工程项目群施工风险演化的SD模型研究

为确定工程项目群施工风险控制的最佳时间和预判单风险演化特征,提高风险管理决策的科学性,建立基于系统动力学(SD)的工程项目群施工风险演化模型。首先,界定工程项目群施工风险,建立包括施工技术、施工作业、项目群自身和施工组织管理风险的4个一级指标及22项二级指标的风险评价指标体系,并运用网络层次分析法(ANP)求解指标权重。然后,用Cobb-Douglas函数描述施工风险,构建工程项目群施工风险演化的SD模型。最后,根据某水电站地下硐室群甲的数据资料确定模型参数和检验模型可行性,采用类比分析预测硐室群乙全寿命周期的风险演化趋势。结果表明,项目群乙风险控制的最佳时间在项目群已进展约5%处,高强度风险管理需持续到已进展40%左右处,该结果与后续反馈结果基本相符。     

地下硐室群施工安全事故管控的GERT模型研究

为解决现有安全管理在事故致因因素识别及管理资源分配等方面模糊的问题,引入博德事故因果连锁理论分析事故发展过程,以确定事故管控的主要环节及具体对象,并运用图示评审技术(GERT)构建地下硐室群施工安全事故管控模型。以坍塌事故为例,求解资源分配最优状况下事故管控成功的概率及时间期望。结果表明,通过预估安全管理对事故管控各坏节的作用系数,可确定上述管控模型的参数,进而运用该模型能优化安全管理资源分配,依据模型结果可评估施工安全事故的管控效率。     

硐室施工人员风险感知的心理距离模型

为厘清地下硐室各风险因素对施工人员风险感知水平的作用机制,首先,结合文献和实地调研考察,确定地下硐室施工人员风险感知各影响因素;然后,运用心理距离理论将影响因素归纳为3个距离维度,构建心理距离结构方程模型(SEM),计算各心理距离对风险感知水平影响的路径系数;最后,利用向量模型计算各心理距离对风险感知水平的敏感系数,验证SEM计算的准确性。结果表明:收入距离维度对工人风险感知水平的影响最大。     

基于CM和信息熵的综合管廊施工安全风险耦合评价研究

针对我国地下综合管廊施工安全事故频发的现象,提出一种基于CM和信息熵的综合管廊施工安全风险耦合评价方法。通过分析综合管廊施工事故的原因,从事故致因角度探究综合管廊施工安全风险耦合机理,建立了综合管廊施工安全风险评价指标体系,并运用信息熵量化各指标权重。考虑风险因素间的相互耦合作用,基于耦合度模型(CM)构建了综合管廊施工风险耦合模型,并以耦合度值对综合管廊施工安全风险状态进行定量评价。最后以实际案例对模型进行验证,发现该评价方法能充分考虑施工安全风险因素之间的耦合效应,更加贴近工程实际,能够为地下综合管廊安全施工风险管理提供新的依据。     

北京西单立体交通工程施工安全风险模糊分析

随着我国大规模城市地下空间的开发 ,需要分析和研究城市地下空间施工的安全风险。笔者结合北京西单立体交通工程 ,采用层次分析理论 ,探讨和分析施工过程的安全风险 ,定义施工中涉及的六大类主要安全风险 ;运用数学集合理论 ,建立风险因素集合论域U和分析评判集合论域V ,采用模糊数学理论 ,将风险因素集合论域U和分析评判集合论域V建立模糊映射关系和模糊关系 ,从而确定数学模型 ;根据西单立体交通工程施工安全风险调查采样分析 ,统计计算风险权重和建立模糊矩阵 ,定性、定量地比较了 3种施工方法的安全风险 ,经过归一化处理 ,给出施工方法的安全风险量 ,明确了适合西单地区的施工方法。     

