基于突变级数法的地铁盾构施工安全风险评价

为使地铁盾构施工安全风险评价更科学、合理,在实践的基础上,首先将地铁盾构施工风险划分为工程本体风险、周边环境风险、施工人员作业安全风险、自然风险4大类;然后结合实际工程的特性,采用德尔菲法进行风险结构分解,并对风险部位与风险因素进行耦合分析,构建出地铁盾构施工安全风险评价指标体系;最后以南昌地铁4号线礼庄山站—西站南广场站区间盾构施工为例,将突变级数法应用于该地铁盾构施工安全风险等级评价。结果表明:该项目的工程本体风险、周边环境风险、自然风险为一般风险等级,施工人员作业安全风险为可接受风险等级,并梳理出该项目的主要风险因素。项目实施及监测数据结果表明,该评价方法有效可信,在地铁盾构施工安全风险评价中具有适用性。     

地铁暗挖隧道邻近既有运营盾构区间施工变形影响研究

为提升地铁盾构隧道的防灾减灾能力,以太原某地铁暗挖隧道邻近既有运营盾构区间施工为例,应用数值模拟与现场监测相结合的方法,研究地铁暗挖隧道施工过程中,盾构区间隧道结构及轨道结构的变形特征.研究结果表明:地铁暗挖通道上方地表沉降呈非对称"U型"分布,影响范围约为1倍埋深,影响角约45°.随着地铁暗挖隧道施工的进行,盾构区间...     

地铁盾构隧道施工引起的地表变形特征研究

结合郑州地铁1号线西三环站至秦岭路站地铁区间隧道盾构施工的实际,通过现场监测和数值模拟计算对盾构隧道施工引起的地表变形特征进行了研究。主要研究了地表横向变形和纵向变形规律,从而确定了盾构隧道掘进对横向变形的影响范围,并结合郑州区域性粉土地层的特点,运用有限差分软件FLAC3D建立了地铁盾构施工的三维有限差分模型,对盾构施工引起地表变形发展过程进行了数值模拟计算,从而得出了一些有意义的结论。该研究对确保地铁隧道施工的安全具有重要的意义。     

基于可拓学的尾矿库安全评价

为综合评价尾矿库的安全状态,基于尾矿库灾变机理和大量工程实践构建了一套包括3级指标、22个因素的评价指标体系,并确定了评价指标的等级量值区间。采用EAHP和熵权法结合的方式确定指标权重,基于可拓理论评价尾矿库的安全等级。以湖南黄金集团责任有限公司旗下的7座尾矿库为案例,评价其安全状态,根据蒙特卡洛模拟基本理论,基于Crystal Ball对案例进行敏感性分析,找出具体敏感因素,为后期尾矿库安全管理提供简单有效的控制方法。     

基于WSR和熵权物元可拓理论的地铁火灾风险评价

为客观合理地对地铁火灾风险进行评价,借助WSR方法论,以物理-事理-人理为基础,从人员、设备、设计、环境、管理五个方面构建了地铁火灾风险评价指标体系,并结合熵权法和可拓学理论建立了地铁火灾风险评价的熵权物元可拓模型,利用该模型对某地铁火灾风险等级进行评价。结果表明:待评价地铁火灾风险等级为II级,即该地铁火灾风险处于"较安全"状态,该评价结果与实际情况相符合,表明该方法能够客观地评价地铁火灾的风险,其中人员因素对地铁火灾风险的影响最大。根据地铁火灾风险评价等级和各评价指标的权重,可为地铁火灾防治提供理论依据。     

武汉地铁越江隧道施工风险分析与控制

本文基于武汉市地铁二号线越江隧道工程周边地质环境条件和工程特点,采用灾害风险评估矩阵法(R=P×C)结合专家调查法对该隧道盾构掘进段施工可能存在的风险进行了分析和评价,评定出盾构进出洞、开挖面失稳等6个风险因素的风险等级以及对工程安全的影响程度,并根据评估结果提出了相应的风险对策和风险控制措施,以降低和控制盾构掘进段的施工风险。该研究可为类似工程提供借鉴及参考。     

