【正文】 ikhitruangsilp2003）隧道風(fēng)險 在隧道工程中最重要的決定之一是沿隧道縱斷面優(yōu)化序列確定開挖方法和支持系統(tǒng)。這些決定都是由四個主要因素來表征：地質(zhì)的不確定性，地質(zhì)變化性，隧道生產(chǎn)力不確定性，風(fēng)險敏感性。 地質(zhì)不確定性 隧道項目的選擇方法主要取決于隧道的預(yù)期的地質(zhì)條件，這是重要的巖體性質(zhì)如巖石類型和不連續(xù)狀態(tài)的集合。無論采取地下勘探的數(shù)量和程度，隧道地質(zhì)在開始之前不能稱為完美施工。雖然有多個隧道已采取減輕地質(zhì)不確定性的做法（例如，觀測方法），但他們不能完全消除這種隧道建設(shè)規(guī)劃的不確定性。 地質(zhì)變化性 大部分隧道穿越各種地質(zhì)條件，其中的位置和程度是不可能事先定義的。對于大多數(shù)具有明顯的地質(zhì)變化的隧道工程，掘進方法的選定，必須適合于所有預(yù)期的地質(zhì)條件且不嚴重中斷開挖進度。這些方法包括適應(yīng)隧道開挖方法的修改（例如，臺階和多個漂移），圓長，鉆模式，并詳細介紹了支護。因此，隧道工程決策在本質(zhì)上是動態(tài)的。 隧道生產(chǎn)力不確定性 隧道工程決策的另一個風(fēng)險由隧道施工過程中生產(chǎn)效率的的不確定性導(dǎo)致。這種不確定性來源于施工設(shè)備的性能變化，工作輸出的變化，及意外事件等建設(shè)工程中的事故。這種不確定性是存在的，即使地質(zhì)條件已知的情況下。因此，其對隧道工程決策的影響必須明確解決。 風(fēng)險敏感性 福利和涉及的風(fēng)險（例如，隧道的決策）的決策成本，個別估值往往是非線性的，因為這些決定不是基于預(yù)期的貨幣價值的最大化。換句話說，在不確定性情況下決策時，決策者對風(fēng)險是典型的敏感的，無論是風(fēng)險規(guī)避或風(fēng)險偏好。一個人的風(fēng)險敏感度（風(fēng)險偏好）是由幾個因素影響的，特別是個人目前的凈資產(chǎn)狀況。通常情況下，當(dāng)一個人的凈資產(chǎn)增長，對相同的風(fēng)險會有較低的風(fēng)險規(guī)避行為。承包商的風(fēng)險規(guī)避和風(fēng)險暴露程度可以對建設(shè)決策和風(fēng)險溢價或嵌入在用來承擔(dān)這項工作的承包商價格中的應(yīng)急必要量，其有主要影響。更厭惡風(fēng)險的承包商采用了一種更加保守的計劃，其中包括在他的出價中更高的津貼比少規(guī)避風(fēng)險的承包商給的高（伊奧努1988）。因此，有必要將風(fēng)險敏感度納入隧道的決策。經(jīng)考慮上述所有因素，隧道的決策可以被認為是一項風(fēng)險敏感的動態(tài)概率決策的過程，它可以是結(jié)構(gòu)的風(fēng)險敏感型決策支持系統(tǒng)（2003 Likhitruangsilp）。風(fēng)險敏感型決策支持系統(tǒng) 風(fēng)險敏感型決策支持系統(tǒng)由三個相互關(guān)聯(lián)的模型組成：地質(zhì)概率預(yù)測模型，概率隧道造價估算，風(fēng)險敏感型動態(tài)決策模型。 地質(zhì)概率預(yù)測模型 概率地質(zhì)預(yù)報模型使用所有可用的地質(zhì)資料，以地面類過渡概率的形式來描述沿隧道輪廓的地質(zhì)不確定性和可變性。該模型是基于離散狀態(tài)的，是重要的地質(zhì)參數(shù)的連續(xù)空間馬爾可夫過程（例如，巖石斷裂）。