基于K-Means聚类模型的隧道施工安全风险评价方法及应用研究

隧道施工安全风险受到多方面因素影响,对于风险信息的深度挖掘是提高风险评价结果准确性的有效途径。将K-Means聚类算法引入到传统LEC法的综合计算中,建立了基于K-Means聚类的隧道施工安全风险评价模型。首先,通过WBS-RBS法识别隧道施工全过程中的风险,并构建风险事件集;然后,将事故发生可能性、人员暴露时间和事故后果严重程度作为隧道施工安全风险评价指标,利用语言型多属性决策法把风险评价信息转化为数据集,采用K-Means聚类算法对数据集进行处理,基于聚类结果确定事件风险等级;最后,将模型应用于文笔山1号隧道洞口工程施工风险分析中。结果表明：所建模型风险评价结果与现实相吻合,分析结果可为隧道施工风险控制提供决策参考。     

大直径盾构隧道下穿高层建筑风险分析及沉降变形研究

大直径盾构隧道下穿高层建筑物是城市市政工程中经常遇到的施工状况,在盾构掘进过程中隧道周边土层会发生一定的变形,从而威胁到建筑物的结构安全稳定,对此类工程施工过程进行风险分析和结构变形计算是十分必要的。以此类工程施工为研究背景,采用数值模拟和原位监测的手段,发现大直径盾构掘进过程和掘进后对高层建筑沉降影响较大,并且盾构下穿过程对地下室底板和独立式桩基变形也有显著影响;采用洞内同步注浆有利于减少建筑物沉降。大直径盾构隧道下穿过程中应明确施工风险,严格控制掘进参数,制定有效沉降控制措施是降低施工风险的有效手段。     

隧道初支大变形风险分析与控制研究

围岩和初期支护的大变形问题是软弱围岩隧道中经常发生的问题。依托盘兴高速公路城关隧道、德寨隧道、营盘隧道三条隧道处理大变形问题的不同措施,结合隧道监测数据,对不同技术措施的支护效果进行了比较和评价,提出了一种控制隧道初支大变形问题的有效方案。     

瓦斯隧道施工期风险等级的FDA法评价

在综合分析国内外瓦斯隧道施工事故的基础上,确立了地层岩性、地质结构、煤层厚度、隧道埋深及水文地质条件等5类指标为影响瓦斯隧道施工期风险的关键主因素,由此将瓦斯隧道施工期风险划分为5个等级;然后,建立了瓦斯隧道施工期风险等级评价的FDA法评价体系及其正规化评价流程,并采用23个瓦斯隧道先验风险样本对其进行学习和回判,获得了相应的风险判别函数;最后,对我国20个瓦斯隧道施工期风险等级进行了验证性评价,所得结果和实际相符。FDA法具有稳健可靠的泛化评价计算能力,用于安全评价时误判率低、综合判别能力强,可在同类复杂系统工程施工期风险评价中推广应用。     

基于GIS的特长公路隧道火灾风险管理研究

为有效降低隧道火灾发生风险,构建较为完善的公路隧道火灾风险评估体系,进而对火灾风险实现更加科学的管理,创新性地将GIS技术应用在特长公路隧道火灾风险管理中。首先分析了GIS应用于隧道火灾风险管理的优势,具体介绍了基于GIS的隧道火灾风险管理方法,结合ArcGIS实现隧道火灾风险评价与等级划分;其次,构建基于GIS技术的隧道风险管理系统并对应用端的操作进行了说明;最后,针对隧道火灾建立了危险性、脆弱性、暴露度及防灾减灾能力4个一级指标、33个二级指标的风险评价模型,运用熵值法和改进模糊综合评价方法对太古西山隧道、阳泉市北茹隧道进行了火灾风险评价并进行电子地图显示。研究表明：基于GIS的火灾风险评价模型可有效实现隧道火灾的危险性分析、暴露度分析、脆弱性分析以及防灾减灾能力分析,并结合实例研究验证了此系统的可行性,以期为特长隧道火灾风险综合管理和应急响应提供安全可靠的信息和智能化决策支持。     

隧道洞口预加固抗滑桩研究

隧道洞口一般地质复杂,易发生大变形、塌方等事件,基于补偿机制,提出了非明显滑坡的复杂地质情况下,隧道洞口开挖掉的土体作用力,可采用抗滑桩的形式预先补偿给山体,避免隧道施工对复杂山体的影响,减少灾害发生和大规模处置费用。研究及应用表明隧道洞口预加固桩对于降低工程造价,避免施工风险作用明显,是动态设计理念在工程中的新体现。     