基坑开挖影响下下卧盾构隧道变形及控制措施研究

近年来地铁建设不断加快,在地铁隧道上方施工已成常态。为研究基坑开挖影响下下卧盾构隧道的隆起变形,评价不同变形控制措施的实际控制效果,以武汉市轨道交通6号线琴台变电站地下电缆通道工程为例,采用两阶段法计算了基坑开挖影响下下卧盾构隧道的隆起变形,同时采用数值模拟方法对无加固、压力注浆加固、水泥土搅拌桩加固和压力注浆+水泥土搅拌桩综合加固控制措施4种工况下下卧隧道的隆起变形值进行了数值模拟计算,并将数值模拟结果与实际工程监测数据进行了对比分析。结果表明:对于初步预测基坑开挖引起下卧盾构隧道的隆起变形,该理论计算方法可靠、实用;压力注浆+水泥土搅拌桩综合加固控制措施使下卧盾构隧道的隆起变形和横断面收敛变形值分别减小至2.3 mm和0.35 mm,控制效果良好,具有一定的实际推广意义,可为类似工程提供参考。     

东海海域石油生产平台溢油风险评价研究

东海海域发生溢油事故将带来严重的环境生态及经济影响,对其进行溢油风险评价具有重要的现实意义。本研究根据东海海域石油生产平台情况,运用层次分析法构建风险评价指标体系,结合模糊综合评价法及蒙特卡洛方法对其进行综合评价。将溢油风险划分为五个等级,（极小,小,中等,大,极大）分别用（1分,2分,3分,4分,5分）代表。研究结果显示:东海海域石油生产平台溢油风险等级在1.59~3.06之间,平均值为2.28,总体风险等级为中等偏低。东海海域石油生产平台溢油风险等级1.59~2.00之间的概率11.37%;风险等级在2.00~2.50之间为69.92%;风险等级在2.50~3.00之间为18.74%;风险等级在3.00以上为0.06%。一级指标地质性溢油风险等级最高,二级指标中平台疲劳老化情况是影响东海海域石油生产平台溢油风险等级的最主要细分因素,敏感度达64.60%。该评价方法对海上平台的整体风险进行科学、合理的评价,以期能够丰富我国的海上石油平台管理决策办法,提供更多的理论依据及技术支持。     

武汉岩溶区复合地层小型盾构施工引起的地表变形规律研究

小型盾构施工法是目前电力隧道施工的主要工法,在施工过程中不可避免地会引起地面沉降,影响附近建筑物的正常使用。为揭示武汉岩溶地区复合地层小型盾构施工引起的地表变形规律,在对现场勘察资料和地表变形监测数据进行统计分析的基础上,采用数值模拟的方法对不同组合复合地层、不同溶洞直径和不同溶洞埋深时的地表变形规律进行了数值模拟计算与分析。结果表明:岩层表面距隧道底板深度Z、溶洞距隧道底板高度H、隧道底板下溶洞直径D等对地表变形均有重要的影响;随着Z和D值的增加,地面沉降量最大值增加,随着H值的增加,地面沉降量最大值减小。在岩溶区复合地层开展小型盾构施工时,上软下硬的地层分布会产生应力集中现象,将会增大地表竖向变形。本研究为控制岩溶区复合地层小型盾构施工地表变形提供依据。     

基于灾害风险理论的岩溶区建设项目地下水污染风险评价

为研究岩溶地区建设项目的地下水污染风险,引入灾害风险理论确定地下水污染风险是由地下水脆弱性和建设项目污染负荷危险性两方面共同决定,并构建了地下水污染风险指标体系。采用模糊层次分析法确定各指标权重,选择TOPSIS模型进行脆弱性和危险性等级的判断,最后依据风险等级分区矩阵确定地下水污染风险评价等级。以贵州西北地区某火电厂项目进行地下水污染风险评价实例应用,结果表明该项目地下水污染风险等级为"较高",主要因素为该地区地下水含水层脆弱性"较高",评价结果符合实际,具有一定应用价值。     

