青草沙输水隧道安全施工通风模型及湍流流动特性研究

随着我国隧道总里程的迅速增加,隧道施工的通风问题日益突出。文中将着重分析上海市青草沙水源地原水工程7200m过江隧道施工的通风问题,即从流体力学的三维不可压缩雷诺时均Navier-stokes方程出发,基于RNGk-ε湍流模型及近壁区两层壁面模型,采用有限体积方法和SIMPLE算法,对隧道内湍流流动进行数值模拟。数值分析有害气体的分布情况,讨论正常施工、发生事故时不同通风量条件下,隧道盾构掘进工作面附近流场、温度及有害气体浓度的变化规律。得出：对于隧道施工中有害气体的连续泄漏事故,随着通风风量的增加,有害气体的浓度逐渐降低。对于有害气体瞬时泄漏的事故,当盾构机架通风管的通风量约为380.00m3/min,放置于机架中部附近的排风管压力为200Pa时,隧道施工的通风效果最佳。本文涉及的通风方式和有关的研究结果为保证隧道施工的安全性提供理论依据。     

基于Ventsim系统的通风井巷断面优化研究

进行通风井巷断面优化须同时考虑巷道断面的经济最优和安全可靠.经济最优是井巷优化的基建费用、维护费用和通风费用之和最小.安全可靠是井巷优化断面尺寸能同时满足通风风速和行人运输的要求.先运用Ventsim三维通风动态仿真系统建立矿井通风系统三维模型,进行通风系统风网数据解算和风流动态模拟,并在此基础上,运用Ventsim系统对需优化断面进行经济断面选型;然后,对经济断面进行通风安全性和行人运输安全性验证,确定巷道优化断面;最后,将此方法应用于板溪锑矿回风斜井和明斜井的优化中,结果表明,用这种方法进行通风井巷断面优化有实际工程意义.     

构筑临时通风系统解决长距离井巷施工通风问题的实践研究

针对长距离井巷施工通风问题,通过理论计算、数值模拟、工程实践等方式,研究了一种临时通风系统的构筑方法及其实践效果。临时通风系统由设置在巷道入口的风门和辅助扇风机组成。在井巷作业进行时,辅助扇风机作为临时主扇启用,对巷道施加负压从而加速污风排出。数值模拟及工程实践表明：构筑临时通风系统可以有效解决长距离井巷风阻大、污风难排的问题;负压通风对长距离井巷“局扇-风筒”的通风模式具有革新意义。     

小直径泥水盾构隧道施工通风散热数值模拟

在小直径泥水盾构隧道中,机电液设备数量众多且布置密集,盾构机掘进过程中产生大量热量,极易使有限的隧道空间内环境温度迅速升高.为改善小直径盾构隧道内通风环境,保障施工人员的健康安全及设备的正常运行,通过数值模拟方法研究了某小直径泥水盾构隧道内盾构施工区域通风流场及温度场分布规律,并通过现场测试数据验证了模拟结果的准确性,引入通风制冷系统对原压入式通风方案进行优化改进,并研究了优化后通风系统的温度控制效果.结果表明:在隧道施工过程中,原压入式通风方案下后配套拖车设备侧存在高温流动死区,不利于设备的通风散热;当通风风管出口风速达20 m/s以上时,可将盾构施工区域空气流速提高至0.2 m/s以上,能有效减少隧道内流动死区体积,但由于风管出口风温较高,局部高温区域仍然存在;采用通风制冷系统后,风管内通风气流得到冷却,隧道内空气环境温度能够降低至25℃以下,局部高温区域明显减少,可达到较好的通风散热效果.     

隧道施工通风喷雾除尘系统分析

对通风喷雾除尘系统中影响除尘效果的各种参数进行了详细的分析,研究成果在隧道施工中得到了具体的应用.应用结果表明:优化通风和喷雾参数,不仅可以提高除尘效率,而且可大大提高作业环境的质量,获得较好的经济效益和社会安全效益.     

大断面公路隧道施工风流分布规律研究

为了采取有效的通风措施降低钻爆法施工的粉尘浓度,以辛庄隧道为例,通过对其掌子面附近风流的现场实测,系统的开展了风流流场分布规律的研究,并采用Fluent软件进行了数值模拟,模拟结果与实测数据基本吻合。结果表明:隧道内风流速度以风筒出口为界,分为射流扩张区、射流收缩区、涡流区、回流区4个部分;靠近掌子面的同一断面上:风速呈“中间小,两边大”的形式,且回流区面积稍大于射流区面积,其中射流区最大断面积约占整个断面积的40%。研究结果对隧道施工通风除尘具有一定的指导意义和使用价值。     

协同通风影响全断面隧道掘进机工作面岩尘分布规律研究

针对全断面掘进机施工过程中,产生大量岩尘影响施工人员工作环境的问题,采用理论分析、数值模拟与现场测定相结合的方法,以青岛地铁2号线全断面隧道掘进机工作面为对象,对协同通风影响全断面隧道掘进机工作面风流运移与岩尘污染分布规律进行研究。结果表明:在复合式通风模式和一定条件下,在隧道中段会形成由主通风与回风主导的耦合风场;当协同通风量(Qcv)从6 m3/s增大至12 m3/s时,产生的岩尘可控制在距掌子面77.2 m的范围内;当Qcv=8 m3/s时,岩尘最小扩散距离为44.7 m,工作区周围岩尘浓度约为30.1 mg/m3。     