“特大型水利水电工程施工重大事故控制及应急救援关键技术”获2013年度“神华杯”中国职业安全健康协会科学技术奖一等奖

特大型水利水电工程施工重大事故控制及应急救援关键技术项目由中国安全生产科学研究院、中国长江三峡集团公司、河海大学、长江水利委员会长江科学院及三峡大学共同合作完成。项目面向国家和企业重大科技需求,围绕特大型水利水电施工安全问题,采用理论分析、现场调查、模型实验与现场试验、数值模拟仿真相结合的技术路线,重点攻克水利水电工程施工重大事故控制及应急救援的理论、方法、关键技术、标准和系统平台。主要包括：（1）水利水电工程施工重大事故危险源辨识分级技术、方法和标准;（2）水电水利工程施工场地安全规划技术;（3）水利水电工程施工重大事故危险源监测预警技术和理论模型;（4）水利水电工程施工重大危险源信息系统研发;（5）水利水电工程施工洞挖工程瓦斯灾害模拟仿真与风险控制技术;（6）水利水电工程施工地下洞室群火灾的理论、计算仿真技术、全尺寸实验及探测系统研发;（7）水利水电工程液氨泄漏模拟仿真及应急关键技术;（8）水利水电工程施工重大事故应急保障关键技术;（9）水利水电工程施工重大事故应急救援关键技术;（10）水利水电工程施工重大事故控制及应急救援关键技术工程示范。研究成果为特大型水利水电工程建设安全提供了技术支持,可应用于：（1）水利水电工程施工危险源辨识与风险控制;（2）施工场地安全规划;（3）施工危险源监测预警;（4）洞挖工程瓦斯风险控制;（5）地下洞室施工通风排烟设计;（6）液氨泄漏应急处置;（6）工程建设与电力生产的安全生产管理;（7）应急预案编制。项目的研究成果已先后在三峡工程、向家坝、溪洛渡等特大型水利水电工程的建设和运行中得到了得到应用,并取得很好的社会和经济效益。     

基于IFS-动态加权的地下综合体深基坑施工风险评价

为控制地下综合体深基坑施工风险,提出了一种基于直觉模糊集(IFS)-动态加权的风险评价方法.从地质条件、建筑环境、岩土设计、施工方案和偶然风险5个方面分析地下综合体深基坑施工风险因素,构建了综合风险评价指标体系.采取施工风险5级划分方法,利用IFS理论确定指标风险;以偏大型正态加权函数确定指标权重,得到系统综合风险.以西安市某地下综合体深基坑施工实际为背景,进行方法应用.结果表明,该西安市地下综合体深基坑施工系统风险等级为显著风险.其中,指标"邻近建筑""地下管网"的风险等级为高度风险,"道路交通""基坑边坡稳定性""降排水实施"为显著风险,对此提出了相应的安全措施.     

面向机械安全风险预警的评估方法

针对机械安全风险预警缺少安全风险评估方法的问题,提出一种面向机械安全风险预警的风险评估方法。首先根据人、机器、环境产生的不安全因素,确定面向机械安全风险预警的风险评估主要包括监测值输入、风险值计算、预警级别确定、预警信息发布等步骤;其次提出一种量化计算风险的模型,并给出确定预警级别以及发布预警信息的方法;最后通过某机械臂风险评估案例,验证该风险评估方法的有效性。研究表明:面向机械安全风险预警的评估方法能够综合考虑人、机器、环境风险因素,依据风险值计算模型,实时分级开展智能制造系统安全风险预警。     

旬东煤矿井下永久避难硐室构建研究

避难硐室的构建研究对硐室安全避险功能的实现具有重要意义。根据旬东井下人员分布及巷道布置情况,确定利用4-2采煤区现有巷道构建100人规模永久避难硐室;根据巷道尺寸、人均面积及设备体积等,计算得硐室有效宽度为4.6m,高度为3.5m,总长度为63.4m,人均面积为1.2m2;通过气密试验,测定0.135MPa避险区内外压差可达1980Pa;通过分析人员避险需求,确定旬东永久避难硐室生命保障系统由防火防爆系统、密闭缓冲系统、气幕隔绝系统、供氧系统、制冷除湿系统及附属系统组成。     

