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风险评价指数矩阵法在安全预评价中的应用

文档作者：刘世煌文档来源：水利部水利水电规划设计总院		点击数：	更新时间： 2021年05月23日
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科研管理 水利规划与设计 2015年第8期
DOI：10．3969／j．issn．1672—2469．2015．08．028
风险评价指数矩阵法在安全预评价中的应用
刘世煌
(水利部水利水电规划设计总院，北京100120)
摘要：本文通过风险评价指数矩阵法在引汉济渭工程安全预评价中的应用，介绍安全预评价的基本原则和方法，
探讨了进一步提升安全预评价针对性的途径。
关键词： 引汉济渭；安全预评价；风险辩识；矩阵
中图分类号：TV513 文献标识码：B 文章编号：1672—2469(2015)08—0085—03
安全预评价是以风险控制为理论，以风险辨识
为手段的安全评价体系中一个重要组成部分，它是
在充分反映设计已或拟采取的安全措施的基础上，
通过对已批准方案中风险发生可能性及灾害程度的
分析，客观、科学、公正地评定残余危险等级，提
出安全对策措施及建议，供下阶段设计及安全管理
参考的一种评价方法。实践证明：安全评价已在水
利水电工程建设期及运行期的安全管理工作中发挥
了巨大作用，深受设计、业主和参建各方的欢迎。
为进一步提升安全评价的针对性，加强对策措
施的互应性，减少危险等级划分的人为性，使安全
评价工作逐步向定量分析方向发展，吸取水电工程
安全评价工作的经验，通过引汉济渭深埋长隧洞的
安全预评价，探讨利用风险评价指数矩阵法进行安
全预评价的可能性。
1 引汉济渭深埋长隧洞工程概况
引汉济渭工程是在陕西境内引汉江水穿秦岭向
渭河流域西安、宝鸡、咸阳、渭南等地以及大型工
业园区的供水工程，设计调水流量70m ／s，年调水
量15亿m 。该工程由水源工程、泵站和无压输水隧
洞组成，其中引水隧洞总长98．3kin，最大埋深
2000m，为深埋长隧洞，是我国埋深最大、长度最长
的无压洞。该隧洞穿越三条区域性断层和较多1～3
级结构面，穿越花岗岩等硬岩和千枚岩等软岩，岩
性复杂，可能遇到围岩失稳、岩爆、喷水、喷泥、
放射性、毒气、高温、高湿、高外水压力等问题。
深埋长隧洞的勘探是目前水利水电行业重大科
研课题之一，考虑当前深埋长隧洞勘探现状，在开
工前，要求查清100kin 隧洞的所有地质问题是不
现实的，估计深埋长隧洞施工期及运行期的危险，
是引汉济渭工程中的最大危险。
可研报告在深埋长隧洞设计中，拟采取的安全
措施为：围岩分类、根据围岩类别全线全断面采取
不同厚度的喷锚支护加混凝土衬砌，全线全断面固
结灌浆，洞顶回填灌浆。
鉴于深埋长隧洞问题的复杂性，考虑到勘探试
验洞已发生的喷水等事件(见图1)，审查意见要
求：加强深埋长隧洞勘测技术与防治相应工程问题
的研究。
图1 勘探试验洞喷水情况
2 风险评价指数矩阵法简述
风险评价指数矩阵法是根据危险发生可能性及
危害程度的一种半定量分析方法，该方法充分考虑
作者简介：刘世煌(1941年一)，男，教授级高级工程师。
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2015年第8期 水利规划与设计 科研管理
设计中已或拟采取的安全对策措施，通过对残余危
险的发生可能性及危害程度打分，确定危险等级，
并提出相应建议，该方法可反映设计意图，提升安