大断面盾构隧道内铁路振动特性试验研究

高速铁路采用地下线的形式穿越城区可能引起的环境问题受到关注。通过现场测试,对大断面盾构隧道内的铁路振动进行了研究。测试结果表明,当动车组以80 km/h速度通过隧道典型断面时,钢轨的铅垂向振动加速度峰值接近200 m/s²,轨道板的铅垂向振动加速度峰值接近1.5 m/s²,隧道壁的铅垂向振动加速度峰值接近0.1 m/s²。大断面盾构隧道内的振动衰减规律与以往不同,钢轨至轨道板的Z振级最大值平均衰减8 dB左右,轨道板至隧道壁的Z振级最大值平均衰减超过40 dB。     

不同竖井送排风方式下半横向通风隧道火灾特性与烟气发展规律研究

通过三维数值模拟方法,用连续方程、动量方程和能量方程描述隧道内火灾发生时气流的流动状态.采用Reynold时均方程法的k-ξluent软件,模拟研究3种工况下,竖井送、排风方式对某越江公路隧道火灾中热烟气排出状况的影响.即开启下游竖井内轴流风机和射流风机,分别采取上游竖井送风、上游竖井风机关闭和上游竖井排风3种方案.分析隧道行车道和排烟道内热烟气的速度场和温度场.结果表明,前两种方案阻碍火源处热烟气自顶部风口进入排烟道,风口横向排烟不具备及时、有效的特点,从而使整个隧道内温度较高;上下游竖井同时排风时,气流以较快速度进入排烟道,且隧道内几乎未留下热烟气,因此共同排烟是合理方案.通过本文研究可较全面地了解半横向通风隧道火灾的特性和烟气发展规律,从而为火灾烟气的控制提供优化通风方案.     

地铁大断面隧道盾构过江风险分析及数值模拟

在地铁建设过程中,常出现线路须下穿大江大河的情况,尤其在南京、广州等南方城市的地铁建设中,这种情况更为普遍。本文以南京地铁西延过江线穿越长江段为工程背景,分析了大断面单洞地铁隧道盾构施工的施工风险,并采用数值模拟的方法,对施工过程进行模拟,通过对位移、应力及渗流场的分析,研究了大断面过江施工方案的安全性。     

铁路隧道TBM施工风险评估

采用基于熵权的模糊综合评估模型对西秦岭特长铁路隧道TBM施工风险进行分析,识别关键风险因素并提出施工应对策略。首先结合西秦岭隧道项目工程特点,参照《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》进行TBM施工风险识别,将其归结为设备风险、掘进风险、辅助工序风险三大方面,对每个方面细分出4项一级风险因素。接着确定各层次风险因素权重:借助专家调查确定一级风险发生的概率等级,运用熵权法确定底层风险权重;运用层次分析法确定三大方面风险权重。最后建立二级模糊综合评判模型,评估西秦岭铁路隧道右线的施工风险等级。通过现场专家调查得到的一级风险因素后果损失等级表建立一级评判隶属度矩阵,进行一级模糊评判;并将结果作为二级评判因素的评价集,进行第二级综合评判,评定该项目为2级风险。同时借助熵权反映底层各风险因素的重要程度,确定关键风险因素并判断其风险等级,提出施工应对措施。     

Reliability estimation of auxiliary ventilation systems in long tunnels during construction

Ventilation system should blow large quantity of airflow particularly in case of toxic or explosive gasses emission from the wall rocks and face, especially in long tunnels. In these cases, multiple jet fans are usually required, so that they could be grouped together as serial, parallel or combined arrangements through ventilation system or equally spaced along the tunnel. There is a serious requirement to have some reserved jet fans along with the main once, so that the operation of the ventilation system could be reliable. Operation of a ventilation system is usually evaluated by experiences and engineering judgments which follow empirical methods.The aim of this paper is to introduce an approach to evaluate reliability of ventilation system in the long tunnels. The method is based upon using the failure rate time to determine the probability of the failure of an active jet fan and also the repair rate time to determine the probability of repairing the out of work ones .In this approach, the active and standby jet fans are modelled as a stochastic process. Therefore, the probability of replacing each failed jet fan with a standby jet fan is estimated using Markov Chains theory .From this point of view a more realistic decision-making for the number of standby jet fans and also reducing the risk as well as uncertainties can be based upon the analysis of such a results.     

