深埋矩形软岩巷道变形破裂规律研究

为研究深埋矩形软岩巷道的变形破裂发展演化规律,以一条泥岩巷道的地质条件为依据,采用PFC2D离散颗粒元软件,首先通过单轴和三轴压缩数值模拟试验确定泥岩颗粒及胶结物的细观参数;然后在此基础上,考虑泥岩颗粒及孔隙结构的排列分布情况,分析得出泥岩不同细观结构条件下深埋软岩矩形巷道周边围岩变形破裂的空间分布模式及其发展特点。结果表明,1)岩体细观颗粒在空间上的不同排列顺序,将导致深埋矩形软岩巷道围岩发生非对称变形破裂现象,且分别出现3种和5种截然不同的破裂和变形模式;2)深埋矩形巷道围岩的破裂扩展过程为:先在浅部薄弱处随机出现微小裂纹;之后这些裂纹逐步贯通形成多条由巷道表面引出的剪切滑移带;随着剪切滑移带的扩展延伸,巷道顶底部和两帮的破裂带开始相互交叉,最终将整个巷道围岩分割形成网状的分区破裂区域;3)在不同开挖时段,深埋矩形巷道围岩的径向位移都大致与其距巷道表面的距离呈指数衰减关系,且顶板浅部围岩的平均位移明显大于两帮;4)矩形巷道表面岩体最大位移在矩形四边中点处出现的概率很小,在矩形四个角点附近约0.25 m范围出现的概率最大;5)随开挖时步增加,深埋矩形巷道围岩裂纹总数和位移均呈指数衰减。     

不同离散格式下埋地穿越段天然气管道泄漏扩散数值研究

为了掌握埋地穿越段天然气管道泄漏扩散特性、防止因管道泄漏引起的火灾爆炸等事故发生,研究了埋地穿越段天然气管道泄漏扩散的机理。针对埋地穿越段天然气管道泄漏扩散问题,运用多孔介质模型,结合三大守恒方程,构建了基于计算流体力学的数值模型,探讨了大小孔隙率特性下,对非线性对流项和压力梯度项分别采用4种不同离散格式组合方式时的天然气体积分数分布,并与试验进行对比分析。以泰州至戴南的埋地穿越段天然气管道泄漏进行实例研究。结果表明:大孔隙率特性下,一阶standard格式在精度和计算速度上要优于其他离散格式,与试验结果更加接近;小孔隙率特性下,二阶presto!格式相比其他几种压力离散方式具有更高的求解精度。     

石化港区油品管道安全风险评估技术研究

为了合理、精确地评估石化港区油品管道安全风险,结合港区油品管道的现实情况,提出了管道风险评估指标体系,并分别构建了港区油品管道安全风险BP神经网络评估模型和支持向量机评估模型。通过选取两类模型不同关键要素分别试算,达到了优化风险评估模型关键要素、提高评估精度的目的。在案例研究中,通过模型计算,找到了预测误差最小的模型,其累积相对误差仅为0. 76%,可以用来预测港区油品管道安全风险。     

新工科、工程教育专业认证双背景下课程教学改革研究——以《工业通风》为例

课程教学改革是培养满足新工科人才能力要求、工程教育专业认证毕业要求的关键环节。以安全工程专业《工业通风》课程为例,分析其在教学中存在的问题,并且从课程内容体系、教学方法以及课程考核3个方面进行改革:绘制基于课程内容体系的思维导图,采用多种授课方式相结合的教学方式,设计能力训练项目以进行教学改革,同时,提出了课程考核改革的基本方法。分析显示,以新工科、工程教育专业认证基本要求为出发点设计教学改革项目,有利于学生能力培养。     

基于深度学习的建筑工人安全帽佩戴识别研究

建筑工人头部伤害是造成建筑伤亡事故的重要原因。佩戴安全帽是防止建筑工人发生脑部外伤事故的有效措施,而在实际工作中工人未佩戴安全帽的不安全行为时有发生。因此,对施工现场建筑工人佩戴安全帽自动实时检测进行探究,将为深入认知和主动预防安全事故提供新的视角。然而,传统的施工现场具有安全管理水平低下、管理范围小、主要依靠安全管理人员的主观监测并且时效性差、不能全程监控等一系列问题。针对上述现状,提出了一种基于Tensorflow框架,具有高精度、快速等特性的Faster RCNN方法,实时监测工人安全帽佩戴状况。为评估模型性能,收集了6 000张图像用于模型的训练与测试,结果表明,该模型识别工人安全监测中佩戴安全帽工人的平均精度达到90. 91%,召回率达到89. 19%;识别未佩戴安全帽工人的精度达到88. 32%,召回率达到85. 08%。同时,针对工人未佩戴安全帽而进入施工现场的违规行为,通过施工现场入口处监控摄像头截取视频流图像帧,设置检验试验,验证了本方法在施工现场实际应用的有效性。     

