【摘要】：重大巖土工程在建設(shè)和運行中存在著若干不確定因素,進而導(dǎo)致重大巖土工程風險的存在。由于風險評估能夠為重大巖土工程建設(shè)的科學(xué)決策提供重要依據(jù),因而受到學(xué)術(shù)界和工程界的廣泛關(guān)注,是當前巖土工程領(lǐng)域研究的重點課題。半個世紀以來,巖土工程界在該領(lǐng)域開展了一系列的研究工作,取得了一些有價值的研究成果。應(yīng)該強調(diào),重大巖土工程風險評估作為科學(xué)問題提出并服務(wù)于工程建設(shè)決策的研究起步較晚,同時重大巖土工程風險評估也是一個涉及多學(xué)科的復(fù)雜問題,開展這一領(lǐng)域的研究具有很大的挑戰(zhàn)。本文主要研究重大巖土工程風險評估基礎(chǔ)理論,在工程風險的基本概念、風險評估框架、風險因素分析與風險評估方法、可接受風險標準等方面開展一系列基礎(chǔ)理論研究,取得如下主要成果:1.重大巖土工程風險的基本概念研究。系統(tǒng)梳理和總結(jié)了風險定義的演變過程,從哲學(xué)層面上總結(jié)分析了風險的概念,認為風險定義具有本體地位,把風險定義為,對人類有價值的事物產(chǎn)生不確定性后果的狀態(tài)。在論述實在論和建構(gòu)論風險觀的基礎(chǔ)上,提出風險理論連續(xù)統(tǒng)一體的概念。根據(jù)本文的風險定義,在分析重大巖土工程不確定性的來源及其分類的基礎(chǔ)上,把重大巖土工程風險定義為工程失事對人員生命、經(jīng)濟、環(huán)境與社會以及工程自身等造成潛在的損失及其可能性。2.重大巖土工程風險評估基本框架研究。在討論和分析重大巖土工程風險研究現(xiàn)狀和背景基礎(chǔ)上,構(gòu)建了風險科學(xué)與巖土工程相結(jié)合的理論框架和學(xué)科體系,目的是將風險科學(xué)理論與方法與巖土工程相結(jié)合,解決重大巖土工程風險評估的內(nèi)容與框架問題。本文把重大巖土工程風險評估劃分為明確背景、風險識別、風險估計與風險評價四個階段,并給出了工程風險評估的基本流程。根據(jù)風險評估基本流程,提出了重大巖土工程風險評估研究內(nèi)容,具體包括風險評估內(nèi)涵、風險因素分析框架、風險評價標準和風險評估方法研究等四個方面內(nèi)容。論文認為重大巖土工程風險評估是風險科學(xué)在巖土工程中應(yīng)用的初級階段,基于風險的重大巖土工程設(shè)計理論則是風險科學(xué)在巖土工程中應(yīng)用的高級階段和發(fā)展方向,認為重大巖土工程應(yīng)由基于性能設(shè)計向基于風險設(shè)計理念轉(zhuǎn)變。3.重大巖土工程風險因素分析和風險評估方法研究。建立了重大巖土工程風險因素分析框架,主要包括外部的危險性因素和工程內(nèi)部的易損性因素以及工程失事影響區(qū)域承災(zāi)體的脆弱性因素。結(jié)合風險評估必須回答的三個問題,本文系統(tǒng)地論述了重大巖土工程風險識別方法、風險概率估計方法和工程失事的損失估計方法、風險估計方法以及減輕風險的評價方法。其中,巖土工程風險概率估計采用可靠度法和易損性估計方法,并給出了多種失效失穩(wěn)破壞模式下的風險概率估計方法;損失估計方法主要討論了損失估計的基本模型、生命損失估計、經(jīng)濟損失估計、社會與環(huán)境影響估計方法。根據(jù)我國的基本國情,探索建立重大巖土工程風險估計貨幣化方法。4.重大巖土工程可接受風險標準的初步研究。論文首先闡明可接受風險概念及其標準。在問卷調(diào)查的基礎(chǔ)上,參考國內(nèi)外已有的研究成果,提出了我國重大巖土工程生命、經(jīng)濟、社會與環(huán)境可接受風險標準的建議值。巖土工程個人生命可接受風險標準的建議值為:個人可容忍風險標準為10-5/年,可接受風險標準為10-6/年,可忽略風險標準為10-8/年;繪制了重大巖土工程社會生命可接受風險的FN曲線(生命損失數(shù)量累積概率曲線),并建議了曲線的相關(guān)參數(shù);繪制了重大巖土工程經(jīng)濟可接受風險標準的FD曲線(經(jīng)濟損失金額累積概率曲線),并給出曲線的相關(guān)參數(shù)的建議值;根據(jù)生活質(zhì)量指數(shù)(LQI)和生命統(tǒng)計價值(VSL)模型計算了減輕生命風險的公共決策成本標準;提出了社會穩(wěn)定與環(huán)境可接受風險的等級標準。這項工作可為重大巖土工程風險評價提供了標準,為減輕工程風險決策提供了重要依據(jù)。5.開展高土石壩地震風險評估示例研究。本文通過搜集、整理和分析國內(nèi)外學(xué)者公開發(fā)表的高土石壩震害實例的研究文獻,對高土石壩地震危險性、地震破壞形式和地震易損性進行了分析。按照本文提出的重大巖土工程風險評估流程、方法和風險可接受標準,對某高土石壩地震風險進行了評估。論文對該高土石地震風險進行了背景分析、風險識別、風險概率估計、工程自身破壞損失估計。估計了地震潰壩情況下,潰壩下游區(qū)域的災(zāi)害損失。選取壩坡失穩(wěn)和永久變形兩種破壞模式開展高土石壩地震風險概率估計。對于壩坡失穩(wěn)破壞模式,采取相對可靠度法的安全率估算失效概率;對于壩體永久變形破壞模式,采用壩頂相對沉陷地震易損性分析方法,繪制出了不同地震動加速度的工程地震易損性概率曲線。該高土石壩地震破壞直接經(jīng)濟損失根據(jù)易損性指標進行評估。假設(shè)該高土石壩出現(xiàn)地震潰壩,對工程下游影響區(qū)域的生命損失、經(jīng)濟損失、社會與環(huán)境影響進行了粗略的估計。根據(jù)本文提出重大巖土工程可接受風險評價標準,給出了某高土石壩地震風險評價的結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：中國地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU43
【圖文】：

