构健康安全评价已有研究大致可分为两类，其一在运营隧道结构监测；其二是运营隧道健康安全的研究现状。 1.4.1运营隧道结构监测研究现状
上个世纪70年代起，日本颁布了《铁路隧道维修技术标准》，在隧道检查和诊断的工作方法及流程、隧道内病害的科学技术检测、隧道病害等级划分、针对各种隧道病害的养护技术、病害隧道诊断专家系统、以及网络无缝对接技术的隧道健康安全监测等方面进行了大量系统的研究工作[7-11]。
美国《高速公路和铁路交通隧道检测手册》是美国在公路和铁路隧道管理中评估隧道技术状态的重要依据。该手册对运营隧道的检测周期、检测方法、隧道病害等级划分以及病害等级评定依据作了细致的规定。美国开发的一种非接触式的空气耦合天线的雷达探测系统，可用于隧道结构体系深部病害信息探测，为运营隧道衬砌检测速度的提高提供了基本的条件[12]。
德国公路署发布的《无损伤检测隧道内壳的规范》，给出了检测隧道内壳的合适测量法，即如何进行对隧道进行测量、描述和评价结果等等，然而，此规范只对评判检测结果的方法进行了说明，并未给出如何通过检测结果，进行定量的评判隧道的安全性[13]。
目我国目前针对运营隧道结构监测的研究主要包括如下几个方面[14]： 1、隧道的检查
为对运营期的公路隧道进行检查和调查，以便尽早发现隧道劣化、损伤、缺陷等病害，从而真实地掌握结构物的性能状况。参照我国2003年制定与实施的《公路隧道养护技术规范》，对隧道等土建结构的检查工作分为四类：日常检查、定期检查、特别检查和专项检查，各类检查的检查频率、内容和判定标准不一[15-16]。
2、隧道的检测
隧道的健康检测主要包含衬砌裂缝的调查与分析，衬砌混凝土强度、衬砌厚度及背后回填状况检测以及隧道断面检测等方面。2004 年，我国在《铁路隧道衬砌质量无损检验规程》中详细说明了铁路隧道衬砌质量无损检验的技术要求，同时，介
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绍了如地质雷达法、声波法等检测衬砌混凝土强度、厚度及背后回填状况的方法。此规程也为公路隧道的衬砌质量检验提供了借鉴[17]。任晓菲等[18]介绍了衬砌断面的检测方法，以及隧道激光断面仪在隧道断面净空检测中的应用。柴聚奎等[19]分析了衬砌裂缝的产生原因，介绍了裂缝的主要检测内容及裂缝检测仪器的原理和检测方法。
1. 病害原因分析
运营隧道变异的产生是在各种因素的综合作用下的结果。关宝树等[20]认为，产生隧道病害的原因主要分为两类，其一是外因，即环境条件以及外力等外部因素，其中是内因，即设计、施工以及材料等构造上的方面的影响，具体见图1-1。
外力外因环境隧道病害产生原因外因材料施工设计 图 1-1 隧道病害产生的原因
樊永杰等[21]研究了襄渝县的大巴山隧道，对导致隧道病害的地下水的化学成分、补给特点以及滞留时间等因素进行了重点分析与研究。
2. 病害等级评估
在《公路隧道养护技术规范》当中，隧道按其检查结果分为三个方面，首先是外荷载作用、其次是材料劣化，最后是渗漏水，并对这三种主要情况进行判定与分类。运营隧道的安全评估是对隧道健康状态进行的综合评价，依据隧道病害的检测结果，结合隧道健康状态综合评价方法，利用评价指标和评价模型来完成。 1.4.2 运营隧道健康安全研究现状
国外的运营地铁隧道健康安全评价起源很早，综合评价的方法也较为领先。在欧美等国家，由于其城市轨道交通运营史较长，在运营的同时通常会建有为定量评
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价提供足够数据支持的数据库，能够为定量评价提供足够充足的数据，同时可以准确地运用者数值或图形将计算出来事故危险性进行清晰的表达。与此同时，在评估中也提出了最优化的风险预防方案[22-23]。
伦敦城市轨道交通风险评价 [24]是通过对工作人员和乘客可能产生的伤害的各种危险因素进行预测与分析，它的基本思路是建立人主要危险因素员跟人员伤亡之间的定量关系，从而划定风险因素的伤害等级，目的是全面了解产生危险有害因素的起源，并有针对性进行改进。
纽约地铁[25]由美国运管部和交通部进行综合安全评定，评定的程序是首先找出地铁中所有影响人员安全的因素，然后明确上述因素的影响范围，并对这些因素逐一进行安全认证，在验证完成之后，提交一份报告，最终生成 SSC（Safely and Security Certification）报告，接下来就是制定安全标准，并不断地优化。各个标准都要结合前一步的影响因素，以便站在结合实际情况的角度进行判断。
我国的健康安全评价虽然发展的的时间较短，但其在公路、航空以及电子等领域缺相对成熟。鉴于我国城市轨道交通的起步较晚，运营地铁隧道的健康安全评价获得到的重视程度并不高。近些年来，国内的一些学者和科研单位也对地铁的风险评估进行了研究，收获了一定的成果，为我国地铁风险评价理论的发展打下了许多基础，也对地铁隧道的安全运营管理和科学养护具有比较好的指导意义。