不同可燃气体影响氮气惰化甲烷爆炸的试验

为了探究矿井瓦斯中不同可燃气体对CH_4惰化防爆的影响,通过测定加入少量C_2H_4和CO时混合气体中CH_4的爆炸极限、临界体积分数等参数,归纳了C_2H_4和CO对N_2惰化CH_4爆炸的作用规律。结果表明:少量C_2H_4或CO均会降低CH_4在空气中的爆炸上下限,2. 0%C_2H_4和2. 0%CO分别可以使CH_4爆炸上限下降0. 9%、0. 2%,使爆炸下限下降3. 6%、0. 6%;且少量C_2H_4或CO均会使CH_4爆炸危险度上升,而爆炸下限相对爆炸上限下降的程度更大; C_2H_4或CO存在时将CH_4-空气体系完全惰化所需的N_2量相应加大,2. 0%C_2H_4和2. 0%CO分别使N_2量增大4. 7%、3. 7%;随C_2H_4或CO体积分数由0增加至2. 0%,CH_4的爆炸上下限在达到重合点时的体积分数逐渐下降,分别下降了2. 0%、0. 8%;含有2. 0%C_2H_4时CH_4的爆炸极限范围为13. 5%,比含有2. 0%CO时大3. 4%,重合点低1. 2%; C_2H_4和CO均会使CH_4爆炸三角形向左下方移动并延伸,爆炸区域扩大,窒息比明显增大。不同可燃气体对N_2惰化CH_4爆炸的影响程度差异明显,C_2H_4存在时带来的防爆难度明显比CO更大。     

航道水域的船舶夜航环境风险评价

准确地识别航道水域夜航环境的风险因子并对其进行客观、合理地评价,可以有效规避该风险并保障航道水域船舶的夜航安全。在查阅分析大量文献的基础上,结合专家意见确定航道水域夜航环境风险评价指标体系,运用层次分析法和熵权法确定了各指标的主、客观权重。采用物元综合评价法对航道水域夜航环境风险进行评价,通过查阅相关标准和文献确定航道水域夜航环境风险因子的经典域和节域,将实测的定量定性指标数据代入关联函数计算得出对应等级的关联度,乘以权重向量后确定该水域环境的风险等级。选取天津港3条航道进行实例评价,结果表明,船舶在航道B夜航为低风险,在航道A和航道C夜航为一般风险,实例结果与航道实际情况一致,验证了该方法的有效性。     

GO法进行有共因失效系统可靠性分析的新算法研究

共因失效可能使系统的可靠性大大降低,是系统可靠性分析中的重点和难点。GO法可以对含共因失效的系统进行可靠性分析。为了选取已有算法合适的参数,更为了提高有多个共因失效组系统的GO法可靠性分析效率,进行了相关研究。对关键参数公式进行了理论分析,并就几个算例系统进行了计算试验;对已有算法进行了深入研究,为了改进已有算法对共因失效组逐个处理,提出了将共因失效组中的部件均由本组等效共因失效部件代替的新算法。进而,应用分组法和新算法对一个简单示例系统和外电源备用系统进行了共因失效分析。给出了对已有算法参数选取的建议;通过对比可知分组法与新算法计算结果相近。通过对已有算法参数的合理化选取,可以提高计算结果的准确度;新算法可对所有共因失效组一次性处理,是共因失效分析的有效方法。     

燃气管线相邻地下空间安全监测方法及其应用研究

城市燃气管线泄漏极易导致火灾爆炸等重大安全事故,严重威胁城市安全。通过监测预警技术,快速准确地发现泄漏,防止可燃气体聚集,是保障燃气管线安全运行的重要手段。提出了一种燃气管线相邻地下空间安全监测预警方法,构建了风险识别、预测预警、分析推演和决策支持一体化安全监测系统,并应用于合肥市2.5 km燃气管线及其相邻空间高风险区域。结果表明,提出的燃气管线相邻地下空间安全监测方法可用于燃气管线泄漏监测预警,以减少或避免燃气泄漏引发的火灾爆炸事故。     

隧道内氨气泄漏扩散分布特征数值模拟

为分析运输过程中液氨罐车在隧道内泄漏的危险性,利用Fire Dynamics Simulator(FDS)软件模拟氨气在隧道内的扩散过程,发展了隧道内氨气泄漏扩散体积分数分布特征经验公式。采用大涡模拟处理湍流流动,以便兼顾计算精度和计算效率。考虑储罐车发生泄漏后停止不动,液氨在泄漏瞬间转变为气体,模拟在连续点源泄漏情况下的氨气射流及扩散过程。结果表明,高体积分数危险区域主要集中在隧道顶棚附近,更高截面的体积分数处于爆炸极限的区域更长。泄漏源与洞口之间的隧道中段区域的体积分数梯度相对两端较小,此中段区域也是人员安全高度截面最高氨气体积分数发生位置。最大泄漏量情况下氨气在沿纵向扩散过程中平均运动速率保持在0.63~1.06 m/s,扩散速率随纵向距离增加而降低。顶棚氨气体积分数升高程度随纵向距离增加呈幂函数降低,体积分数沿纵向衰减规律适用于其他泄漏量的情况。后期工作可考虑开展缩尺试验,并同时考虑通风条件等因素对氨气泄漏扩散的影响研究。发展的氨气在隧道内泄漏扩散的体积分数分布经验公式可为氨气事故后果评价、应急处置等工作提供参考。