基于IWRAP模型的跨海大桥建设通航风险研究

为支撑跨海大桥建设决策,对拟建桥梁水域通航风险进行预测,采用IWRAP模型对通航风险进行量化,运用分布函数对观测桥梁水域航道/航路船舶流量进行拟合,构建风险分析模型,计算桥梁水域通航风险水平;根据设定桥梁通航标准,类比拟建桥梁水域内已建成桥梁桥区交通流分布情况,预测桥梁建成后船舶流量分布函数并计算通航风险水平,通过对比得出跨海大桥建设带来的通航风险变化。研究结果表明:运用IWRAP模型预测跨海大桥建设的通航风险较为合理。     

一种船舶失控情况下桥区水域范围界定方法

为分析船舶失控状态下船-桥碰撞概率分布特征,定量界定船舶失控状态下桥区水域范围,提高桥区通航安全保障水平,对界定方法进行研究。以失控状态下船舶的运动模型为基础,建立基于失控运动特征的船-桥碰撞概率计算模型。在此基础上,根据船-桥碰撞概率可接受标准定量界定桥区水域范围。为验证算法的合理性,运用蒙特卡洛法模拟出不同气象、水文条件和船舶失控状态下的船-桥碰撞概率,基于随机模拟结果,计算出不同船-桥碰撞概率条件下桥区水域范围。仿真结果表明:用该方法界定的桥区水域范围与当前海事主管部门经验设置的范围一致。     

五元联系数在大中型水库船桥碰撞风险评价中的应用——以三峡库区为例

跨江大桥的兴建和内河航运需求的增加导致船桥碰撞事故频发。为有效评价大中型水库船桥碰撞风险，首先，构建“人-船-桥-环境-管理”五维动因的评价指标体系；然后，对各风险指标进行组合赋权，基于五元联系数和集对分析理论建立船桥碰撞风险评价模型，识别导致船桥碰撞风险的关键因素，并分析各桥区的风险等级及其发展态势；最后，以三峡库区为例，对江津、朝天门、长寿、丰都、忠县、云阳等地的长江大桥开展实地调研，收集各指标数据以进行实例应用。结果显示：水位、桥梁密度、能见度、水流速度、导航设施、船长超负荷状态及心理素质等指标为影响船桥碰撞风险等级的关键因素；丰都、忠县、江津、朝天门等地长江大桥的风险等级均为较高水平，长寿桥区风险等级为中等水平，云阳县域风险等级为较低水平。此外，五元联系数集对分析模型能够准确评价三峡库区船桥碰撞风险水平，并从同势、均势和反势3方面判别船桥碰撞风险态势，较好地处理风险评价中的不确定性问题，可为其他船桥水域的通航安全评价提供理论参考。     

城市道路隧道内吊顶式净化通风系统纵向布置方案优化研究*

为从根本上解决隧道内空气污染问题,达到运营节能的目的,利用Fluent软件建立数值模拟模型,通过分析直线隧道内污染物分布规律,确定吊顶式净化通风系统设置位置及净化范围,同时建立吊顶式净化通风系统隧道模型,对其纵向布置方案进行优化研究。结果表明:隧道内CO浓度基本呈线性分布,在距隧道入口1 300 m位置,需布置吊顶式净化通风系统,其纵向布置间距不宜超过300 m。研究结果可为城市隧道污染物处理方案提供理论基础。     

空区隐患爆破治理方案及延期时间的数值模拟分析

为了防止矿山空区引起地表塌陷造成建构（筑）物的破坏以及降低矿柱塌落振动对井下开采的威胁,采用现场试验与数值模拟相结合的方法,优选爆破治理方案和延期时间。根据炮孔布置和爆破参数,建立实际比例数值模型;在岩石物理力学指标测试的基础上,确定模型材料参数;采用LS-DYNA数值模拟软件,对比分析方案优劣以及确定爆破延期时间。研究结果表明:在满足空区隐患爆破治理效果的前提下,同一节点处A方案质点振速峰值为0.923 9 m/s小于B方案质点振速峰值1.225 3 m/s;而且当延期时间为100 ms时,通过模型垂直方向的位移云图可知岩石的破坏范围最大,塌落区域更加分散。现场应用结果显示空区隐患治理工程爆破效果良好,形成了隔离缓冲层,可以保证露天和井下的安全。     

