عنوان : ارزیابی ریسک در پایداری پروژه های گودبرداری با لحاظ کردن عدم قطعیت ها
دانشگاه شهید بهشتی
دانشکده مهندسی آب و محیط زیست(پردیس فنی و مهندسی شهید عباسپور)
پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران
گرایش مکانیک خاک و پی
عنوان:
ارزیابی ریسک در پایداری پروژه های گودبرداری با لحاظ کردن عدم قطعیت ها
استاد راهنما:
جناب آقای دکتر سعید خرقانی
استاد مشاور:
جناب آقای دکتر علی نورزاد
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
فهرست مطالب:
فصل اول- کلیات…………………………. 1
1-1- مقدمه…………………………. 2
1-2- اظهار موضوع پژوهش………………………….. 3
1-3- طراحی مبتنی بر ارزیابی ریسک…………………………… 4
1-4- مقایسه روش‌های سنتی و روش‌های احتمالاتی…………………. 5
1-4- هدف و دامنه پژوهش………………………….. 5
1-5- ساختار پایان نامه…………………………. 6
فصل دوم- مروری بر ادبیات موضوعی روش های تحلیل و پایدارسازی گود………8
2-1- مقدمه…………………………. 9
2-2- روش های متعارف گودبرداری و حائل سازی………………………….. 10
2-3- روش های پایدارسازی گود…………………………. 11
2-3-1- عوامل موثر بر انتخاب روش های گودبرداری………………………….. 13
2-4-علت های گسیختگی در گودبرداری های عمیق………………………… 14
2-5- مقایسه هزینه اجرای سیستم های مختلف پایدارسازی گود…………… 15
2-6- روش های واکاوی پایداری گودها………………………… 16
2-6-1- روش های سنتی و مرسوم واکاوی پایداری گودها………………………… 16
2-6-1-1- روش عمومی تعادل حدی………………………….. 17
2-6-1-2- روش فلنیوس یا معمولی…………………………. 19
2-6-1-3- روش ساده شده بیشاپ………………………….. 19
2-6-1-4- روش ساده شده جانبو…………………………. 20
2-6-1-5- روش اسپنسر…………………………. 21
2-6-1-6- روش مورگنسترن-پرایس…………………………… 23
2-6-1-7- روش گروه مهندسین…………………………. 23
2-6-1-8- روش سارما …………………………24
2-6-2- واکاوی پایداری گود به روش اجزا محدود…………………………. 25
2-6-3- روش های احتمالاتی واکاوی پایداری گود…………………………. 26
2-7- جمع بندی………………………….. 27
فصل سوم- مدیریت منابع عدم قطعیت و طراحی مبتنی بر ریسک………29
3-1- مقدمه…………………………. 30
3-2- منابع عدم قطعیت در مهندسی ژئوتکنیک…………………………… 31
3-3- برآورد میانگین و انحراف استاندارد پارامترهای ژئوتکنیکی………….. 33
3-3-1- بهترین تخمین………………………….. 34
3-3-2- عدم قطعیت………………………….. 34
3-3-2-1- محاسبه انحراف معیار بر اساس داده های موجود……………….34
3-3-2-2- محاسبه انحراف معیار با بهره گیری از ضریب تغییرات………………..35
3-3-2-3- محاسبه انحراف معیار بر اساس قانون سه انحراف استاندارد……..35
3-4- ریسک و ایمنی………………………….. 36
3-5- روش های مبتنی بر ارزیابی ریسک…………………………… 37
3-5-1-مزایای ارزیابی ریسک…………………………… 38
3-5-2- تأثیر ارزیابی ریسک…………………………… 38
3-6- طراحی مبتنی بر ریسک و احتمال خرابی………………………….. 39
3-7- محاسبه احتمال خرابی با بهره گیری از تحلیل قابلیت اطمینان………… 43