地下水污染模拟模型的不确定性分析

为同时分析源汇项和水文地质参数不确定性对地下水污染数值模拟模型输出结果的影响,以抚顺市某煤矸石堆放场为研究实例展开研究.首先以硫酸根离子作为模拟因子,建立该场地地下水污染数值模拟模型.然后,分别采用局部灵敏度分析和全局灵敏度分析两种方法对模拟模型参数进行灵敏度分析并对比二者的结果,最终筛选出对模型输出结果影响较大的两个参数作为模型的随机参数.为减少反复调用模拟模型产生的计算负荷,分别对3口观测井应用克里格、核极限学习机、支持向量机和BP神经网络4种方法建立模拟模型的替代模型,根据这4种替代模型在不同井的拟合效果,为每口井优选出一个表现最好的替代模型,并利用优选出的替代模型完成蒙特卡洛随机模拟.最后,对随机模拟的结果进行统计分析与风险评估.结果表明,在置信度为80%时,1,2,3号三口井浓度的置信区间分别为:211.48~845.04mg/L,0~406.98mg/L,231.42~958.37mg/L.此外,依据《地下水质量标准》和各井的污染物浓度分布函数曲线得出:1号井和3号井的水质达标Ⅴ类水的概率分别为90.1%和93.1%,2号井达标Ⅲ类水的概率为80.7%,藉此为地下水资源管理和污染防治提供合理依据.     

不确定性条件下地下水污染监测井网优化设计——基于XGBoost替代模型

在地下水污染监测井网优化设计中,应用模拟优化方法时客观存在的模型参数不确定性往往会影响到设计监测井网的可靠性.针对该问题,重点考虑了渗透系数和污染源释放强度的不确定性,应用模拟优化方法和蒙特卡罗方法求解上述不确定性参数影响下的最优监测井布设方案.为缓解蒙特卡罗方法多次调用模拟模型所产生的巨大计算负荷,本研究建立了XGBoost替代模型,代替模拟模型与优化模型进行耦合.为提高监测井网对实际污染羽的监测精度,污染监测井网优化模型以监测空间矩误差极小化为优化目标.此外,本次研究还考虑了监测井网设计中污染源释放强度的动态变化过程.最后,以抚顺市某煤矸石堆放场地为基础建立假想例子,验证所提方法的有效性.结果表明:1.XGBoost能够有效近似模拟模型的输入输出关系,显著降低了计算负荷.2.空间矩能够有效评估监测井网插值污染羽和实际污染羽的逼近程度,优化设计后的监测井网能够较为准确地捕捉到实际污染羽的状态.3.模拟优化方法结合蒙特卡罗方法能有效求解不确定性条件下最优监测井网的设计问题.本文为地下水污染监测井网设计提供了一种稳定可靠的方法.     

基于替代模型的地下水溶质运移不确定性分析

为分析参数的不确定性对地下水溶质运移数值模型的影响,采用蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟对一算例进行分析,并从风险评估的角度对不确定性分析的结果进行了阐释.为减小计算负荷,利用Sobol'法对模型参数进行了灵敏度分析,筛选出较为敏感的参数作为随机变量,建立了模拟模型的克里格(Kriging)替代模型,进而实现Monte Carlo模拟.结果表明:置信度为80%时,井1,2,3浓度值的置信区间分别为23.46~42.06,47.99~66.73,69.54~82.94mg/L;结合风险评估,计算出地下水受污染的风险为0.54,可为地下水污染物防控与修复提供科学依据.     

地下水DNAPLs污染多相流的随机模拟及其不确定性分析

水文地质参数本身存在不确定性,为分析水文地质参数不确定性对地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型输出结果的影响,本文针对假想算例展开研究,首先建立了研究区地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型;然后,运用灵敏度分析法筛选对模型输出结果影响较大的参数作为随机变量;为减少反复调用多相流模拟模型产生的计算负荷,运用克里格方法建立多相流模拟模型的替代模型,利用替代模型完成蒙特卡洛随机模拟;最后,对随机模拟的结果进行统计分析并完成地下水污染风险评价.结果表明,利用污染物浓度分布函数可以估算单井遭受污染的风险;利用地下水污染风险图可以对全区地下水遭受不同程度污染的风险大小进行分区,为地下水污染防治提供更加科学、丰富的参考依据.     