采空区上覆岩层“三带”划分数值模拟

采空区"竖三带"的确定,是合理设计高抽巷布置层位和确定高位钻孔终孔位置的前提。依据王庄矿提供的地质资料,结合实验室测得的煤层顶底板岩石力学参数,采用岩石质量评分法,计算得到各岩层合理的节理间距及岩体力学参数,并将其应用于CDEM软件中,对王庄矿8101工作面采动岩层进行数值模拟,分析了煤层开采过程中上覆岩层破断与冒落规律,并得出采空区"竖三带"的分布范围:采空区冒落带范围为0~25 m,裂隙带范围为25~65 m。将数值模拟结果与经验公式的计算结果、现场高位钻孔考察结果进行比较,结果表明:3种方法得到的冒落带范围基本一致,为0~25 m;经验公式计算得到的裂隙带高度较另外两种方法得到的结果小;数值模拟得到的"竖三带"高度更符合实际情况。同时也验证了CDEM软件在采空区上覆岩层运动的适用性。     

水射流卸压增透钻孔布置优化分

水射流割缝卸压增透时存在淹没射流和非淹没射流两种情况,导致煤体上下割缝半径不同,若仅根据一种半径进行钻孔布置,则易出现抽采空白带或增大工程量等问题。为此,提出基于淹没射流和非淹没射流不同破碎半径的钻孔布置新工艺。在分析两种射流速度场分布的基础上,理论计算了两种射流破碎半径,对比分析得出非淹没射流与淹没射流的破碎半径之比是1.48∶1。运用comsol数值模拟软件,建立数值模型,分析了两种射流并存情况下的瓦斯压力变化,并与不考虑淹没射流时抽放数据进行对比分析,结果表明,两种射流并存时抽采范围为不考虑淹没射流的86.5%。根据分析结果,提出应采用交叉割缝的方式,同一行中相邻两割缝终孔间距为7.5 m,相邻两行中,垂直间距相隔5.8 m,且两端割缝中心相错3.75 m的布孔方案,并用comsol进行验证,结果表明,交叉割缝布孔具有较好的抽放效果。     

地下石油储备库施工期巷道式网络通风方案选择

大型地下洞库群施工期主要采用压入式通风或增设通风竖井来解决通风问题,但受施工通道尺寸限制无法增大风管供风,结果会导致通风恶化;竖井往往依靠经验或场地情况在洞库埋深较浅的位置设置,容易出现风网混乱、通风短路等问题。依托锦州地下石油储备工程,提出了适用于不同洞内外温差的竖井进风及排风方案,解决了施工中需要的通风量大、工作面多、污染量大等诸多问题。并基于CFD数值仿真,分析了洞库内CO及风速分布规律。结果表明,竖井进风及排风方案通风10 min后,洞库施工作业区域的CO质量浓度已基本降至安全质量浓度(30 mg/m~3)以下,能够满足安全快速施工的要求。由于竖井排风方案污风运移路径短,且在竖井自然排风及机械通风共同作用下,污风能够快速排出洞外,通风20 min后整个洞库的CO质量浓度基本降至安全质量浓度。若通风线路不超过2 km,则可采用在竖井底部/顶部布置轴流风机、引入新鲜风、洞内不布置射流风机或在风流转向处辅以射流风机的方式。合理有效地将新鲜风流引入主洞室是实施该竖井进风方案的关键所在,竖井底部的轴流风机布置位在距离竖井5 m的洞库中轴线上,其引流效率最高。温差越大,竖井自然通风效果相对越好,冬季利用竖井排风的通风效果要好于夏季利用竖井进风的通风方式。     

7.0 m采高综采面回采巷道变形破坏规律研究

针对神东矿区大柳塔煤矿采用7.0 m采高综采面回采5-2煤三盘区时回采巷道出现不同程度的变形破坏现象,采用现场实测的方法对52304及52303工作面回风顺槽之间的区段煤柱进行了巷道变形及应力变化规律的监测,并运用FLAC3D数值模拟软件对不同埋深条件下两工作面之间区段煤柱的应力分布规律进行了模拟,最后总结分析了回采巷道变形破坏的机理,并得出采空区段煤柱的失稳是造成回采巷道变形破坏的根本原因。从而为巷道的合理布置及相应控制对策的提出提供基础数据,以保证矿井安全高效的生产。     