全预评价的针对性，减少危险等级划分的人为性。
其主要内容可见表1、表2。
表1 风险评价指数矩阵
＼＼ 可磋
严重度＼＼ I(灾难的) Ⅱ(危险的) Ⅲ(临界的) Ⅳ(轻微的)
＼
A(频繁发生) 1 3 7 13
B(很可能发生) 2 5 9 16
C(有时发生) 4 6 11 18
D(极少发生) 8 10 14 19
E(不可能发生) 12 15 17 20
3 引汉济渭深埋长隧洞安全预评价
引汉济渭深埋长隧洞危险分析见表3。
表2 危险等级划分
风险评 风险等级 风险可接受
价值 程度 风险控制措施及时间期限
一级 1 不能接受的 为降低风险，必须配备大量
～ 5
(高度风险) 风险 资源，立即采取措施
6 二级 不希望有的
— 9
(重度风险) 风险 确定改进措施
， 努力在限定
的成本和时间内实施减少风
三级 有条件接受 险措施
10—17
(中度风险) 的风险
18 四级 可以接受的 通过监测等手段防止风险
— 2O
(低度风险) 风险 升级
表3 引汉济渭输水隧洞危险分析表
评价项目 引汉济渭输水隧洞(长98．3km，最大埋深2000m，输水70m。／s无压隧洞)
一
． 施工期：
1)围岩失稳：硬岩结构面不利组合及失稳、软岩变形失稳。
2)岩爆：深埋隧洞高地应力引发脆性岩体应力突然释放。
3)喷水喷泥：承压地下水喷射，携带水石泥流，
危险表现形式及原因 4)毒气与放射性元素辐射：母岩含放射性元素，洞内毒气，通风不良，防护不到位。
5)高温、高湿：埋深太大地温太高，施工排水不够，湿度超标，通风不力。
二、运行期：
1)围岩失稳：外排水不力，围岩力学特性变化，衬砌漏水、开裂、失稳。
2)不良水力学现象：水流波动， 补气不足、净空不够。
3检修时通风排水不良，人员窒息，设备运行不佳
风险后果 施工期冒顶、塌方、岩爆、喷水喷泥、毒气、放射性辐射、人员伤亡、设备损坏。
运行期围岩失稳及中断供水、检修期人员窒息，抢修困难。
1)当前勘探水平尚无法查清长98．3km、最大埋深2000m深埋长隧洞的工程地质与水文地质情况。
固有危险分析 2)跨越三条区城性大断层及众多大的结构面，大结构面及软岩附近的岩体破碎，围岩自稳能力低。
3)地应力高，岩爆及脆性破坏可能性大。
4)地下水位高，外水压力大，易加速围岩失稳，造成喷水喷泥。
固 严重程度 施工期可造成重大人员伤亡及设备损坏，延误工期，运行期可中断供水，检修期可引起窒息，危险等级为Ⅱ级(危险
有 的)
危 可能性 为很可能发生，B级风险
险
分 指数 5
析 等级
一级(不能接受风险，应采取措施防治)
设计采取措施 围岩分类，全线固结灌浆，洞顶回填灌浆，净空满足设计要求，喷锚支护加不用厚度衬砌
审查意见 加强深埋长隧洞勘探技术及其主要工程问题研究
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科研管理 水利规划与设计 2015年第8期
续表3
残 严重程度 采取设计拟采取措施后，可减少围岩失稳概率及严重程序，但仍可能发生岩爆、喷水喷泥等现象，仍可造成轻度人
余 员伤亡及设备损坏。危险等级Ⅱ级，(危险的)
风 可能性 有时发生，C
险 指数 6
分
析 等级 二级风险，应努力减少风险
1—1 卫片与航片等资料解译，估计重大地质构造位置及规模。
1—2 加强施工期超前勘探，搞好地质预测预报，根据开挖后揭露的地质情况，调整围岩分类，提出应关注及防范洞段。
1—3 加强施工期洞室收敛变形监测，开展反演计算，预测预报洞室围岩稳定状况，合理开挖，适时支护或应急处理，