北京交通大学的任星辰[27]分析了我国近年来发生的轨道交通运营事故，总结出设施设备的原因占事故总数的 70%以上。此文全面研究与分析了地铁隧道设施设备的安全风险，并确立了个指标因素的权重，最后并对设施设备安全评级的进行指标集的划分，最后在工程实例中运用综合模糊评价法，验证改方法的可行性。
香港的张伟[28]分析对比了内地、香港以及台湾地铁隧道安全评价的模式其各自的优缺点，通过对深圳地铁3号线的进行分析研究，总结了进行其中评价的经验，为我国城市轨道交通风险评价拓宽了思路。
然而，在隧道健康安全状况的评价过程中，常会出现各类指标因素之间互相矛盾，并且监测指标值具有随机性和概率分布的特征，以及定量信息、定性信息串联在一起等很多问题，上述已有方法并不能妥善处理这些复杂的情况。而本文基于蒙
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特卡洛方法的运营隧道结构健康安全评价与传统的确定性数值方法不同，其用以解决概率统计或者随机性中非确定性问题，解决指标之间互相矛盾以及定量、定性共存问题。
1.5 研究思路和框架
对超高层建筑物、大型桥梁、地下工程、隧道等土木结构的结构健康监测（Structural Health Monitoring，SHM）体现了一个国家土木工程建设和管理的水平。国内外这些领域的学者专家自上世纪90 年代起便孜孜不倦地研究针对上述大型工程结构的监测系统技术，在工程实践中，相关的成果正逐渐得以应用[30- 35]。
运营隧道结构健康监测(Operational Tunnel Structural Health Monitoring Survey，OTSHMS)涉及土木工程、监测技术、分析技术及信息科学等多个学科领域，是SHM在运营隧道领域所应用的一个综合性系统工程。
监测技术和结构健康安全评价是OTSHMS的关键的核心技术。监测技术要求达到实时监测和定期监测相结合，可长期准确地采集到隧道结构体和它所处环境的关键参数( 如水、土压力和结构受力、应变等)，进而依据实测的参数特征变化，通过运营隧道结构健康安全评价体系，来判断隧道结构的安全与健康状况；结构健康安全评估分析技术探索隧道运营过程中的长期安全性评价，并对此提出相应的评估分析方法和体系。要建立一个OTSHMS，关键要获取与隧道结构相关的各类动静态的数据，而要提供这些数据的及时性与准确性，就必须强化运营隧道的监测方法与技术。
本文针对目前我国隧道工程结构健康安全评价在隧道运营时期的不足，基于运营隧道结构健康监测系统(OTSHM)的相关理论与优势，运用实时定期与长期相结合的检测手段，对运营隧道结构进行长期监控并及时提供反馈，对这一系统中存在的健康安全性事故进行充分辨识与定性、定量分析，得到综合且客观的评价指标，建立了科学的运营隧道结构健康安全评估指标体系。同时，结合城市轨道交通运营健康安全的评价理论，采用有针对性的、适用的安全评价方法，对正确评价地铁隧道
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结构系统运营安全现状、修正可能出现的偏差、确定合适的养护措施、提高隧道结构系统安全水平具有重要的理论意义与实用价值[35]。
1、第1章绪论主要内容
主要介绍研究背景、目的及研究意义，并结合当前国内外对运营隧道结构监测系统和运营隧道健康安全的研究现状，提出当前研究存在的不足，以此构建本文的研究内容、方法和技术路线。
2、第2章运营隧道结构监测技术以及健康安全评价体系的主要内容
主要介绍光纤传感技术的三种分类，以及光纤传感技术在运营隧道健康监测中的运用。运营隧道结构监测技术以及在运营隧道中的应用。
根据相关的规范和参考资料选取影响运营隧道结构健康安全的主要指标因素，构建运营隧道结构健康安全（OTSHM）评价模型，确定完整指标体系，
3、第3章蒙特卡洛模拟方法
通过融合权重法确定各指标权重，并对其权重进行验证，以期构建更为完善的评价方法。
建立基于蒙特卡洛模拟方法进行运营隧道安全评价的步骤，以及各指标敏感性分析的方法。
4、第4章运用蒙特卡洛模拟对工程案例进行分析和健康安全评价
根据3中建立的运营隧道结构健康安全状况评价体系，对武汉四大工程实例的安全状态进行评估，并进行敏感性分析，在实际的项目中验证该评价体系的正确性和实用性。
5、第5章结论与展望主要内容
主要得出论文的结论，总结成果，并指出本论文研究尚存的不足之处，指导未来进一步的研究方向。
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