這些地質(zhì)馬爾可夫模型是從區(qū)域數(shù)據(jù)（如地質(zhì)圖）中創(chuàng)建和使用直接評估或貝葉斯更新（伊奧努1984）通過特定位置的數(shù)據(jù)（例如，鉆孔測試）來更新。 該模型已被編程在MATLAB中。其輸入包括隧道的長度，每一個階段的程度（例如，圓長度），地質(zhì)參數(shù)和它們的狀態(tài)，和地面類的定義。基于該輸入，模型計算出地質(zhì)參數(shù)和地面類在沿隧道的不同位置后的狀態(tài)的概率。這兩種狀態(tài)概率隨后由應(yīng)用復(fù)合地基級躍遷（2003年Likhitruangsilp）的概念，以確定隧道地質(zhì)地類轉(zhuǎn)移概率矩陣。由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)移概率矩陣成為風(fēng)險敏感的動態(tài)決策模型的輸入。 概率隧道成本模型 概率隧道造價估算模型執(zhí)行性價比隨機評價，包括隧穿時間和開挖與支護方法，與不同的地面類（隧道方案）的不同組合。該模型包括成本估算子模型和概率調(diào)度子模型。 成本估算子模型，是在計算機中的電子表格中創(chuàng)建的，其進行組織隧道成本項目，進行量化起飛的計算，并計算固定費用和與每個選項相關(guān)的可變成本。除了正常掘進成本，還考慮施工過程中選擇了錯誤的開挖方法的風(fēng)險。其輸入包括一個工作分解結(jié)構(gòu)（WBS），是專門為隧道工程設(shè)計的，輸入開挖方法和支持系統(tǒng)規(guī)格，所有隧道作業(yè)的船員組成，以及材料，設(shè)備和勞動力成本數(shù)據(jù)。成本估算子模型的最終輸出是由固定的成本和不同的選擇可變成本混合而來?？勺兂杀咎峁└怕收{(diào)度子模型的輸入，包括每小時的成本（$/小時）和每通道長度（元/平方米）材料單位成本。 概率調(diào)度子模型通過ProbSched，一種概率調(diào)度模擬程序（伊奧努和1998年馬丁內(nèi)斯）來實現(xiàn)。其對隧道不同方案的成本和時間性能進行評估。除了成本估算子模型的輸入，它需要為不同的隧道備選方案業(yè)務(wù)提供優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)活動的時間方程中的活動。時間方程的參數(shù)，無論是確定性地定義或主觀評估。和用于計算單元的隧道成本（元/平方米）的公式。 概率調(diào)度網(wǎng)絡(luò)使用蒙特卡羅模擬分析。最終成果包括對不同隧道替代品單位成本的分布，這對于風(fēng)險敏感的動態(tài)決策模型提供了投入。該模型的詳細描述可以在Likhitruangsilp和伊奧努（2003）中找到。 風(fēng)險敏感型動態(tài)決策模型 風(fēng)險敏感型動態(tài)決策模型，提出系統(tǒng)的核心，被配制成風(fēng)險敏感的隨機動態(tài)規(guī)劃模型。它的輸入包括地面類轉(zhuǎn)移概率矩陣，是針對每個階段的隧道的，是通過由概率隧道成本估算模型模擬出不同方案的隧道單位成本分布所確定的。該模型還需要決策者的（例如，承包商）風(fēng)險厭惡系數(shù)（γ），它是用于風(fēng)險偏好的決策者的程度進行編碼的指數(shù)效用函數(shù)的參數(shù)。正γ意味著決策者是風(fēng)險厭惡者，而負數(shù)γ意味著決策者是風(fēng)險偏好者。 這種被編程在MATLAB中的風(fēng)險敏感型動態(tài)決策模型，進行決策和風(fēng)險分析來確定最佳的隧道策略和項目的風(fēng)險調(diào)整隧道費，這兩者都是可用信息和決策者風(fēng)險敏感程度的功能。