基于模糊熵与云理论的沉管隧道工程施工风险评估方法与流程

本发明涉及沉管隧道风险评估，尤其涉及基于模糊熵与云理论的沉管隧道工程施工风险评估方法。

背景技术：

1、沉管隧道的研究及应用历史久远，1896年美国首次利用沉管法建成波士顿港输水隧洞，自1970年以来沉管隧道发展迅速，并被世界各国普遍采用。2018年港珠澳大桥建成标志着中国沉管隧道施工技术成熟，目前中国在建多个工程都采用了沉管隧道技术，未来的琼州海峡隧道、台湾海峡隧道，甚至渤海湾隧道等项目具备了沉管隧道施工技术条件，沉管隧道施工技术将在我国隧道工程中得到广泛应用。随着沉管隧道工艺的推广应用，相关的技术研究成为热点，但施工安全风险管理却仅停留在实践经验的积累上，尚未形成系统的沉管隧道施工安全风险管理方法。

2、由于沉管隧道浮运安装施工的风险管理研究匮乏，在施工过程中风险事故频发，如厄勒海峡沉管隧道在安装施工过程中发生端封门破裂灌水事故、釜山巨济沉管隧道在安装施工过程中发生止水带侧翻事故等，每一起事故都会造成项目成本倍增、工期长时间延后，影响整个交通设施的正常通行营运，给社会和企业带来巨大的损失。

3、开展科学有效风险评估需要一套科学恰当的风险评估方法，风险评估的方法有很多种类，主要有专家打分法、层次分析法、协方差层次分析法、故障树法、危险及可操作性研究法、风险矩阵法、蒙特卡洛模拟法、灰色关联决策法和云模型理论法等。每种方法都存在优点和缺点，选择哪种风险评估方法要结合工程的特点，在沉管隧道施工领域，部分学者也提出了沉管隧道施工层次分析法和指标体系法等，这些方法对于复杂的、不确定性较高的海上环境施工沉管隧道施工都有一点局限性，考虑到沉管隧道施工风险系统的模糊性和随机性，传统的风险评估方法不能将模糊性与风险的随机性联系起来。

4、因此，提供了基于模糊熵与云理论的沉管隧道工程施工风险评估方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于模糊熵与云理论的沉管隧道工程施工风险评估方法，用于解决传统的风险评估方法不能将模糊性与风险的随机性联系起来的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供基于模糊熵与云理论的沉管隧道工程施工风险评估方法，方法包括：

4、获取沉管隧道工程施工过程中各个环节对应的风险指标；所述风险指标存储在预先建立的风险数据库中；

5、基于多个所述风险指标，确定风险事故发生概率数据以及严重程度数据；

6、利用云理论将所述风险事故发生概率数据以及所述严重程度数据转换为标准云，得到云模型；所述云模型能够反映沉管隧道施工风险状态模糊性和随机性；

7、基于所述云模型结合风险判别矩阵对所述沉管隧道工程施工过程中对应的施工风险进行评估。

8、与现有技术相比，本发明提供的基于模糊熵与云理论的沉管隧道工程施工风险评估方法，获取沉管隧道工程施工过程中各个环节对应的风险指标；所述风险指标存储在预先建立的风险数据库中；基于多个所述风险指标，确定风险事故发生概率数据以及严重程度数据；利用云理论将所述风险事故发生概率数据以及所述严重程度数据转换为标准云，得到云模型；所述云模型能够反映沉管隧道施工风险状态模糊性和随机性；基于所述云模型结合风险判别矩阵对所述沉管隧道工程施工过程中对应的施工风险进行评估。通过获取沉管隧道工程施工过程中各个环节对应的风险指标并将风险指标存储在风险数据库中，确定评估指标，然后将风险评估指标发生风险事故可能性和严重程度的数据转化为标准云，得到能够反应沉管隧道施工风险状态模糊性和随机性的云模型，运用云理论方法并结合风险判别矩阵实现了对沉管隧道的评估指标风险等级进行评估。

技术特征：

1.基于模糊熵与云理论的沉管隧道工程施工风险评估方法，其特征在于，方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用云理论将所述风险事故发生概率数据以及所述严重程度数据转换为标准云，得到云模型，具体包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用cloud(ex，en，he)描述云的数值特征，生成标准云，建立所述云模型，具体包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉管隧道工程施工过程中的各个环节包括：基槽精挖、抛石夯平、清淤、基床铺设、舾装、管节出坞、浮运、系泊、沉放对接、回填、沉管安装阶段的测量以及管内作业；所述各个环节均对应有风险指标。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述风险事故发生概率数据对应多个等级，所述风险事故发生概率数据对应的论域设为[0，5]；所述等级包括：罕遇、偶遇、可能、预期以及频繁；所述风险事故严重数据包括：可忽略、需考虑、严重、非常严重、灾难性，事故后果严重程度论域设为[0，5]。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用云理论将所述风险事故发生概率数据以及所述严重程度数据转换为标准云，得到云模型之后，还包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于云相似度判定对风险事故发生概率数据对应的云模型以述严重程度数据对应的云模型进行风险等级判定，具体包括：

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用风险矩阵法将风险事故可能性和严重程度进行组合，按照预设风险等级矩阵确定风险等级，所述风险等级包括低风险、一般风险、较大风险以及重大风险。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述云滴总数n大于3000时，确定度误差＜5％。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，确定风险等级之后，还包括：

技术总结
本发明公开基于模糊熵与云理论的沉管隧道工程施工风险评估方法，本发明涉及沉管隧道风险评估领域，用于解决现有风险评估方法不能将模糊性与风险的随机性联系起来的问题。包括：获取沉管隧道工程施工过程中各个环节对应的风险指标；所述风险指标存储在预先建立的风险数据库中；基于多个所述风险指标，确定风险事故发生概率数据以及严重程度数据；利用云理论将所述风险事故发生概率数据以及所述严重程度数据转换为标准云，得到云模型；所述云模型能够反映沉管隧道施工风险状态模糊性和随机性；基于所述云模型结合风险判别矩阵对所述沉管隧道工程施工过程中对应的施工风险进行评估。本发明提供的方法用于沉管隧道工程施工的风险评估。

技术研发人员：肖殿良,孙建伟,宋浩然,郭鹏,李然,马培,张伟,叶赛
受保护的技术使用者：交通运输部科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15