基于驾驶模拟的高速公路施工围挡位置熵权模糊综合评价

施工围挡是道路施工区常用的交通安全设施,合理设置施工区围挡位置对保障施工区交通安全和节约施工区用地资源具有重要作用.以典型改扩建的高速公路为研究对象,利用驾驶模拟技术,在硬路肩有限的工作面内,设计3种外侧车道与施工围挡间距的模拟场景(0.5 m、0.75 m、1.0 m),组织开展40人的驾驶模拟对比试验,采集驾驶行为、眼动特性和生理信号等数据,采用配对t检验分析试验数据的可靠性,并提出由7项指标组成的评价指标体系,构建了基于熵权法的模糊综合评价模型,提出高速公路施工围挡位置熵权模糊综合评价方法,对3种高速公路施工围挡场景进行了比较分析和安全评价.结果表明:驾驶模拟器和试验场景均不会对试验造成不利影响;外侧车道与施工围挡间距为0.5 m的方案计算分值最高,综合响应表现最好.高速公路路侧施工围挡与外侧车道为0.5 m的距离,有效兼顾了节约用地范围和保障行车安全,可为科学设置高速公路施工围挡提供决策参考.     

大型地下方厅多导洞施工力学效应分析

针对北京城铁 13号线东直门站地下方厅开挖跨度大、覆盖层薄、地质条件极差的施工难题 ,笔者采用三维有限元数值模型 ,模拟开挖支护施工流程 ,考虑到围岩介质的复杂特性 ,施工作业方式 ,包括分布开挖工序 ,支护结构形式和施作时机 ,以及开挖面推进过程中的空间效应 ;按形变压力理论 ,选用“连续体”计算模型 ,采用增量变弹性法和增量叠代的混合法进行计算分析 ,对多导洞开挖支护施工方案进行了计算分析 ;基本掌握了在覆土厚度小的情况下开挖大跨平顶直墙方厅时 ,周围土体的应力分布特征和变形特性 ,对于优化施工方案、修改支护参数、采取局部加固措施起到了重要作用。实践表明采用多导洞施工方案是科学合理的 ,有利地保证了周边环境和施工安全。     

三峡工程泥沙淤积对重庆港区航运安全的影响与治理措施的探讨

川江为大型山区河流,水量充沛、坡陡流急,较细泥沙不易淤积,河床主要为岩石与卵石所构成,浅滩泥沙冲淤规律为“洪淤枯冲”,年内冲、淤基本平衡。由于水流能量大,浅区短,往往以较少的工程量即可取得良好的整治效果,满足航运发展的需要。三峡工程建成后,库区水流、泥沙运动发生很大变化。在较大范围的常年库区,水深增大,水流减缓,航行条件显著改善。但在变动回水区,天然河道与水库状态交替出现,将对重庆港区航运产生严重的不利影响。本文根据三峡工程泥沙模型的试验,阐述了库尾泥沙淤积发展及其分布规律。并针对存在的问题,从泥沙治理、岸坡整治、炸礁清库等方面进行综合分析探讨,为确保重庆港区航运安全畅通提供了科学对策。     

南明河干流中下游丰水期、枯水期水质空间分布变化规律

南明河是长江流域乌江水系清水河的源头河流,发源于贵州省平坝区马场镇白泥田。南明河作为贵阳市的"母亲河",属于典型的流经城区河流。本文搜集到南明河绕城区段中下游甲秀桥、定扒桥2个断面2007年1月-2016年12月的月监测数据,选取氨氮、总磷、溶解氧、高锰酸钾指数、BOD5作为主要评价指标,并分析各指标多年丰水期、枯水期的水质空间分布变化规律,对于指导后期河道整治具有重要意义。     

深埋地铁防排烟设计研究

地铁深埋敷设减少了对路面交通、高层建筑的影响，减少了房屋拆迁量，改善区间施工条件，但同时也对地铁站点的通风、排烟设计的安全性提出了更高的要求。文章结合广州市地铁6号线线路深埋敷设条件，对多层结构深埋车站的通风排烟系统设计进行了探讨，同时采用火灾动力学模型分别对深埋车站站台火灾、列车火灾进行了数值模拟，进而验证了防排烟设计的有效性。研究表明，深埋车站排烟系统的设计方案可以在扶梯开口处形成至少1．5m／s的向下流速；发生站台行李火灾和车站列车火灾时，排烟系统可以有效地控制烟气不向站厅蔓延，确保火灾时的站台层以上区域为无烟区和安全区；疏散楼梯间可保持微正压和无烟气进入；深埋车站排烟系统可以保证火灾时的人员可用安全疏散时间ASET大于6分钟。文章结论可为国内外类似深埋车站排烟系统提供参考。     

