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。     

软岩隧道塌方事故致灾因素耦合分析*

为减少专家主观判断对软岩隧道塌方事故评估的影响,提出1种从事故出发逆推分析事故致灾因素耦合机制的方法。基于142个隧道施工塌方事故案例,系统总结隧道塌方事故致灾因素,对塌方事故的致灾因素出现频率进行排序;从致灾因素之间关联耦合关系出发,结合隧道施工塌方事故的多因素耦合致灾机理,研究隧道塌方事故产生过程的多因素耦合路径和耦合过程;采用N-K耦合模型开展隧道塌方事故多因素耦合路径下的耦合关联值评估,并对耦合关联值进行排序从而找到控制塌方事故发生的致灾因素组合。结果表明:除4个主要致灾因素的全耦合外,围岩岩性-降雨-地下水的耦合关联值是洞身段中最大值,为17.79%,围岩岩性-偏压-地下水的耦合关联值是洞口段中最大值,为24.02%;洞身段的围岩岩性-地下水因素和洞口段的围岩岩性-偏压因素分别对耦合关联值大小起决定影响;耦合关联值不具备叠加效应,2因素耦合关联值可能比3因素耦合关联值更大。研究结果可为提高隧道事故分析与安全防控提供科学依据。     

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。     

轨道交通工程隧道暗挖塌方事故的防控对策及应急抢险要点分析

本文根据广州市地质水文气象及隧道暗挖工程的施工特点，对广州市轨道交通工程隧道暗挖塌方事故进行了危险性分析，阐述了隧道暗挖工程的竖井、隧道开挖施工中塌方事故的主要防控对策与预防措施，以及塌方事故的应急准备及响应要点。     

预防隧道坍塌 落实针对性措施

<正>今年以来,国内多个施工项目发生隧道坍塌事故,导致正在掌子面及拱面作业的多名人员被困。造成事故的原因是多方面的:既有岩体破碎的地质条件原因,也有设计因素,对隧道地质判析不清、对围岩变化风险认识不足、仰拱开挖工序管控不到位、对可能出现的坍塌危险防控不力等。建设单位及设计、监理、施工单位都要深刻吸取事故教训,警钟长鸣,深刻反思,认真查找和堵塞自身管理漏洞,     

筑牢第一道安全防线——记中铁十五局成贵铁路项目部安全培训实践

<正>中铁十五局集团成贵铁路项目部(以下简称项目部)承建的成贵铁路13标段工程地处云贵高原的乌蒙山区,为高原溶蚀低丘地貌,地势起伏很大,沿线地质条件极为复杂。不良地质主要有岩溶、煤层瓦斯、采空区、断层破碎带及危岩落石等,隧道围岩条件差,桥隧比例高达75.3%,施工中存在塌方、突水、突泥、高空坠落、瓦斯爆炸等风险。其中,大方隧道岩     

基于STAMP-ISM的铁路危险品运输系统风险-事故分析方法*

为预防铁路危险品运输系统事故的发生,采用STAMP-ISM模型分析铁路危险品运输系统风险-事故。首先,利用STAMP模型详细分析事故,得到控制结构的相关安全约束、不充分控制行为及产生原因,以及系统的安全动态变化;其次,采用ISM分析事故致因因素之间的关联关系并划分层级;最后,基于STAMP和ISM分析结果提出系统改进方案。以我国一起匿名夹带事故为背景进行案例研究,结果表明,ISM模型的加入可深入挖掘事故因素间的相互关系,为事故致因因素重要度划分层级,分析结果及建议更具针对性。     

基于模糊层次综合评判法的隧道坍塌风险评估

在隧道工程实施阶段,开展定量施工安全风险评估,对预防和控制风险、降低事故发生概率有重要作用。以某工程施工隧道不良地质条件区域(古滑坡K9+600~K10+000和浅埋段K10+430~K10+490)为研究对象,采用模糊层次综合评判法,通过建立因素集(包括勘察、设计、施工情况,施工方式及支护结构,地质环境因素,监控测量与地质预报和施工管理5个一阶因素)、评价集、权重集对隧道施工坍塌风险进行模糊判定,经矩阵计算,隧道滑坡区域和浅埋段区域坍塌事故可能性均为Ⅳ级。依据指标体系法及模糊层次综合评判法所得结果分别为Ⅲ级和Ⅳ级,鉴于模糊层次综合评判法较指标体系法涉及评判指标更全面、更有针对性、更符合施工场地客观条件,坍塌事故可能性最终评判结果为Ⅳ级。研究表明:模糊层次综合评判法在不良地质隧道安全风险评估中的应用使估测指标更精确、更有效;评估的技术创新使施工安全风险评估更具针对性,保证了施工的安全。     

地铁隧道施工风险机理分析

为预防地铁隧道施工风险事件的发生,需对风险机理进行系统研究。根据风险的发生过程将风险机理分为产生、发展及演化3个阶段。把耗散结构理论引入到地铁隧道施工塌方风险机理的研究中,并论证其适用性,从3个阶段对塌方风险的形成过程进行分析,对塌方风险的耗散结构形成条件进行论证。分析表明:从开挖到岩体变形可视为风险产生阶段,此时平衡态被打破。从塑性变形到变形率急剧增大视为风险发展阶段,经历近平衡态、较远平衡态及远离平衡态;从一个风险事件到多个风险事件陆续发生视为风险演化阶段,此时一个甚至多个事件耗散结构形成。     