深部矿井下高温硐室降温装备体系试验研究

深部矿井硐室高温是煤矿六大灾害之一,进行降温保证硐室设备安全运行对于煤矿安全生产具有重要意义。首先分析了煤矿硐室热量来源,建立基于常微分方程的数学和物理模拟模型,通过模型对煤矿硐室实施增大风速、降低入口温度降温措施进行效果分析。研究结果表明,硐室内温度场分布特征受风流场的影响,在连接处已形成涡流(高温区);硐室内温度随着入口风速的增大而降低,随着风流的增大而降低;将风速由原来的1.68 m~3/s增大到4.52 m~3/s,入口处温度由294.6 K降到291.4 K,能够明显改善降温效果,为矿井硐室降温提供了理论指导和技术支持。     

民用机场运行安全风险混合预警方法应用研究

为解决民用机场运行安全风险预警过程中预警因素单一、预警信号迟钝等问题,文章在探讨民用机场运行安全风险分析、评价和预警之间内在联系的基础上,运用系统安全科学、层次分析法与模糊数学等方法,建立多维可扩充的民用机场运行安全风险预警指标体系,其中包含综合预警指标15项、单预警指标19项,用以发现显性问题和隐形问题,并通过预警准则的设定为企业提供及时预警信号输出。企业的实际应用证明该预警方法具有可行性。     

燃气管线相邻地下空间安全监测方法及其应用研究

城市燃气管线泄漏极易导致火灾爆炸等重大安全事故,严重威胁城市安全。通过监测预警技术,快速准确地发现泄漏,防止可燃气体聚集,是保障燃气管线安全运行的重要手段。提出了一种燃气管线相邻地下空间安全监测预警方法,构建了风险识别、预测预警、分析推演和决策支持一体化安全监测系统,并应用于合肥市2.5 km燃气管线及其相邻空间高风险区域。结果表明,提出的燃气管线相邻地下空间安全监测方法可用于燃气管线泄漏监测预警,以减少或避免燃气泄漏引发的火灾爆炸事故。     

特大采空区处理及监测方案设计研究

分析国内采空区的现状及其处理的一般方法,针对广西北山矿业有限责任公司4#特大采空区具有体积大、形状不规则等特征,根据采空区现场调查情况和地表允许塌陷的特点,给出了采空区顶板条形药室大爆破崩落处理方案,为保障采空区综合治理工程在施工过程中的安全,制定了地压监测和位移监测方案。采用声发射、巷道收敛位移和岩体张开裂纹位移等监测技术手段,利用声发射仪、收敛位移计和游标卡尺等监测仪器,构建了系统的地压和位移监测网络,明确了监测内容、监测频率和预警制度。工程实际表明:该监测方案可以为条形药室施工、装药及爆破施工过程提供安全保障。     

ISM耦合ANP的洞室施工人员风险感知系统脆弱性仿真分析

为了深入探究地下洞室施工人员对施工风险的感知能力,基于系统理论,以地下洞室施工人员的风险感知系统为研究对象,结合解释结构模型(ISM)、网络层次分析法（ANP）和系统动力学（SD）建立地下洞室施工人员风险感知系统脆弱性仿真模型,对其脆弱性变化趋势进行仿真模拟。研究结果表明:工人自身因素和状态对风险感知系统脆弱性影响最大,在施工时应该时刻关注工人的身心状态,通过加大安全教育培训、增强安全监管力度等措施来促进工人的安全意识。     

基于RVM的装配式建筑吊装作业安全预警模型

为提高装配式建筑施工安全水平,准确判断吊装作业安全状况,建立基于相关向量机(RVM)的预警模型。根据装配式建筑吊装作业特点,对比传统施工模式,分析致使吊装事故发生的主要因素,按人-机-料-法-环(4M1E)5要素确定预警指标体系,并通过粗糙集(RS)属性约简算法确定模型安全预警因子;选用混合核函数构建RVM预警模型,并通过改进粒子群算法(IPSO)寻优确定核参数,给出计算方法及模型流程;以华中地区5个项目的相关数据完成模型学习训练和预警仿真。结果表明:用该模型所得结果与实际情况基本一致,判定正确率为94%、平均相对误差为3.667%,预警分析效果良好,较其他3种机器学习方法泛化拟合能力更强、效率更高。     