吊拖船队通过限制性顺直航段安全限制因素研究

为了保障吊拖船队通过顺直航道的航行安全,充分考虑吊拖船队的柔性结构特征和航道条件,深入研究限制性航道顺直航段航道特点,运用船舶操纵与引航理论,建立以吊拖船队为研究对象的顺直航段航道宽度计算模型,从而确定针对航道宽度的吊拖船队通过顺直航段的安全限制因素,运用实船试验数据和现有航道维护尺度对建立的公式进行验算。提出了符合我国运河航道条件和吊拖船队航行特点的运河限制性航道顺直航段航道宽度计算公式,以期为保障吊拖船队在顺直航道安全航行提供理论支撑,弥补我国运河以吊拖船队为主要船型的航道技术尺度计算方面的不足。     

提速条件下小唐河大桥运营性能的安全性评价

针对提速后的小唐河大桥,运用动力检测方法,对其梁跨中的动挠度、横向振幅、横向及竖向加速度、振动频率,梁端横向振幅,墩顶横向振幅、加速度、振动频率,桥墩基础顶(承台顶)横向振幅等进行了测量。根据测量的结果对其进行安全性评价,评价结果表明:提速条件下各跨梁体的最大横向振幅均不满足规范的要求,墩顶、桥墩横向振幅值较大,承台顶的横向振幅也偏大,梁墩体系横向自振频率低,而各墩墩顶和梁体跨中的横向加速度值、梁体跨中竖向振动加速度值仍能满足规范的要求;梁跨具有足够的竖向刚度。根据评价的结果对小唐河大桥的加固提出了建议。     

一种利用AIS数据计算受限水域内航标安全距离的方法

AIS数据详细记录了特定水域的船舶位置、船首向和尺寸等数据,可用于计算受限水域内航标安全距离。按一定标准网格化目标航标附近水域,统计周围航行的他船船体出现在每一个网格中的频数,形成他船航迹的网格频数图。按长度尺寸分类,将同类他船航迹网格频数图叠加,形成特定类型船舶的航迹网格频数图。按频数大小填充颜色,可清晰地显示航标附近他船安全通行状态下与航标保持的距离。实验选取上海港航标附近水域海量AIS数据,获取了60~79m,80~99m,100~129m,130~159m船舶航迹形成的网格频数图,结果显示,四类船舶距航标的安全距离随着他船长度的增大而增加,分别为50m,70m,110m,150m。     

桥梁工程区气象安全保障系统的研究

根据国内大型桥梁建设工程区对气象安全保障的特殊要求及目前常规气象监测与预报预警的现状 ,笔者提出桥梁工程区气象环境监测、预报预警、安全保障建设的整体思路和技术框架 ,并据此研制成功一个基于通用分组无线业务 (GPRS) ,由工程区数据采集、分析及预报制作、信息传输、应急措施 4部分组成的桥梁工程区气象安全保障系统。该系统克服了以往桥梁施工气象安全保障中的缺陷 ,满足了建设部门随时随地掌握工程区当前和未来气象环境及其他安全保障对工程区气象基础数据的需求。系统应用于苏通长江公路大桥施工期的气象安全保障中 ,已取得明显实效 ,为该大桥建设规避气象灾害 ,降低不利天气条件影响 ,保障施工安全及施工计划安排提供了决策依据。     

液化天然气燃料动力船舶定量风险分析

近年来航运耗油产生的CO2排放量很大,发展液化天然气替代原有船舶动力成为需要。在中国天然气开发应用较晚,试点改造船舶存在安全隐患。分析了危险事件的一般导致原因,确定危害影响因子对改造船舶的设计和操作有指导作用。基于个人风险,分析了各类事故发生概率,选择了合适的后果模型,考察了长江气象条件,以芜湖某试点改造船进行了定量风险计算,得到了个人风险等值线,确定船体距离河道两边高敏感或特殊高密度场所不应小于20m,指出改用天然气作为船舶燃料后满足安全推荐标准要求。