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。     

深埋长隧道施工地质灾害风险模糊层次评价

地质灾害是影响深埋长隧道安全施工的重要因素,将综合超前地质预报和模糊层次评价相结合,建立深埋长隧道地质灾害风险预测体系。首先对超前地质预报进行了研究并建立综合超前地质预报体系,以该体系为指导对隧道进行地质预报,了解掌子面前方的地质信息。其次在地质预报基础上作隧道施工地质灾害风险模糊层次评价,对隧道施工中可能遇到的地质灾害及整体风险程度进行评估。最后以米仓山隧道为工程背景,对建立的地质灾害风险预测体系进行了实践,得到里程段内发生涌水突泥、塌方、大变形及岩爆等地质灾害的风险等级,以及地质灾害整体综合评价风险等级。     

基于贝叶斯网络的我国电网安全风险关联分析

为了有效识别电网运行的关键风险要素,基于典型电网企业2014-2019年代表性事故案例,采用贝叶斯网络的机器学习方法分别构建了电网事故、设备事故及人身事故致因的贝叶斯网络模型,分析各风险因素对事故的影响程度并反向诊断事故发生的关键诱因.结果表明:1)3种贝叶斯网络模型预测精度分别达到87.85％、89.24％、96.88％;2)不同类型事故的关键风险因素存在差异,但人因仍是主要致因.电网事故的关键影响因素为巡检不到位、检修质量不良和验收不合格;设备事故的关键风险因素为处理不当、巡检不到位和施工质量不良;人身事故的关键风险因素为安全意识缺乏、施工质量不良、监护不到位和验收不合格.最后,对电网系统安全运行提出了针对性建议.     

管棚预支护条件下水下隧道开挖面三维稳定性分析

为研究管棚预支护条件下水下隧道开挖面稳定性,基于塑性极限分析理论,建立考虑渗流力的管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析模型,并据此确定开挖面的极限支护压力。结合深圳地铁实际工程,采用笔者提出的方法计算得到的开挖面极限支护压力较二维极限平衡法更符合实际情况,该方法的合理性得到验证。进而研究管棚预支护、地下水位和管棚剩余长度对隧道开挖面渗流力的影响。分析结果表明,渗流力对隧道开挖面稳定性有显著影响,渗流力与地下水位呈线性关系;采用管棚预支护能显著减小隧道开挖面处的渗流力,但当开挖面前方管棚剩余长度超过2倍洞径时,再增加管棚长度对减小开挖面渗流力的效果不明显。     

基于熵权的隧道塌方风险非线性模糊评判方法

隧道塌方风险分析是隧道设计和安全施工的重要环节。首先选取隧道塌方风险评价指标并建立评价指标风险分级标准,在深入分析新奥法隧道施工风险影响因素的基础上,根据隧道塌方风险影响因素具有模糊不确定性和层次性的特点建立隧道塌方风险的模糊综合评判模型。其次,通过研究各因素评价指标取值方法及隶属度函数选取原则,建立评价指标隶属度确定方法。然后针对不同专家工程经验及认知的不同,引入群组决策的思想,基于信息熵理论建立评价指标的权重计算方法。考虑到影响因素对隧道塌方风险影响具有非线性特征,引入非线性模糊运算方法,从而最终建立基于熵权的隧道塌方风险非线性模糊评判方法。最后通过工程实例分析表明了方法的可行性与合理性。     

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。     

三维流固耦合数值模拟在铜锣山隧道安全性评价中的应用

隧道施工破坏了原有的岩体平衡,可能引发塌方、突水等安全问题,为了评估隧道建设的安全性,基于三维稳定渗流问题的基本控制方程,对铜锣山隧道全线的开挖和支护方案进行了三维流固耦合模拟,在应力、应变、渗流分析的基础上,评估了隧道建设发生岩爆、坍塌、突水灾害的风险,预测了可能出现大变形和突水灾害的工段,对于隧道安全建设具有指导意义。     

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。     

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。     

浅埋公路隧道施工塌方事故的预防与整治技术研究

塌方事故经常发生在浅埋隧道施工过程中,这就成为造成工期延误和生命财产损失的一个重要安全隐患。随着我国公路工程建设的的迅速发展,公路隧道的建设规模越来越大,隧道施工过程中围岩稳定性问题也更加突出。笔者根据深圳盐田到坝岗高速公路段大梅沙隧道开挖的工程实例,对隧道塌方的原因进行了深入研究,结合实际与理论分析,取得了一些成果:得出隧道仰拱封闭距离的合理范围;将塌方类型分为未塌穿型和塌穿型两类,分别探讨了它们的治理与防治技术措施,并提出可行的处理比选方案;研究了管棚支护在防治塌方中的重要作用,就其力学效应分为梁拱效应、环槽效应、强化岩体效应3个方面加以阐释;最后提出了综合超前处置的重要思路和途径。     

基于模糊-熵权理论的铁路瓦斯隧道施工安全风险评估

针对含瓦斯地层隧道施工难度大、安全风险高等特点,提出采用熵值法和模糊理论相结合的方法进行铁路瓦斯隧道施工安全风险评估.为评估铁路瓦斯隧道施工安全风险,结合兴泉铁路某隧道工程,详细分析了隧道施工安全的影响因素,在此基础上构建了铁路瓦斯隧道施工安全风险评价体系,采用熵权理论确定了各层次风险影响因子权重,进而基于模糊数学理论构建了铁路瓦斯隧道施工安全风险评估模型,并对各影响因素逐层进行计算,得出铁路瓦斯隧道施工的事故可能性等级为3级,即可能出现风险.评估结果可靠,符合工程实际,可供类似工程参考.