深部大跨度硐室顶部卸压应力控制机理及数值模拟研究

深部大跨度硐室在高应力下常出现明显的围岩变形破坏,严重的会影响矿井的正常生产甚至引发事故。以新庄煤矿机头硐室受围压破坏变形为工程背景,分析机头硐室巷变形破坏的地质因素,提出采用顶部卸压法进行硐室维护的方案,并模拟卸压前后围岩应力及变形的变化。数值模拟结果表明顶部卸压后,硐室围岩应力重新分布,围岩应力下降和向深部转移;硐室顶底板围岩铅垂应力及两帮水平应力均减小,顶板围岩铅垂应力平均减少61.5%,底板浅部0-2 m区间内围岩铅垂应力接近0,水平应力平均减小75.4%。从模拟结果看,顶部卸压实施后有利于机头硐室的长期稳定。     

基于贝叶斯网络的地铁暴雨内涝风险预警模型及协同响应机制研究

为提升暴雨灾害发生后的风险预警能力,有效化解地铁内涝重大风险,建立基于贝叶斯网络的风险预警模型,分析提出协同预警响应需求。以暴雨导致城市地铁内涝事故为例,建立综合考虑暴雨及预警、地铁站系统结构、客流量、应急措施、事故后果的基于贝叶斯网络的风险预警模型,分析预警信息对事故后果的影响,进而提出风险预警协同响应机制建设需求。研究结果表明：风险预警对提升地铁暴雨内涝事故应急处置的及时性、精准性和协同性具有显著影响,能够有效减小事故后果。研究结果可为建立重大灾害风险预警方法和机制提供参考。     

机械安全风险预警监测要素确定方法

针对现有风险评估方法不适用于确定机械安全风险预警监测要素的问题,提出基于机械安全风险预警系数的监测要素确定方法。首先通过计算建设成本系数(CFF)、运维成本系数(MCF)和效率影响系数(EIF),获得机械安全风险预警系数,用以对比风险预警系统和安全防护装置的安全成本,并作为选择风险减小措施的依据;然后定义监测要素确定流程,包括机器限制确定、危险识别、风险估计、风险评价、机械安全风险预警系数确定等;通过某工业机器人监测要素确定案例,验证机械安全风险预警监测要素确定方法的有效性。研究表明：该确定方法可合理选择监测要素,确定系统的危险性,估计风险大小,同时考虑安全风险减小措施的经济性。     

基于复杂网络的超高层建筑施工安全风险耦合评估方法

虽然工程建造技术和装备在不断更新完善,但施工安全事故仍时常发生.究其原因,建筑施工过程是一个涉及大量人员、机械和环境因素相互作用的复杂系统行为,风险可能在系统中多个节点同时孕育、传递,并演化出不可预料的结果.为加强工程管理对于安全风险的系统性考虑,提出了一种基于复杂网络的超高层建筑工程施工重大安全风险耦合评估方法.首先,基于超高层建筑工程施工事故案例库构建加权的风险耦合复杂网络模型,并对网络的系统特征进行了分析;其次,通过分析计算单事件的演化路径概率和损失,进行风险事件等级判定;最后,利用事故链分析多事件发生情景下的风险等级,综合评估建设工程的安全风险.将该评估方法应用于案例中,并与传统风险等级评估进行了对比,结果表明,本方法对各类风险事件的等级评价都有不同程度的提高,更加符合超高层建筑施工中对风险的认知.     

大跨度钢结构施工安全风险评价IHFACS-BN模型及应用

为降低大跨度钢结构施工安全事故发生率,提出基于改进人为因素分析及分类系统(IHFACS)与贝叶斯网络(BN)的大跨度钢结构施工安全风险评价模型。首先,引入HFACS方法,结合工程实际改进HFACS法;然后,基于IHFACS全面识别施工安全风险,采用粗糙集(RS)方法构建评价指标体系;其次,构建BN模型,并根据现场数据结合模糊集方法确定BN各根节点的先验概率及节点间的条件概率分布,通过GeNIe软件计算系统失效概率,分析关键风险因素;最后,以昆明机场扩建工程为例,验证该模型的有效性。结果表明:模型计算结果与实际情况基本符合,此工程总体安全风险概率为57.62%;焊缝错边、气孔、夹渣与支撑胎架拆除不当的敏感度均超过20%,是大跨度钢结构施工应重点管控的关键风险因素。