非常时应立即逃生，确保人员安全。
1—4 搞好隧洞进出水口附近勘测设计，鉴于出口区为7度地震区a=0．15g， 按抗震规范规定，应验算抗震稳定性，
按规范要求做好地下洞室抗震设防措施，关注黄三段与穿岭段及连通洞交叉处地震反应。
2-1 测试地应力，分析沿线地应力场，根据地应力、岩性、埋深、结构面分布、地下水状况，划出可能岩爆地段。
2-2 在可能岩爆段首先开凿应力释放孔(洞)、放炮后掌子面即时喷水，即时喷锚支护，避开岩爆高峰期，声发射监
测，做好人员及设备保护。
3·1 分析区域水文地质资料，调查沿线地下水位状况，提出高水下水位及富水区可能地段，结合施工支洞施工，提
改进建议 前开凿排水洞，有效控制洞室周围地下水位。
3-2 加强施工排水。
3-3 按规范要求，根据隧洞工程地质和水文地质条件，合理确定围岩固结灌浆范围，做好隧洞衬砌的纵横缝止水
设计。
4-1 加强施工通风，开展放射性氡等元素及毒气监测，提出警戒值，超值后及时发出警报，及时逃生。
4—2 加强施工期爆炸器材及火种管理，防止安全事故发生。
4-3 编制应急抢险预案：普及深埋长隧洞危险辨识及抢险知识；设立专门逃生通道和避险室，备好相应生活用水及食物，
备好应急抢险医护设备；健全应急抢险组织及专业人员，备好应对各种危险的抢险器材、物资、工具⋯⋯
5—1 完善无压长隧洞运行期通气补气设施。
5-2 加强运行期隧洞围岩变形、隧洞内水位及净空区范围监测，加强隧洞水力学监测，对可能失稳段衬砌变形和应
力监测，加强洞周地下水位监测。
4 结论
从上述实例中可见，风险指数矩阵法具有下述
特点：
(1)引汉济渭工程安全预评价，针对已批准的
调水方案及其建筑物设计，根据审查意见，围绕本
工程的最大风险—— 深埋长隧洞风险，分析残余风
险，根据风险发生的可能性及危害程度，采用矩阵
指数法，半定量评定危险等级，减少了危险等级评
定中的人为性。
(2)在矩阵指数法中增加了设计拟采取的安全
措施，较好地反映了设计意图，区分固有风险和残
余风险，较好地预测工程建设期及运行期的安全状
况及尚存风险。
(3)根据引汉济渭引水隧洞建设期及运行期各
种危险源及危害程度的特点，突现深埋长隧洞评价
单元的作用，将同危险等级的相应危险，合并于一
张表中，反映了同一评价单元中相关危险间相互关
系，使评价结果更为简捷明了；同时还将风险等级
与对策措施合并于一张表格中，从而提升了危险分
析与对策措施的互应性。
(4)风险指数矩阵法，始终围绕具体工程、具
体建筑物、具体危险因素展开，充分反映设计拟采
取的安全措施，遵循审查意见，对策措施的建议与
尚存风险紧密挂钩，有利于评价人员更进一步了解
设计意图和审查意见，有利于评价人员客观科学地
预测工程建设期和运行期的安全状况及尚存风险，
有利于安全预评价工作的顺利展开；把同一评价单
元中各种危险、危险等级及对策措施集中展现，也
有利于各参建方了解安全评价结果，有利于下阶段
设计报告的修编，有利于加强建设期和运行期项目
安全管理。
实践证明，风险评价指数矩阵法，有利于反映
设计意图和审查意见，有利于科学客观地预测工程
尚存的危险，有利于提升安全预评价的针对性；实
践还证明，只有确保了安全预评价的针对性，才能
对设计和管理单位有实用价值，也才能使安全预评
价工作焕发出旺盛的生命力。
参考文献
[1]陕西省引汉济渭工程建设有限公陕西省引汉济渭工程安全预评
价报告[R]．西北勘测设计院，2014．
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