3-7-1- روش ترکیب منحنی توزیع متغیرهای تصادفی……………………..45
3-7-2- روش تخمین نقطه ای………………………….. 45
3-7-3- روش لنگر دوم مرتبه اول…………………………. 46
3-7-4- روش گشتاور دوم مرتبه اول پیشرفته…………………………. 47
3-7-5- روش شبیه سازی مونت کارلو…………………………. 50
3-8- جمع بندی………………………….. 54
فصل چهارم- ارزیابی پایداری گود به روش مونت کارلو…………………………. 56
4-1- مقدمه…………………………. 57
4-2- طریقه ارزیابی ریسک…………………………… 57
4-3- ارزیابی کمی ریسک در پایداری گود…………………………. 60
4-4- معیار پذیرش و قابل تحمل بودن ریسک…………………………… 61
4-4-1- ریسک قابل قبول…………………………. 61
4-4-2-ریسک غیر قابل قبول…………………………. 61
4-4-3- ریسک قابل تحمل…………………………. 61
4-4-4- تصمیم گیری بر مبنای ریسک…………………………… 62
4-5- مدیریت ریسک در پروژه های گودبرداری………………………….. 64
4-5-1- طریقه مدیریت ریسک…………………………… 64
4-5-1-1- شناسایی خطر…………………………. 64
4-5-1-2- ارزیابی ریسک………………………….. 65
4-5-1-3- کنترل ریسک………………………….. 65
4-6- ارزیابی پایداری گود به روش شبیه سازی مونت کارلو……………. 66
4-7- حل یک مثال نمونه…………………………. 68
4-7-1- مشخصات آماری و مشخصات میخ ها …………………………69
4-7-2- تعداد تکرار و احتمال خرابی در روش مونت کارلو…………………. 72
4-8- واکاوی حساسیت………………………….. 77
4-9- واکاوی پارامتری………………………….. 81
4-10- نتیجه گیری………………………….. 84
فصل پنجم- نتیجه گیری و پیشنهادات………………………….. 85
5-1- مقدمه…………………………. 86
5-2- نتایج………………………….. 87
5-3- پیشنهادات برای تحقیقات آتی………………………….. 89
فهرست مراجع………………………….. 91
پیوست1-آمار و احتمالات………………………….. 96
چکیده:
پروژه‌های گودبرداری در مناطق شهری همیشه در معرض خطر هستند. از اینرو در طراحی سازه نگهبان بایستی حاشیه ایمنی مناسب در نظر گرفته گردد. روش‌های سنتی ارزیابی پایداری شیب که معمولا بر پایه قضاوت‌های تجربی مانند مفهوم ضریب اطمینان و روش تعادل حدی استوار می باشد عدم قطعیت‌ها را در نظر نمی‌گیرند. کوشش‌ها برای کمی کردن عدم قطعیت‌ها و ریسک‌های موجود، موجب پیدایش رویکردهای مبتنی بر ریسک گردید. تحلیل قابلیت اطمینان و تحلیل ریسک روش‌های توسعه یافته‌ای برای غلبه بر این مشکل می‌باشند. در این روش، ضریب اطمینان بر اساس پارامترهای عدم قطعیت و سطح ریسک قابل قبول تعیین می گردد. این روش را می توان برای ارزیابی ریسک و اقدامات لازم برای کنترل خطرات بهره گیری نمود. با بهره گیری از این روش‌ها می توان ریسک را ارزیابی کرده و اقدامات لازم را جهت کنترل ریسک انجام داد. روش شبیه‌سازی مونت‌کارلو یکی از ابزارهای ارزیابی احتمالاتی می باشد که بسیاری از عدم قطعیت‌ها را به مقصود سنجش ایمنی پایداری ترانشه‌های گودبرداری لحاظ می کند. در پژوهش حاضر، ایمنی دیواره میخ‌کوبی شده با بهره گیری از روش احتمالاتی شبیه‌سازی مونت‌کارلو مورد مطالعه قرار گرفته و شاخص قابلیت اعتماد و احتمال خرابی نیز محاسبه شده می باشد.
