软岩隧道大变形事故致灾因素耦合分析

为减少专家主观判断对软岩隧道大变形事故评估的影响,提出一种从事故出发逆推事故致灾因素耦合机制的方法。在调研69个软岩隧道施工大变形事故案例的基础上,分析大变形事故的主要致灾因素及其在69个案例中的出现频率;围绕排序前4的主要致灾因素及其在案例中的关联关系,基于系统动力学理论研究不同致灾因素的耦合路径与耦合过程,建立基于N-K模型的致灾因素耦合模型,计算软岩隧道大变形事故致灾因素耦合关联值,在对耦合关联值排序后,得到大变形事故致灾因素耦合影响性序列。结果表明:软岩隧道大变形事故的致灾因素耦合影响性排序依次为:围岩岩性、地下水、地应力和支护强度的四致灾因素耦合围岩岩性、地下水和地应力三致灾因素耦合地下水和地应力双致灾因素耦合;虽然地下水与地应力是双因素耦合,但会产生比一些三致灾因素组合更大的耦合值,施工前后应予以特别关注和控制。     

基于熵权物元可拓理论的隧道塌方风险评估

为了准确评价隧道塌方风险等级,降低隧道施工过程中塌方事故的风险,基于熵权物元可拓理论建立了隧道塌方风险分级的评估模型。在统计及综合分析隧道塌方影响因素的基础上,选取围岩级别、跨度、偏压角度、埋深、地下水影响、断层破碎带、施工管理与技术水平7个主要因素作为隧道塌方等级评价指标。借鉴可拓学原理,将熵权法引入可拓学理论中,建立了熵权物元可拓评估模型,对隧道塌方风险进行评估。在熵权物元可拓评估模型中,对定性的指标进行量化,并对各指标进行归一化处理,构建隧道塌方等级评估的经典域、节域和待评物元;为客观、合理地确定指标权重,提出用熵权法计算指标权重;对隧道塌方风险进行关联函数值和关联度分析,确定隧道塌方风险等级及其变量特征值。在工程应用中,对某隧道1#横洞的数据进行统计分析,通过构建的熵权物元可拓评估模型得到某隧道1#横洞的待评物元,从而应用熵权物元可拓理论对某隧道1#横洞进行隧道塌方风险评估,评估结果与实际开挖中毛开挖面围岩不稳定、且时有掉块现象发生的情况一致。研究表明,将熵权物元可拓理论应用于山岭隧道塌方风险评估是可行的,应用该模型得到的隧道塌方等级与实际开挖情况相吻合,很好地预测了隧道施工的安全状态。     

基于弹塑性损伤-渗流耦合模型的隧道洞口段围岩稳定性研究

为分析复杂条件下隧道洞口段稳定性问题,建立基于Mohr-Coulomb准则的岩石弹塑性损伤-渗流耦合模型,利用完全隐式的向后欧拉算法编制弹塑性损伤模型的应力积分程序。在此基础上,利用ABAQUS平台的子程序接口实现耦合模型的有限元计算。将该模型应用于福建某洞口段隧道工程的围岩稳定性评价中,分析不同降雨强度下洞口段结构的安全系数、位移及损伤值的变化规律。结果表明:隧道洞口段结构的安全系数、损伤区和位移均会随着降雨进程的发展发生变化,雨季应加强监测频率。     

基于ISM和信息熵的铁路隧道塌方风险分析

为深入了解铁路隧道塌方风险,以铁路隧道塌方事故为研究对象,运用解释结构模型(ISM)化技术对从事故中总结的18个风险因素进行层次化分析,找出风险因素间的关系,建立铁路隧道塌方风险因素ISM;通过直接风险因素和中间风险因素求出底层风险因素的加权归一化信息熵。研究得出导致塌方事故的8个底层风险因素为安全管理不到位、地质勘测不力、选择的开挖方式不当、喷混凝土质量达不到要求、闭合成环周期过长、偏压严重、处于不良地质、地下水渗流;其中,地下水渗流、处于特殊不良地质、开挖方式的选择对隧道塌方影响较大。     

层次可拓法在层状围岩隧道风险评估中的应用

运用层次分析法和可拓学理论对层状围岩隧道洞口段进行安全评价。提出浅水平层状围岩地质条件下隧道洞口段施工风险评估的指标体系;分析影响浅水平层状岩体稳定性、隧道洞口段施工坍塌的不利因素,并对此进行风险层次分级。结合实例进行评价与分析,经计算安全等级判定为严重,计算结果与现场情况一致,改变施工方法后,隧道安全进洞。     

