重大基坑坍塌事故虚拟仿真系统研究

为预防基坑坍塌事故发生、进行重大事故警示教育,以杭州地铁湘湖站北2基坑坍塌事故为素材,研究构建重大基坑坍塌事故虚拟仿真培训系统。对案例事故涉及的设计、施工、环境三大因素的技术问题进行总结,研究了事故链各致险因素及对推动事故发生所起作用,完成仿真系统平台设计和开发工作。系统应用多种制作技术创建工程场景模型,展示深基坑工程复杂的施工工序和空间关系,再现基坑坍塌事故发生发展过程和贴近实际的灾难场景。研究结果表明:仿真系统成果可丰富地下工程教学、施工现场安全教育和安全监察培训的内容和形式。     

大尺度障碍物与泄爆面对天然气内爆炸的协同作用规律研究

为阐释民用建筑内部大尺度物品与门窗等泄爆面对天然气爆炸灾害的协同作用机制,基于典型厨房空间布局及内部物品特征,借助计算流体动力学技术研究了不同泄爆面开启压力和不同大尺度障碍物体积阻塞率条件下天然气内爆炸火焰速度、爆炸超压的分布规律。研究结果表明:大尺度障碍物与泄爆面对室内天然气爆炸过程具有显著的协同作用,共同促进火焰速度与爆炸超压的显著增长,并缩短峰值超压到达时间;大尺度障碍物的存在虽然显著降低了室内天然气的体积,但从增加房间内湍流源和相对长径比的角度进一步促进了泄爆效应;大尺度障碍物与泄爆面协同作用下,室内火焰速度呈现明显的阶段性特征,并在泄爆面附近发生波动。研究结论可为民用建筑物内气体爆炸事故调查分析和灾害评估提供科学依据。     

复杂气井套管力学分析与可靠度评价

为建立考虑地层和套管参数随机性的套管可靠度评价理论方法,以便得到复杂井况下套管传统设计安全系数与可靠指标之间的关系,提出了非均匀地应力和内压联合作用下,沿套管最大外挤力方向管壁任意位置发生屈服失效时外壁等效均匀外挤力的计算方法;建立了套管抗挤和抗内压三轴强度计算公式以及有效内压计算方法;根据套管载荷和强度影响因素统计参数以及评价过程中参数测试标准值,利用蒙特卡洛法（MC）建立了完整的套管可靠度计算和评价方法;通过实例对传统安全系数与可靠指标的对应关系进行了研究。研究结果表明:指定条件下,套管安全系数与可靠指标之间存在对应关系;利用建立的方法编制计算程序可以为传统设计法中安全系数代表的安全程度进行量化;可靠度评价方法能够为安全系数的选取提供指导。     

高温高压下煤孔隙结构的变化对瓦斯吸附特性的影响

为了研究高温高压条件下煤孔隙结构变化对瓦斯吸附特性的影响,选取九里山矿无烟煤,在压力为7 MPa、温度为40～130℃的条件下进行等温吸附实验和压汞实验。研究结果表明:煤样对甲烷的等温吸附曲线在该压力、温度条件下符合Ⅰ型吸附曲线特性,吸附规律符合Langmuir吸附模型;在压力7 MPa和温度130℃条件下,煤样的孔隙结构发生一定的变化,煤的比表面积增大、累计孔体积降低,可见孔及裂隙的数量比例增高,加强了煤样孔隙之间的连通度,导致原本吸附在煤样表面的甲烷分子大量解吸;在压力不变的情况下,随着温度的不断增高,煤的极限吸附量逐渐减小,其主要原因是样品孔隙结构的破坏和分子间作用力的变化。     

石化装置安全仪表系统KooN表决结构的误跳车率定量分析

为了更准确量化安全仪表系统的误跳车率,基于联锁回路SIF中传感器、逻辑解算器、执行机构引发误跳车的不同失效机理和模型,考虑共因失效对误跳车率的影响,提出1种更符合实际并适用于异型KooN结构的新子系统误跳车率计算模型（STR of Non-identical Redundant System,SNRS）。针对SIF回路的误跳车率计算,建立了1种分析安全联锁SIF回路误跳车率（Reliability based Spurious Trip,RST）的计算框架。研究结果表明:以某聚丙烯装置第三反应器保护系统为例,将SNRS和RST方法与目前主流的多种计算方法进行数值计算对比,验证了方法的有效性,能够有效进行定量分析。     