黄土连拱公路隧道围岩变形监测和数值分析

以离军高速公路黄土连拱隧道为工程背景,对地表沉降、地质和支护状况、拱顶下沉和水平收敛进行了现场监测,并采用有限元方法分析了隧道围岩拱顶下沉和水平收敛的变化规律,进而研究了黄土连拱隧道三导洞法施工的围岩变形规律和影响因素．结果表明：黄土隧道Ⅳ类围岩比Ⅴ类围岩变形小,围岩稳定较快;三导洞施工法开挖中、左、右导洞和断面开挖时,围岩应力一直处于重新调整中,变形也在不断变化,且施工中开挖顺序对围岩变形有很大影响,在洞室开挖施工中,要密切注意拱腰及拱顶的变形情况,加强Ⅴ类围岩监测,及时进行临时支护,尽早完成右洞初期支护,以防变形过大而围岩失稳;影响黄土隧道围岩变形的主要因素是黄土的工程特性和地质工程环境．     

浅埋偏压隧道半明拱进洞设计分析

复杂偏压地质条件下,通常采用的斜交进洞方式存在隧道套拱变形量大,甚至倾覆等风险.基于厦蓉高速公路扩建工程龙门隧道洞口严重偏压、斜交超过30.等不利地形情况,提出半明拱进洞施工方案,并建立三维有限元模型,分析了半明拱结构的施工力学响应.分析结果表明:相较传统进洞方案,本工法可有效减少边仰坡开挖高度,及对洞口围岩的扰动;半明拱结构的变形与应力也较为合理.上述施工工法在龙门隧道得到了成功应用,可为类似条件隧道进洞施工提供借鉴.     

基于集对分析的地铁隧道施工塌方风险评价模式研究

地铁隧道施工塌方问题一直是影响工程建设的主要问题,风险评价是衡量塌方风险大小的手段,现有的风险评价方法普遍存在方法简单、主观性强、评价结果可靠性不高等问题,由于塌方风险具有较多的不确定性,且指标之间具有关联性.文中基于集对分析理论构建集对评价法,并应用到地铁隧道施工塌方风险评价中,该法考虑了塌方中的不确定因素和指标之间的关联性等问题,使得评价结果更为可靠.     

龙井隧道围岩大变形类型及特征研究

隧道工程围岩大变形已是困扰地下工程界的一个重大问题,引起了地下工程界的高度重视。忠万高速公路龙井隧道地质条件复杂,穿越煤系软弱夹层,地下水发育,在隧道施工过程常发生大变形,其变形具有初始变形速率大、变形持续时间长和最终变形量大的特征。由于施工前对围岩大变形的危害有足够认识、而且施工措施得当,没有造成大规模的塌方。通过对龙井隧道施工过程中围岩大变形产生的原因、机理及支护技术的分析研究,提出了引起围岩大变形的受控因素及变形类型,对今后类似隧道大变形的预测和防治具有参巧意义。     

基于可拓云模型的高速公路隧道入口段行车风险评价研究

研究高速公路隧道入口段行车风险的影响因素,确定其行车风险等级,从而可提高隧道入口段行车的安全性与舒适性。利用文献萃取法,从驾驶员因素、道路条件、交通条件和环境条件中选取18个行车风险因素,建立了高速公路隧道入口过渡段行车风险因素集。基于决策实验室-解释结构模型建立了高速公路隧道入口段行车风险因素识别模型,筛选出高速公路隧道入口过渡段行车风险评价指标,并结合风险评价指标建立了山区高速公路隧道入口过渡段行车风险可拓云评价模型。利用熵值法确定评价指标权重,根据最大关联度原则明确了隧道入口段的行车风险等级,通过与可拓法的对比分析进而验证模型的准确性。通过实例应用分析发现,利用可拓云模型和可拓法计算出隧道X和隧道Y的行车风险等级均为Ⅱ级,而隧道X的特征期望值大于隧道Y的特征期望值,表明隧道X的安全水平高于隧道Y。两个模型计算出的可信度均小于0.01,可信度都较高,结果表明了可拓云模型的有效性和科学性,为探究高速公路隧道入口段行车风险提供了一个新的方向。研究结果不仅有助于高速公路隧道入口段行车安全的提升,同时对研究交通事故的影响因素与形成机理具有借鉴意义。     

基于时间序列与神经网络的软岩隧道变形预测模型及其应用

针对软岩隧道具有变形量大、变形分析困难和稳定性差等特点以及传统的变形分析方法过于单一和精度低等问题,分别运用时序分析和神经网络方法对软岩隧道变形进行了预测,以单个方法的预测结果为基础,结合IOWHA算子,根据各方法的预测精度计算出它们在组合模型中的权重,建立了组合预测模型．通过工程监测获取原始数据,运用组合预测方法得到相应的预测结果,并将其与单个方法的预测结果进行了对比分析．研究结果表明：新的组合预测方法能够综合时序分析和神经网络方法的优势,预测结果精度明显提高,该方法的应用对具体软岩隧道的稳定性评价及隧道工程的施工与维护具有一定的指导意义．     