我国隧道瓦斯事故统计及影响因素分析

为了解我国隧道瓦斯事故分布特征、发展趋势及其影响因素,统计1949—2019年我国瓦斯隧道以及相关瓦斯事故现有数据,并运用图表分析法总结隧道瓦斯事故,归纳我国隧道瓦斯事故类型、事故后果、事故发生地域、事故发生时间的分布特征及发展趋势特征,进而采用灰色关联法对发生过不同等级事故的8个典型隧道进行影响因素分析。研究结果表明:我国隧道瓦斯事故分布区域主要集中在西南地区,其他地区相对较少;事故类型以瓦斯爆炸为主,且事故后果最为严重;影响隧道瓦斯事故的主要因素依次为围岩瓦斯含量、地层岩性、地质构造、地下水出露程度、隧道埋深。     

山岭隧道关门坍塌应急救援实践

<正>2014年7月14日16时,云南省文山州富宁县境内某新建铁路重点工程一正在施工的隧道内,作业人员在掌子面附近安装支撑拱架时,隧道顶部突然发生垮塌,塌方段约20 m,造成正在作业的15名工人被封堵在约25 m已开挖完成的隧道空间内。该隧道全长1万3 625 m,已经施工完成的隧道横洞与正洞交叉点距离塌方段约1 388 m,该隧道围岩等级为Ⅴ级,安装拱架支护段     

倾斜岩层大断面隧道塌方机制的数值模拟

塌方是隧道施工中出现的主要安全事故,研究隧道塌方产生的机制对于保证隧道施工安全具有重要意义。以穿越倾斜岩层段某隧道塌方事故为工程背景,基于围岩的工程力学特性,采用数值分析和现场监测方法研究隧道塌方的力学机制。结果表明:在开挖爆破振动荷载作用下,隧道断面拱部左侧节理岩层极易出现超挖,隧道左侧拱腰处的塑性区显著大于右侧,使左侧拱腰处内侧出现拉应力;左侧拱腰处围岩压力显著大于右侧,造成支护结构的受力不均,初支喷层极易开裂,随着松动区范围逐渐增大,围岩压力逐渐增大,隧道变形迅速增大,极易造成围岩失稳而导致隧道坍塌。     

关口垭隧道塌方治理技术

关口垭隧道是位于桃源县境内的常德—张家界高速公路中两座独立隧道,左洞全长880m,右洞全长700m。采用逆向坡度施工(由出口向进口),当关口垭隧道右洞施工到YK73+945～YK73+925段时,连降暴雨10多天,洞内大量积水排除不及时,使得初期支护不及时,该段埋深浅又存在偏压作用,导致该区段30m左右范围内比较破碎地层出现塌方并贯通至地表。分析塌方原因后,结合工程具体情况,决定采用超前小导管预注浆方法治理塌方区,实践证明该法既经济又安全,为隧道塌方治理提供了一种安全可行的实用方法。     

基于关联规则的塔式起重机事故致因网络模型研究

为揭示塔式起重机事故致因机理，由事故调查报告提炼关键要素，运用关联规则方法挖掘致因因素间耦合关系并提取其强关联规则；基于复杂网络理论，构建塔式起重机事故致因网络模型，通过模块度、平均路径长度、节点度及中介中心度分析网络拓扑特性，识别关键节点及其交互机理。结果表明，塔式起重机事故网络具有较明显社团结构，人因和管理层因素与事故连接紧密，存在违规/违章操作、相关专业资质不足及未有效落实安全制度等问题，需对关键节点采取针对性干预控制措施，及时切断风险传播链路，减少事故发生。     

2004—2008年我国隧道施工事故统计分析

为了解我国隧道施工事故的发生规律,采用柱状图和事故发生趋势图等方法对2004—2008年隧道施工事故进行统计与分析,获得了事故次数与死亡人数的年度分布和发展趋势、不同事故类型发生事故次数、事故类型占总事故数百分比、地区分布、事故等级分布等统计特征。找出2004—2008年隧道施工事故的发生规律:事故次数和死亡人数均呈下降趋势;事故类型以坍塌、物体打击、透水、冒顶片帮为主,其中坍塌是隧道施工过程中的第一要害;事故主要集中在中西部地区,东部地区则很少;多数事故为较大事故,发生重大和特别重大事故较少,但多为恶性事故。同时根据隧道施工事故发生规律,提出隧道施工安全管理的对策与建议。     

基于Bow-tie模型的城镇输油管道风险评价方法研

根据近年来不断发生的城镇输油管道泄漏爆炸事故,提出将Bow-tie模型引入到风险评价中,将Bow-tie模型和改进的层次分析法相结合得出各影响因素的权重并排序,对管道进行风险评价,便于提出合理的安全管理方案,减少事故的发生。通过计算得到第三方因素在管道失效影响因素中占主导,而在事故后果分析中安全后果和环境后果因素影响较大,基本符合事故实际状况,说明该方法对于城镇输油管道风险分析有一定的指导意义和实用价值。     