油漆挥发分爆炸特性及浓度检测装置设计研究

为了实现对喷涂车间内挥发分浓度的检测,进行20 L球形爆炸特性测试实验,分析了油漆挥发分主成分及爆炸特性,根据油漆挥发分受热易挥发遇冷易凝结的物理特性、采样器采样原理、滤膜增重法测量原理以及基于单机片C++软件程序编写的电路智能控制技术,设计1种喷涂车间挥发分浓度检测装置。研究结果表明:油漆挥发分主成分具有爆炸性,且随着油漆颗粒物浓度增大,爆炸压力也增加。设计的装置对挥发分的采集率都在90%以上,总采集率为93.1%~98.9%,装置能够较为准确地检测挥发分浓度。     

循环载荷下煤裂隙演化试验研究

为了研究循环载荷下的煤体裂隙演化特征,在不同应力水平和不同频率条件下分别进行煤样破坏力学及声发射试验。结果表明:应力-应变曲线呈疏-密-疏的变化特征,对应的振铃数柱状图呈U型;上限应力点的应变值、累积能量、撞击计数均随循环次数增加而上升,曲线呈倒S型;煤裂隙演化经历了原始裂隙闭合、新生裂隙稳定发育和裂纹贯穿破坏等3个不同阶段;循环载荷的应力水平和加载频率对煤体疲劳寿命的影响具有差异性,对煤体裂隙演化和破坏模式均有明显影响。     

基于随机森林的突发事件分级模型研究

突发事件的分级是快速响应和有效应对的基础,为了解决目前突发事件分级宽泛、主观性强和动态适应性弱等问题,将多分类器集成引入突发事件的分级过程中,借助随机森林组合分类器,针对突发事件特征,构建突发事件分级的随机森林模型,形成突发事件分级过程,进而对事前的应急预案制定、事中的应急资源配置和应急决策提供有力支撑;最后,以2014-2016年洪涝灾害突发事件为例检验构建的模型和过程。研究结果表明:与支持向量机方法相比,通过检验随机森林组合分类器分类结果准确率达到97.56%,在突发事件分级的应用上是可行的,进而可为突发事件的快速响应和应急决策提供信息支撑和参考依据。     

基于FDS的加油站便利店火灾模拟

为了研究加油站便利店火灾的发展规律,选择合理的疏散路线,使用 FDS软件对某加油站便利店进行火灾数值模拟。通过观察烟气扩散和动态升温过程,分析便利店的烟气扩散和升温规律,对比分析不同疏散路线上温度、烟气层高度和能见度的数据变化规律,分析选择不同疏散路线对人员安全疏散的影响。结果表明:在无火灾报警设备的情况下,卫生间等有隔断的设施会延迟设施内人员获得火灾信息的时间,不利于安全疏散;同等高度下靠墙区域受高温烟气影响较中央开阔区域更大;疏散时选择合理的疏散路线可以显著延长安全疏散时间。     

供水管网震后流量监测点的动态分级优化布局研究

为了提高管网地震监测点布局的准确性和合理性,基于管网微观水力计算模型和动态分级法,提出供水管网震后流量监测点的动态分级优化布局模型。首先,利用管网微观水力计算模型计算管段流量的影响系数,构建管段的影响系数矩阵,并利用信息熵确定管段权重;其次,标准化处理影响系数矩阵,通过聚类迭代提出供水管网地震流量监测点优化布局的动态分级方法,对供水管网震后流量监测点进行优化布置分级评定;最后,根据工程实例进行方法实践,结果表明:供水管网中的管线分类较为科学合理,地震监测点在供水管网上分布也比较均匀,而且该模型在一定程度上消除了人为因素的影响,保障了震时管网的监控效果和日常建设的合理性。