應(yīng)用 懸湖隧道，在科羅拉多州的高速公路隧道項目，被用來證明了該系統(tǒng)的應(yīng)用。這種巖石隧道項目涉及一對雙車道公路隧道的建設(shè)：東行及西行隧道。在這里，我們專注于由多個漂移和爆破方法開挖西行隧道的一部分。 基于幾個巖體分類系統(tǒng)，地質(zhì)條件可分為三個地面類：GC1（最好），GC2（中），以及GC3（最差）。三種開挖方法（EM1，EM2，EM3）和初始支持系統(tǒng)（SS1，SS2，SS3）被設(shè)計來對應(yīng)于三個地類。例如，EM2和SS2是六個標(biāo)題（漂移）和巖石加固系統(tǒng)，包括銷釘，spiles和噴漿，其中最經(jīng)濟和結(jié)構(gòu)充分挖掘的，如圖1。地類分類和開挖及支護方法的規(guī)格說明可以在Scotese和阿克曼（1992），和埃塞克斯郡等（1993）找到。因此，有九個可能的隧道方案（即3開挖與支護方法3地面班）。例如，替代（EM2，GC3）代表使用EM2為特定的圓的決定，和爆破后當(dāng)時的地面類是GC3（即，結(jié)構(gòu)不夠）。地質(zhì)概率預(yù)測模型 懸湖隧道的地質(zhì)概率預(yù)測模型是基于三個重要的地質(zhì)參數(shù)被開發(fā)的：巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD），斷裂頻率，風(fēng)化及蝕變。這些地質(zhì)參數(shù)狀態(tài)的組合被分為三個地類，分別對應(yīng)由埃塞克斯等人（1993）描述的分類。 每個地質(zhì)馬爾可夫模型的參數(shù)，通過分析從鉆孔（利茲，希爾和朱厄特，公司1981）的日志數(shù)據(jù)被估計。后驗狀態(tài)概率的觀測點進行編碼的主觀根據(jù)是地質(zhì)專家不同的評估，包括利茲，希爾和朱厄特公司（1981），和Scotese和阿克曼（1992）。（12英尺）的時間間隔后的狀態(tài)的概率的非觀測點。任何兩個階段之間的地面類轉(zhuǎn)移概率矩陣然后會基于復(fù)合地基級躍遷的概念而確定。（2,448英尺），（2,460英尺）之間的接地類轉(zhuǎn)移概率矩陣： 例如，（保持不變），地級2，和地面3級，，％，（例如，上面的矩陣的第一行）。概率隧道造價估算 根據(jù)本項目采用的施工資源獲得的信息，成本估算子模型對設(shè)備，勞動力，以及每個替代設(shè)備的成本進行組織和計算。這些費用則分為固定成本和可變成本?？勺兂杀颈挥米鞲怕收{(diào)度子模型的輸入，進行隧道運營調(diào)度概率分析。輸出包括9個替代隧道單位成本分布，如圖2。 在一個特定的一輪施加挖掘方法中的爆破后單位成本取決于當(dāng)時的地面類。如果選定的方法是適當(dāng)?shù)娘@露地質(zhì)條件，這一決定將導(dǎo)致最低的單位成本在這輪[例如，（EM1，GC1），（EM2，GC2），（EM3，GC3）]的地質(zhì)條件。相反，如果所選擇的方法在結(jié)構(gòu)上不夠[例如，（EM3，GC1）]實際地面條件，隧道的單位成本將比正確的決策案例更高。風(fēng)險敏感型動態(tài)決策模型 基于以往機型的投入，隧道決定使用決策和風(fēng)險分析，來確定風(fēng)險調(diào)整后的成本和最優(yōu)的隧道策略，這兩者都是承包商的風(fēng)險敏感度的功能。 圖3顯示了承包商的不同程度的風(fēng)險敏感性所產(chǎn)生的隧道風(fēng)險調(diào)整成本。如可以看到的，這個項目預(yù)期的隧道成本（γ= 0）。