- 12 -圖 2-1 風險概念的發(fā)展路徑近幾十年來的研究成果，但也有一些定義更早，如早在）就用期望值來定義風險。風險的定義一直在演變，到定義達成最廣泛的共識。從風險定義的發(fā)展趨勢看，最率和期望值來定義風險，后來，學(xué)者不再采用概率方法闊，并且明確區(qū)分風險定義與風險描述。述，對于風險評估具有重大理論意義，它在摒棄采用概為依然可以采用概率、期望值等來描述風險，但不能根為風險描述不能給出風險概念的內(nèi)涵。人們通常采用損概率等描述風險的方式來定義風險，實際上是在風險定認識論要素定義風險存在內(nèi)在邏輯上的矛盾。如果我們世界，引入認識論要素以后，我們的理解就會成為，存

圖 2-2 風險水平變化示意圖究具體的承災(zāi)體脆弱性，需要考慮承災(zāi)體是否暴露于致災(zāi)因子的有暴露于致災(zāi)因子危險影響范圍內(nèi)的承災(zāi)體才會表現(xiàn)出脆弱性，究者采用暴露元素2（exposure element）表達處于危險中承災(zāi)體是指易于受到某種致災(zāi)因子損害的各類承災(zāi)體，這些承災(zāi)體的數(shù)露元素。如果考慮暴露元素，則風險可以表示為風險（R）=危險性（H）×暴露元素（E）×脆弱性（V）上式，降低風險也可以通過減少暴露元素的方法來實現(xiàn)，如圖 素的數(shù)量減少，同時承災(zāi)體的脆弱性降低，如圖 2-3（b），則三險就更小。因此，通過制定法律法規(guī)、提高社會風險意識、土地等可以減少暴露元素，從而降低風險。

第二章 重大巖土工程風險的基本概念風險和可接受風險，這也是風險評價的分類標準�？山邮茱L險是指風最大損失在經(jīng)濟能力和心理承受能力限度之內(nèi)，風險承受者或者受到備接受的風險�？扇萑田L險是為了達到某種目的，風險承受者或者受夠忍受的風險。風險嚴重程度是影響風險可接受程度的最主要的因素和高風險界定為不可接受風險；低風險通常為可接受風險；介于可接接受風險之間的中等風險為可容忍風險。文根據(jù)風險損失后果的屬性對重大巖土工程風險損失分為經(jīng)濟風險、會風險、環(huán)境風險四大類，如圖 2-5 所示。

本文編號：2782349