view in publisher's site

A failure probability evaluation method for collapse of drill-and-blast tunnels based on multistate fuzzy Bayesian network

Highlights•The influential factors causing tunnel collapse are identified.•The multiple fault states of factors and uncertain logic relationship between factors are considered.•A multistate fuzzy Bayesian network based method is proposed for collapse failure probability analysis of drill-and-blast tunnels.•The proposed method can handle multistate vagueness and uncertainty compared to the traditional BN.AbstractCollapse is one of the main hazards during tunnel construction by the drill-and-blast method. In order to evaluate the collapse risk and provide a basis for risk control, a failure probability evaluation method for collapse of drill-and-blast tunnels based on the multistate fuzzy Bayesian network is proposed in this paper. First, the typical tunnel collapse cases are analyzed statistically based on the risk breakdown structure method, a fault tree model is built for drill-and-blast tunnel collapses and the causal relationships between the tunnel collapse and the influential factors, such as natural conditions, engineering geology and construction etc., are revealed. Secondly, the multiple fault states of nodes, including rock mass grade and groundwater, are described by the fuzzy numbers. The fuzzy subsets are utilized to describe the failure probability of nodes and the uncertain logic relationship between nodes described by the multistate fuzzy conditional probability table is established. In order to ensure the reliability of the survey data when evaluating the possibility intervals of the multistate fuzzy conditional probability tables and the fuzzy failure probability of root nodes, as well as taking the expert judgment ability level and subjective reliability level into consideration, an expert investigation method based on the confidence indicator is proposed. Finally, in order to fully exploit expert knowledge and empirical data, the α-weighted valuation method is adopted for defuzzification so as to obtain precise parameters for the conditional probability tables. The 3σ criterion is employed to calculate the characteristic values of triangular fuzzy numbers so as to determine the prior fuzzy failure probability of root nodes. By means of the fuzzy Bayesian inference, the proposed method is capable of calculating the probability distribution of tunnel collapse and identifying the critical risk factors under both prior knowledge and given evidence circumstances. Taking the collapse failure probability evaluation for the Xiucun Tunnel passing through the fault F18 as an example, the application results demonstrated the feasibility and efficiency of the proposed method and it can be utilized as a decision-making tool for safety risk management during tunnel construction.

یک روش ارزیابی احتمال شکست برای فروپاشی تونل‌های مته - و - انفجار براساس شبکه Bayesian فازی multistate

نکات مهم: عوامل موثر که باعث ریزش تونل می‌شوند شناسایی می‌شوند. حالت‌های خطا چندگانه عوامل و رابطه منطقی نامشخص بین عوامل در نظر گرفته می‌شوند. یک روش مبتنی بر شبکه Bayesian multistate برای تجزیه و تحلیل احتمال عدم موفقیت تونل‌های حفر - و - انفجار پیشنهاد شده‌است. روش پیشنهادی می‌تواند بدون ابهام و عدم اطمینان در مقایسه با BN.Abst سنتی BN.Abst یکی از مخاطرات اصلی در طول احداث تونل با روش انفجار و انفجار باشد. به منظور ارزیابی ریسک سقوط و ارائه مبنایی برای کنترل ریسک، یک روش ارزیابی احتمال شکست برای فروپاشی تونل‌های دریل - و - انفجاری براساس شبکه Bayesian فازی multistate در این مقاله پیشنهاد شده‌است. اول اینکه، موارد فروپاشی تونل معمولی به لحاظ آماری براساس روش ساختار تفکیک ریسک تحلیل می‌شوند، یک مدل درختی مقصر متلاشی می‌شود و روابط علی بین ریزش تونل و عوامل موثر مانند شرایط طبیعی، زمین‌شناسی مهندسی و ساخت‌وساز و غیره آشکار می‌شوند. دوم، حالت‌های چندگانه خطا در گره‌ها، از جمله سطح توده سنگ‌ها و آب‌های زیرزمینی، توسط اعداد فازی توضیح داده می‌شوند. زیرمجموعه‌های فازی برای توصیف احتمال شکست گره‌ها و رابطه منطقی ناپایدار بین گره‌های توصیف‌شده در جدول احتمال شرطی فازی multistate مورد استفاده قرار می‌گیرند. به منظور حصول اطمینان از قابلیت اطمینان داده‌های نظرسنجی در هنگام ارزیابی فواصل احتمالی جداول احتمال شرطی فازی multistate و احتمال شکست فازی گره‌های ریشه، همچنین در نظر گرفتن سطح توانایی قضاوت کارشناسی و سطح قابلیت اطمینان ذهنی در نظر گرفتن، یک روش تحقیق تخصصی براساس شاخص اعتماد پیشنهاد شده‌است. در نهایت، برای بهره‌برداری کامل از دانش تخصصی و داده‌های تجربی، روش ارزیابی ریسک آلفا برای defuzzification اتخاذ می‌شود تا پارامترهای دقیق برای جداول احتمال شرطی بدست آید. معیار ۳ σ برای محاسبه مقادیر مشخصه اعداد فازی مثلثی به کار گرفته می‌شود تا احتمال شکست فازی قبلی گره‌های ریشه مشخص شود. با استفاده از استنتاج Bayesian فازی، روش پیشنهادی قادر به محاسبه توزیع احتمال فروپاشی تونل و شناسایی عوامل خطر بحرانی تحت هر دو دانش قبلی و ارائه شرایط شواهد است. با درنظر گرفتن ارزیابی احتمال شکست برای تونل Xiucun که از the خطا عبور می‌کند به عنوان مثال، نتایج برنامه امکان و کارایی روش پیشنهادی را نشان داد و می‌تواند به عنوان یک ابزار تصمیم‌گیری برای مدیریت خطر ایمنی در طول ساخت تونل مورد استفاده قرار گیرد.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Geotechnical Engineering and Engineering Geology
  • ترجمه مقاله Geotechnical Engineering and Engineering Geology
  • مقاله مهندسی ژئوتکنیکی و مهندسی زمین‌شناسی
  • ترجمه مقاله مهندسی ژئوتکنیکی و مهندسی زمین‌شناسی
  • مقاله Geology
  • ترجمه مقاله Geology
  • مقاله زمین‌شناسی
  • ترجمه مقاله زمین‌شناسی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.