由于風(fēng)險厭惡系數(shù)γ增大（即承包人變得更加規(guī)避風(fēng)險），風(fēng)險調(diào)整后的成本增加幾乎呈線性。與此相反，作為風(fēng)險厭惡系數(shù)降低（即，一個承包商有更多的風(fēng)險偏好），風(fēng)險調(diào)整后的成本幾乎呈線性下降。 圖4顯示了對給定西隧道段最佳的隧道策略，其承包商風(fēng)險規(guī)避系數(shù)γ=5。九條圖中的施工過程中對應(yīng)地類和開挖方法的九種可能的組合。例如，（132英尺）時遇到的GC1和EM1是在上一輪所用，為規(guī)避風(fēng)險承包與γ=5的最優(yōu)策略是使用同樣的方法（即，第一欄）。然而，如果當(dāng)前的地質(zhì)條件和GC2 EM1被使用時，承包商在該隧道階段應(yīng)切換到EM2（即，在第四欄）。結(jié)論 被建議的風(fēng)險敏感型決策支持系統(tǒng)，既可以量化，并納入與隧道工程相關(guān)的所有重大風(fēng)險是第一個系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于確定動態(tài)優(yōu)化隧道計劃和風(fēng)險調(diào)整后的成本，來作為承包商的風(fēng)險敏感性的功能。因此，它可以提供最佳的決定不僅規(guī)劃和估算隧道工程施工前還根據(jù)實際地質(zhì)條件和施工開挖過程中的支護方法，選擇最優(yōu)的開挖。圖1。隧道斷面和支持系統(tǒng)類型3（SS3）圖2。對于不同選擇的隧道的單位成本累積分布函數(shù)[注：a（EM1，GC1），b（EM1，GC2），c（EM1，GC3），d（EM2，GC1），e（EM2， GC2），f（EM2，GC3），g（EM3，GC1），h（EM3，GC2），i（EM3，GC3）]圖3。風(fēng)險調(diào)整后的隧道成本和風(fēng)險規(guī)避系數(shù)之間的關(guān)系（γ）圖4。懸湖隧道工程隧道最優(yōu)政策 （西段）為γ=5（承包商的規(guī)避風(fēng)險）參考文獻埃塞克斯郡，河，路易斯，D.，克萊因，R.（1993）。 “懸湖隧道，格倫伍德峽谷，科羅拉多的巖土工程方面的問題?！边^程?？焖倬蜻M和隧道機密。，卷907926約安努，.（1984）。 “地質(zhì)勘查的經(jīng)濟價值，地下施工風(fēng)險降低策略?！辈┦空撐模聊九c環(huán)境工程，麻省理工學(xué)院，劍橋，麻省處。約安努，. （1988）。 “地質(zhì)勘探和減少地下工程風(fēng)險?！敝袊ㄔO(shè)工程與管理，ASCE的，114（4）,532547約安努，.（1998）。 “使用基于狀態(tài)的概率決策網(wǎng)絡(luò)工程調(diào)度?！边^程。 1998年冬季仿真會議，華盛頓特區(qū)，1287年至1295年利茲，山和朱厄特公司（1981）。 “初步地質(zhì)調(diào)查和實驗室檢測：懸湖隧道，格倫伍德峽谷，科羅拉多州”的公路系，科羅拉多州準備報告。Likhitruangsilp，V.（2003）。 “以風(fēng)險為基礎(chǔ)的動態(tài)決策支持系統(tǒng)的隧道施工?！辈┦空撐模聊九c環(huán)境工程，密歇根大學(xué)，密歇根州安阿伯系。Likhitruangsilp，五，和約安努，. （2003）。 “使用離散事件仿真隨機的隧道傳輸性能的評估。”過程。 2003結(jié)構(gòu)研究大會，3月1921,2003，夏威夷州檀香山。Scotese，.，以及阿克曼，.（1992）。 “工程考慮爆破的懸湖隧道工程，格倫伍德峽谷，科羅拉多州?！边^程。國際協(xié)會炸藥的工程師，奧蘭多，佛羅里達州，387402。