海底隧道交通事故风险耦合演化机理研究*

为明晰海底隧道交通系统内部风险因素之间的耦合关联和事故演化机理,从驾驶人、道路、车辆、环境和管理5方面阐释海底隧道风险因素内涵,定性分析风险因素之间的耦合作用,建立海底隧道交通事故风险演化立体网络模型,提出海底隧道风险因素量化评价标准;并构建海底隧道交通事故风险耦合尖点突变模型,深入分析海底隧道交通系统风险状态演化的主要形式;结合应用实例,对海底隧道风险因素耦合进行计算评价。结果表明:多因素耦合对海底隧道交通系统产生的风险影响大于单因素耦合,驾驶人因素风险相对最大,车辆因素风险相对最小,并从人、物2个因素方面提出针对性的事故风险预防措施。研究结果可为海底隧道交通安全管控提供理论参考和借鉴。     

软岩大断面隧道二次衬砌支护时机的选择研究

为探明软岩大断面隧道开挖后围岩的变形与支护时机的相关关系，利用监控测量数据反演分析中获得的蠕变参数，校正ABAQUS的D-P蠕变模型；在此基础上建立数值计算模型，对具有代表性的围岩进口浅埋段、出口浅埋段和洞身段进行了相关的数值分析，研究软岩大断面隧道岩体的变形规律和支护时机之间的关系；通过埋设现场监控量测点对二衬支护时机的结果进行了验证。研究结果表明:出口和进口浅埋段的V级围岩，开挖后岩体的变形速率大、时间短，选择以最终位移量的80%为最佳支护时机，二衬的最佳支护时机为隧道开挖支护后的15 d左右；洞身段IV级围岩具有变形速率小、时间长，以最终位移量的90%为最佳支护时机，洞身段二衬的最佳支护时机为隧道开挖支护后的30 d左右。现场验证表明，选择的二次衬砌支护的时机是可行的。     

基于HCNAM-BN的化工过程爆炸事故致因链分析

为了从源头上预防化工过程爆炸事故,依据风险耦合理论,探讨了各风险因子非线性耦合演化为爆炸事故的机理,构建了层次耦合网络分析模型（HCNAM）;从多因素风险耦合角度分析了国内外44起典型化工过程爆炸事故,统计了各风险因子之间的耦合概率并进行了耦合致因重要度分级;采用耦合概率与二态分布相结合的条件概率分布,将层次耦合网络分析模型转化为贝叶斯网络,并对氯乙烯单体槽爆炸性混合气体爆炸事故进行了应用研究。结果表明:91种双因子耦合风险状态中,47种呈现弱耦合致因特性;7种因子双耦合形成风险的概率较大;基于HCNAM-BN模型分析事故,可有效辨识事故最可能致因因素,获取各事故致因链的发生概率并确定事故网络关键节点。     

基于改进N-K模型的公共建筑火灾风险耦合研究

为了弥补传统N-K模型需要大量统计数据支撑才能应用的局限性,提出了一种改进N-K模型。该模型能在缺少统计数据的情况下,结合层次分析法将事故发生概率替代为风险因素的频度进行风险耦合度计算。将此方法应用于公共建筑火灾风险耦合的研究中,结果表明:耦合风险因素越多,风险值越大;耦合风险因素相同时,建筑因素比设备因素更易造成火灾事故,人员因素比管理因素更易造成火灾事故;主观因素耦合风险比客观因素耦合风险大。分析结果与近些年发生的公共建筑火灾事故比较,关键致因风险及耦合情况与实际总体状况一致,证明了改进N-K模型具有一定理论价值。     

公路隧道施工危险源辨识与应急预案

以公路隧道施工危险源辨识特点为基础,通过对隧道施工的危险源辨识以及以往事故的统计分析,阐明了公路隧道施工过程及施工机械进行辨识的方法和主要内容,确定了坍塌、透水、火灾和爆炸事故是公路隧道施工中的重大突发事故,在此基础上,提出了公路隧道施工事故应急预案的编制内容,具有一定的实际指导意义.     

一种主动功能约束视域下的复杂系统事故预防模型

复杂系统事故发生模式具有多样性、不确定性的特点。传统的被动式、以失效因果分析为导向的事故预防模型虽然能够较为有效地防止或者减少同类事故的发生,但无法预防未发生过的新事故,因此并不适用于事故模式多样的复杂系统的事故预防。为了更加系统、全面地降低复杂系统的事故风险,需从更加主动的、前瞻性的视角分析如何使系统保持正常的功能。根据控制系统中的功能约束原理,并以功能分解与共振分析模型(ACAT/FRAM)为建模工具,提出一种主动功能约束视域下的复杂系统事故预防模型。该模型通过将复杂系统进行功能分解与抽象,以闭环控制关系对功能进行耦合关联,得到复杂系统要素的正常功能约束结构。基于该模型的事故预防机制在于保证系统各要素以及要素间的正常功能,据此可制定面向多种事故模式的事故预防措施。