地铁盾构施工风险评估与风险规避研究

深圳地铁二号线2202标段包括科苑站—红树湾站—世界之窗站,大部分采用盾构法施工。盾构隧道处于砂质粘性土地层填海地层,下穿4栋高尔夫别墅,存在基岩隆起、孤石和易出现施工扰动等情况。对2202标盾构施工进行安全评估,指出盾构机选型、盾构机进出洞及盾构施工过程中的风险源,如始发方向失控、盾尾卡死、洞口土体坍塌、地面建筑物出现不均匀沉降等,进而强调在施工过程中要正确辨识风险源,并根据地质、水文和周围环境条件研究采取适当的规避风险措施。     

公路隧道施工安全风险评估方法优化研究

我国在建公路隧道工程数量增长迅速,施工安全事故时有发生,因此通过风险评估实现施工过程的风险控制就显得非常重要。在此背景下,交通运输部出台了《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南（试行）》,而在实际应用过程中,该评估指南无法完全适应多变的工程实际。针对该问题,在对隧道施工安全风险评估的各类评估方法及其适用性进行详细研究的基础上,将该评估指南与国内外其他相关成果和做法进行分析比对,指出该评估指南存在的不足之处,进一步提出相关优化与修订建议;最后,以湖南某高速公路隧道洞口坍塌事故为例,利用提出的施工前专项风险评估方法,综合运用数值模拟计算与事故后果当量估计,计算相应的风险等级,所得到的结果与实际情况更为接近,进一步说明本文所提优化方法的合理性和可操作性。     

基于ISM和模糊故障树的铁路黄土隧道塌方风险分析

研究如何对铁路黄土隧道塌方风险事故进行管理控制,先从地质因素、施工方法因素、监控量测因素和施工管理因素分析了黄土隧道塌方事故的成因。接着依据铁路行业隧道风险评估指南矿山法隧道施工风险因素列表,识别影响兰渝铁路某黄土隧道项目塌方的18项主要风险因素。然后运用系统工程解释结构模型方法(ISM)分析项目各风险因素间的相互关系,得出影响该隧道项目塌方的直接原因为施工扰动过大、支护不及时、拱脚悬空时间过长和信息反馈处理不及时。底层原因则为开挖方式、特殊地质条件。在上述基础上建立项目塌方事件模糊故障树模型,进行模糊定量分析,得到项目塌方事件发生的模糊概率和关键风险因素的模糊重要度。结果表明,实例黄土隧道项目塌方事故风险概率很大,地质因素、开挖方法等对塌方事故影响最大。解释结构模型方法能揭示各风险要素间的不确定性因果关系,有利于把握事故发生机理,模糊数能客观地描述风险事件的发生概率,增强故障树诊断方法的可靠性。     

大型游乐设施风险评估与分级方法研究

大型游乐设施的运行是一个动态管理过程,不仅涉及设备本身,而且与人、环境等因素密切相关。针对这个特点,提出大型游乐设施风险矩阵(RMM)的风险分级方法。提出了将事故树与模糊数学相结合的模糊事故树法(FFTA);采用3σ模糊表征法计算大型游乐设施各类风险事故的概率;再采用信息熵法来评价大型游乐设施的风险后果;最后利用风险矩阵法来确定大型游乐设施的风险等级,并通过实例验证了该分级模型有效。     

Occupational risk assessment in the construction industry in Iran

Occupational accidents in the construction industry are more common compared with other fields and these accidents are more severe compared with the global average in developing countries, especially in Iran. Studies which lead to the source of these accidents and suggest solutions for them are therefore valuable. In this study a combination of the failure mode and effects analysis method and fuzzy theory is used as a semi-qualitative–quantitative method for analyzing risks and failure modes. The main causes of occupational accidents in this field were identified and analyzed based on three factors; severity, detection and occurrence. Based on whether the risks are high or low priority, modifying actions were suggested to reduce the occupational risks. Finally, the results showed that high priority risks had a 40% decrease due to these actions.     

A fuzzy risk assessment approach for occupational hazards in the construction industry

The techniques in the construction industry have been improved due to the rapid development of science and technology. However, the constructional hazards are not decreased as expected. To reduce or prevent occupational hazards in the construction industry, a fuzzy risk assessment method was proposed to provide a prevention and improvement technique against occupational hazards. This method used two-stage quality function deployment (QFD) tables to represent the relationships among construction items, hazard types and hazard causes. A fuzzy analytic network process (ANP) method was developed to identify important hazard types and hazard causes. Failure modes and effect analysis (FMEA) was performed to assess the risk value of hazard causes based on the fuzzy inference approach. The proposed method was applied to a telecom engineering company in southern Taiwan. The performance evaluation result indicated that this method can provide satisfactory risk assessment values of hazard causes and relevant improvement strategies.     

山岭隧道施工中塌方风险评估模型研究及应用

为评估隧道施工中塌方风险,以确定其可能性及严重程度作为2条主线。由文献调研并结合待评估隧道风险特征、施工现状、工程概况等建立塌方可能性评估指标体系,运用层次分析法(AHP)与多层次模糊综合决策确定塌方风险事件可能性等级,定性指标由专家评判确定对各可能性等级的隶属度,定量指标的隶属度以正态分布作为隶属函数求出;综合考虑多种事故后果类型,选用当量估计法确定塌方风险事件严重程度;最后基于风险矩阵法确定隧道塌方风险等级。将本模型应用于兴隆隧道1号斜井,经评估该斜井塌方风险等级为Ⅲ级,即较大风险,后续施工中须采取有效措施降低风险,减少风险可能导致的损失。