فصل اول: کلیات
1-1- مقدمه
با رشد جمعیت، نیاز به ساخت و ساز افزایش می‌یابد و این مهم، غیر از با گسترش زیر ساخت‌های عمرانی امکان پذیر نمی‌باشد. از طرف دیگر کمبود زمین‌های مرغوب (زمین‌هایی که خاک آن برای ساخت و ساز دارای خصوصیات مکانیکی مناسب می باشد) در شهرهای پر جمعیت و همچنین گرانی زمین در بعضی مناطق موجب شده می باشد تا ساخت و ساز در اعماق پایین‌تر از تراز زمین گسترش یابد. در بعضی مواقع بدلیل وجود موانعی از قبیل وجود ساختمان و تاسیسات زیرزمینی در ملک‌های مجاور گودبرداری‌ها بصورت قائم صورت می‌گیرد. بدیهی می باشد برای جلوگیری از سوانح احتمالی عملیات گودبرداری بایستی با پایدارسازی همراه باشد. در صورتی که در طراحی پایدارسازی دیواره گودبرداری ضریب اطمینان[1] مناسب لحاظ نشود می‌تواند خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری به بار آورد. اخباری که بعضاً در مورد واژگونی ساختمان‌های مجاور در حین گودبرداری منتشر می گردد، ریسک‌پذیری و اهمیت این موضوع را نشان می‌دهد. از سوی دیگر عواملی که در تعیین ضریب اطمینان دخیل‌اند خود نیز دارای عدم قطعیت[2] هستند، بدین مفهوم که با تغییر هر یک از این عوامل ضریب اطمینان نیز دستخوش تغییر می گردد در نتیجه ریسک‌پذیری و احتمال خطر[3] نیز تغییر می‌یابد. در صورتی که در طراحی‌ها این موضوع نادیده گرفته گردد می‌تواند هزینه‌های ناخواسته‌ای را تحمیل کند. بایستی توجه گردد که ضرایب اطمینان خیلی بزرگ نیز هزینه‌های پایدارسازی را افزایش می‌دهد. پس برآورد دقیق و آگاهانه ضریب اطمینان علاوه بر جنبه‌های ایمنی، به لحاظ اقتصادی نیز می‌تواند هزینه تمام شده این پروژه‌ها را کاهش دهد.
گودبرداری عمیق در بزرگراه نیکول[4] در سنگاپور نمونه‌ای از یک پروژه عظیم ژئوتکنیکی می باشد که چند سال پیش منجر به یک فاجعه گردید. این گودبرداری در عمق 30 متری و با 10 تا 15 متر عرض در خاک رس مارنی، با مهاربندی دیوار دیافراگم در حال اجرا بود که در بعد از ظهر 20 آوریل سال 2004، تیر بادبندی در بالای آن شکست و پیامد آن سقوط زمینی بطول 110 متر بود. که موجب ریزش بزرگراه نیکول در آن محدوده گردید. همچنین جابجایی زیاد خاک موجب انفجار در لوله‌های گازرسانی و آتش‌سوزی گردید. 4 نفر در این حادثه جان باختند. متاسفانه در سال‌های اخیر حوادث مشابهی در کشور عزیزمان ایران نیز اتفاق افتاده می باشد. گسترش گودبرداری‌ها و احتمال رخ دادن حوادثی همانند این، اهمیت این موضوع را نشان می‌دهد. تحلیل سازه‌های ژئوتکنیکی مبتنی بر ارزیابی ریسک[5]، موضوعی می باشد که اخیراً مورد توجه محققین قرار گرفته می باشد. دلیل این رویکرد نیز وجود پارامترهای غیر قطعی یا همان عدم قطعیت‌ها در مسائل ژئوتکنیکی می‌باشد. زیرا وجود عدم قطعیت‌ها طراحی‌های غیر مطمئن را منجر می گردد. از اینرو بایستی اندازه نامطمئن بودن طراحی و ریسک‌های ناشی از این طراحی ارزیابی شوند تا با مدیریت ریسک[6]ها اندازه خسارات را کاهش داد. مدیریت ریسک عبارت می باشد از کاربرد سیستماتیک رویه ها، شیوه ها و سیاست های مدیریتی، برای شناسایی، واکاوی، ارزیابی، کاهش و نظارت بر ریسک. کاهش ریسک نیز بهره گیری از روش های مناسب و اصول مدیریت برای کاهش احتمال وقوع یک رخداد و یا عواقب نامطلوب آن، و یا هر دو می باشد. تخمین ریسک و مقایسه آن با معیارهای پذیرش (کمی و یا کیفی ) بخشی جدایی ناپذیر مدیریت ریسک می باشد.
