安全评估是监测系统的最终成果体现，也是隧道运营期自动化监测中技术难度最大的部分，既需要熟悉隧道结构特性，也需要对传感器测试数据有深刻的认识。我们在长期的监测、试验项目中积累了大量的经验，并开展了多种技术的深入研究，逐步建立了一套以监测数据及结构力学模型分析为基础，变权综合层次分析法为核心的较成熟的评估方法和思路，主要对结构的损伤识别、异常状态识别、性能发展趋势预测和整体结构安全性进行分析。主要分析方法包括模型对比法、统计分析评估法、综合层次分析法。
1.模型对比法
模型对比法的基本思路是建立结构理论力学模型，并计算得到结构在各种边界和外界作用下的力学行为指标，并以此作为基准与系统监测的响应参数进行比较分析，从二者的差异程度和规律等分析结构的实际受力和运营状况。
为定量化了解结构损伤对隧道整体性能的影响，建立一个适合损伤检测的三维有限元分析模型。有限元分析模型建立在商用软件ANSYS平台上，根据隧道最终设计进行建模，并以每一单独的结构为分析单元。模型应准确精细，可了解每个构件的受力状况，并在构件层次上对各类损伤作细致的模拟，以满足损伤检测和健康状况评价的要求。
结构损伤检测有限元分析模型将用于完成下述工作：
（1）定性或定量地了解结构的整体静动力响应，为位移传感器和应力传感器测点选择提供依据。
（2）根据构件评级结果，进行损伤模拟及检测可行性分析。损伤模拟包括对损伤类别、损伤位置、损伤程度以及多构件损伤的模拟。研究目的：①确定损伤检测的可行性（灵敏度），即确定能否诊断出损伤，什么部位或构件的损伤较易检测，这对布置传感器、制定检查计划等有一定的指导作用。②确定损伤检测的手段。③确定损伤检测的指标，对同样的损伤，不同的指标有不同的灵敏度，故应选择灵敏度高的指标；不同的检测目的宜用不同的指标。以基于振动测试的检测理论为例，根据频率的变化我们可以判定有无损伤发生，但要找出损伤发生的位置，则必须使用模态信息。④确定状态评估的界限值。⑤确定噪声的影响，其结果可对传感器的某些指标提出要求。
模型建立后，首先需进行校核，可分为以下三个阶段进行：①通过施加特殊荷载，对结果进行理论分析，以了解模型建立过程中的假设取值是否合理，并加以适当调整。②根据隧道建成后的试验结果，进一步修正模型。③在隧道工程运营健康监测系统正式运行后，根据第一年的测量分析结果，对模型进行进一步更新。根据实际观测得到的荷载环境信息，利用模型分析对原先根据设计确定的状态评估界限值作相应调整。通过上述步骤，最终的模型分析结果与观测结果之间的相关关系将符合要求。(www.xing528.com)
从长期监测的角度考虑，随隧道使用年限的增加，性能必将逐渐退化，因此，必须根据退化率，定期更新模型中的结构材料特征参数值。更新后的模型可作为隧道剩余寿命估计的有效辅助手段，并帮助制订更为合理的检查维修计划。
2.统计分析评估方法
常见的统计参数有极值、平均值、方差、标准差、畸变度、峰态函数、四阶矩、变化幅值、概率密度等，它们在结构运营期监测系统中主要采用计算工作量较小的简单统计量，如平均值、方差、标准差、变化幅值等，结合相应的数学分析方法和分析软件，进行统计分析，用以判定信号是否正常。
3.综合层次分析法
综合层次分析法结构状态评估流程见图12-18。首先通过对结构的解析确定评估内容，构造评估模型；将多专家意见输入评估模型进行综合，从而得到结构各指标在整体评估中所占的比重及确定权重。对单个结构指标可以按照上面介绍的三种方法进行评分，最后将指标评分和指标权重输入到变权综合模式中进行整体结构的安全评估。
图12-18 变权综合层次分析法状态评估流程图
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