考虑参数和边界条件不确定性的地下水污染随机模拟

为了分析模型参数的随机变化和边界条件的随机变化对地下水溶质运移模型输出结果的不确定性影响,采用蒙特卡洛模拟对一假想算例展开研究,并结合风险评估阐述不确定性分析结果.首先,建立研究区地下水溶质运移数值模拟模型,并综合利用局部灵敏度分析和全局灵敏度分析方法筛选出对模型输出结果影响较大的参数,连同模型的边界条件(第一类边界条件-水头值)一起作为随机变量.然后,利用优化超参数的高斯过程回归(GPR)方法建立模拟模型的替代模型,代替模拟模型完成蒙特卡洛随机模拟.最后,对随机模拟的结果进行统计分析和区间估计,并利用污染物浓度的概率分布函数对1、2、3号观测井进行地下水污染风险评价.结果表明:置信水平>80%时,1,2,3号观测井污染物浓度值的置信区间分别为34.77~35.03,57.74~58.04,100.07~100.69mg/L.此外,1,2,3号观测井为轻度污染的风险分别为6%,100%,100%;为中度污染的风险分别为0%,0%,99.6%;为重度污染的风险分别为0%,0%,0.5%,藉此为地下水污染修复防治和地下水的合理利用提供可靠参考依据.     

基于MonteCarlo模拟的土壤重金属综合风险评价与案例分析

基于不确定性理论,将Monte Carlo模拟计算应用到土壤重金属风险评价中,构建了生态风险和健康风险的随机不确定模型,结合多元统计方法进行实例研究.结果表明,研究区土壤Cd、Co和Cr污染水平较高,主要富集在建矿时间较长的工业园区;综合单因子指数和综合风险因子指数评价显示土壤重金属主要为轻度污染(相应概率分别为53.2%和55.6%);手-口摄入是研究区土壤重金属暴露的主要途径,Cr为主要致癌因子;儿童承担的健康风险较高,其非致癌风险指数分别为成人的5.0倍(手-口摄入途径)和8.2倍(皮肤暴露途径),两种暴露途径下其致癌风险指数均高于USEPA推荐的安全水平.     

土壤理化性质对污染场地环境风险不确定性的影响

以某化工污染场地中挥发性有机物苯的环境风险评价为例,研究了土壤有机质含量、土壤含水率、土壤容重等理化性质对风险评价结果的影响.在土壤污染物苯浓度不变的前提下,土壤有机质含量、土壤含水率和土壤容重在场地条件下随机取值的变异范围分别为0.31%～2.31%、0.12～0.25和1.25～1.75 g/cm3.10 000次蒙特卡罗模拟结果表明,在95%置信水平下,苯的总致癌风险(概率值)在1.45×10-5～2.74×10-5之间.在该场地条件下,土壤有机质含量是影响苯风险不确定性的最主要因素,其对风险评价结果不确定性的贡献率高达90.2%;土壤含水率和土壤容重的贡献率分别为5.6%和4.2%.因此,在土壤污染健康风险评价过程中,应对理化参数进行敏感性分析,对评价结果影响较大的关键参数取值需慎重.      

基于替代模型的煤矸石堆地下水污染随机模拟

为分析参数的不确定性对地下水污染质运移数值模拟模型输出结果的影响,以抚顺西舍场煤矸石堆及周边地区为研究对象,以硫酸根离子为模拟因子建立污染质运移的数值模拟模型,运用灵敏度分析法筛选对模拟模型影响较大的参数作为随机变量;为减少反复调用模拟模型产生的计算负荷,运用克里格方法建立污染质运移模拟模型的替代模型,利用替代模型完成蒙特卡洛随机模拟;最后,对随机模拟的输出结果进行统计分析,利用污染质浓度分布函数估算单井遭受污染的风险.结果表明,井1,井2和井3中达到地下水质量标准的Ⅲ类标准的概率分别为0.6%,97.6%和0%,藉此为地下水污染防治提供更加科学,丰富的参考依据.