2-1- اظهار موضوع پژوهش
محققین همواره در پی کمی کردن پدیده‌ها و بهره گیری از نظریه‌های احتمالاتی جهت مدل کردن و واکاوی آنها بوده‌اند. کمی کردن پدیده‌ها و بهره گیری از نظریه‌های احتمالاتی در قرون 16 و 17 مورد توجه قرار گرفت. موضوع ریسک و مدیریت آن نیز چند سال پس از آن مطرح گردید و به سرعت در علوم مختلف مورد توجه قرار گرفت اما شکل امروزی آن پس از سال 1960 مطرح گردید که موجب به وجودآمدن بیمه گردید. اصول ارزیابی و مدیریت ریسک کاربردی به صورت رسمی تر، برای مناطق شهری در معرض خطر زمین لغزش و کنترل شیب اطراف بزرگراه از دهه 1970 انجام شده می باشد. در دهه 1980، و به خصوص در دهه 1990، با معرفی روش های کمی، مدیریت ریسک مسیر خطوط لوله و علی الخصوص مدیریت ریسک شیب ها توسعه پیدا نمود. محققان زیادی همچون وارنس (1984)، ویتمن (1984)، اینشتین (1988، 1997)، فل (1994)، لروی (1996)، وو و همکاران (1996)، فل و هارتفورد (1997)، ندیم و لاکاسه (1999)، هو و همکارانش. (2000) والتسد و همکارانش. (2001)، ندیم و همکاران. (2003)، ندیم و لاکاسه (2003، 2004)، هارتفورد و بیچر (2004)، و لی و جونز (2004). در این توسعه تأثیر داشته اند.
اخیراً مطالعاتی با هدف بهبود عوامل ریسک با تاکید بر اهمیت تحلیل عدم اطمینان و تایید روش‌های احتمالاتی به عنوان ابزاری مفید برای تصمیم‌گیری انجام گرفته می باشد. یکی از ویژگی‌های مهم در ارزیابی ریسک این می باشد که با واکاوی حالت‌های مختلف ریسک (به عنوان مثال، واکاوی هزینه-سود[1]) تصمیم‌گیری‌های بعدی تسهیل می شوند. این پژوهش تبیین می‌دهد چگونه روش‌های احتمالاتی برای توصیف عدم قطعیت و ارزیابی ریسک به عنوان ابزار تحلیلی جهت تصمیم‌گیری بهره گیری گردد.
3-1- طراحی مبتنی بر ارزیابی ریسک
همانطور که اظهار گردید همه طراحی‌های مهندسی با عدم قطعیت مواجه هستند. عدم قطعیت در مشخصات مواد، شرایط بهره‌برداری، مدل‌های مهندسی و مورد هایی همانند این مشهود می باشد. در واقع مهندسان ژئوتکنیک بدلیل وجود این عدم قطعیت‌ها ظرفیت طرح را بیشتر از مقدار مورد نیاز پروژه درنظر می‌گیرند. نسبت ظرفیت به نیاز (ضریب اطمینان) معمولاً برحسب تجربه انتخاب می گردد. این روش اشکالات اساسی دارد. برای مثال این روش محافظه‌کارانه می‌باشد. در نتیجه، ضریب اطمینان بیش از حد در طراحی ناشناخته می باشد. گرچه محافظه‌کاری در تخمین مشخصات خاک و نیروها معقول به نظر می‌رسد. بدلیل تنوع عدم قطعیت‌ها، یک ضریب اطمینان ثابت در مسائل مختلف احتمال‌های خرابی مختلفی را در پی دارند.
طراحی مبتنی بر ارزیابی ریسک می‌تواند بعضی از محدودیت‌های ضریب اطمینان قطعی را تحت پوشش قرار دهد. طراحی مبتنی بر ارزیابی ریسک یعنی کوشش برای کمی کردن عدم قطعیت‌های ذاتی یک مسئله مهندسی و چگونگی برخورد با آنها.
«طراحی مبتنی بر ارزیابی ریسک» در مهندسی ژئوتکنیک به دو بخش واکاوی داده و ساختار مدل تفکیک می گردد در بخش واکاوی داده عدم قطعیت‌ها شناسایی شده و با بهره گیری از روابط آماری کمی می شوند. در مرحله ساخت مدل، روابط ریاضی جهت ارزیابی تأثیر عدم قطعیت‌ها در محاسبات بکار گرفته می شوند. از دیگر نتایج طراحی مبتنی بر ریسک، کمی کردن مقدار اعتمادپذیری سازه می‌باشد. این مقدار «شاخص قابلیت اطمینان[1]» نامیده می گردد.
[1] – Reliability Index
1 – Cost-Benefit
[1] – Factor of Safety
[2] – Uncertainty
[3] – Probability of Failure
[4] – Nicoll
[5] – Risk Assessment
[6] – Risk Management
تعداد صفحه : 104
قیمت : 14700 تومان
