法能够比较直观地说明风险发生的可能性和风险后果的严重度，便于作出决策和采取措施。

风险矩阵分析法较多地依赖于定性分析，由于其有快速简便的特点，目前依然在科研及工程实践中广泛使用，但是，该方法很难综合考虑风险分析中的各个不确定性，因此，从概率定量的角度展开风险分析具有重要的意义。

(2)概率定量地震风险分析