杨河隧道的变形控制标准与支护措施的关系

杨河隧道地质构造复杂,洞身出现长段落炭质片岩,岩体自身强度弱、稳定性差,遇水化泥,极易坍塌。隧道掘进后,围岩变形严重,导致初期支护钢拱架扭曲、坍塌,安全控制及施工难度大。根据实测变形时态曲线和围岩压力时态曲线,应用蠕变模型反演了岩石流变参数,分析了隧道炭质片岩地段施工大变形的机理和特征;提出了炭质片岩分级标准对应的防治措施。研究取得了复杂炭质片岩条件下软弱围岩大变形控制技术突破,形成了复杂炭质片岩条件下控制隧道大变形的快速施工方法。     

杨河隧道的变形控制标准与支护措施的关系

杨河隧道地质构造复杂,洞身出现长段落炭质片岩,岩体自身强度弱、稳定性差,遇水化泥,极易坍塌。隧道掘进后,围岩变形严重,导致初期支护钢拱架扭曲、坍塌,安全控制及施工难度大。根据实测变形时态曲线和围岩压力时态曲线,应用蠕变模型反演了岩石流变参数,分析了隧道炭质片岩地段施工大变形的机理和特征;提出了炭质片岩分级标准对应的防治措施。研究取得了复杂炭质片岩条件下软弱围岩大变形控制技术突破,形成了复杂炭质片岩条件下控制隧道大变形的快速施工方法。     

大变形隧道极限位移的计算模拟

提出了隧道大变形隧道稳定性的概念。分析了产生大变形的机理和判断膨胀性围岩及挤压性围岩的参考标准;提出了大变形隧道极限位移状态的概念,即通过计算模拟确定大变形隧道的极限位移,利用隧道的实测位移和其极限位移判别大变形隧道的稳定性。以隧道周边位移为依据,建立大变形隧道稳定性判别准则,可以直观地与现场量测联系起来,真正体现隧道施工中的反馈信息、指导施工、修正设计的动态设计特点。     

基于时间序列与神经网络的软岩隧道变形预测模型及其应用

针对软岩隧道具有变形量大、变形分析困难和稳定性差等特点以及传统的变形分析方法过于单一和精度低等问题,分别运用时序分析和神经网络方法对软岩隧道变形进行了预测,以单个方法的预测结果为基础,结合IOWHA算子,根据各方法的预测精度计算出它们在组合模型中的权重,建立了组合预测模型.通过工程监测获取原始数据,运用组合预测方法得到相应的预测结果,并将其与单个方法的预测结果进行了对比分析.研究结果表明:新的组合预测方法能够综合时序分析和神经网络方法的优势,预测结果精度明显提高,该方法的应用对具体软岩隧道的稳定性评价及隧道工程的施工与维护具有一定的指导意义.     

基于改进的肯特指数法对隧道施工风险评估

为了准确定性分析隧道在施工中的评价,结合隧道施工统计的事故原因,对典型的隧道施工事故的特点进行了归纳,并在此基础上,创新性地将输油管道风险预测领域中的肯特指数法应用于隧道施工风险中,同时,对肯特指数法算法进行了改进。通过建立隧道风险评价体系的建立,结合具体案例进行计算分析。结果表明,改进的肯特指数用于隧道施工风险的评价具有科学性及可行性,在隧道施工的风险评价具有指导性的意义。     

象山特长隧道施工风险分析

在隧道宏观工程背景分析的基础上,对龙厦铁路象山隧道施工风险进行了详细的分析,指出了象山隧道施工面临突水突泥、地表失水、塌方、软岩变形、岩爆、瓦斯爆炸、高地温、有轨运输溜车等八项典型施工风险,对长大隧道施工风险控制具有指导意义。     

大跨度绿泥石片岩隧道大变形机理与控制方法

依托宝鸡至汉中高速公路连城山隧道(双洞六车道),基于隧道变形和支护结构受力现场测试,分析了大跨度绿泥石片岩隧道大变形灾害特征和机理,总结了隧道大变形灾害综合控制方法,建立了大跨度绿泥石片岩隧道大变形分级标准,提出了各变形级别对应的支护参数.分析结果表明:大跨度绿泥石片岩隧道在开挖过程中以沉降变形为主,主要表现为拱部初期...     

关角隧道大变形处理技术

关角隧道全长32.645 km,为目前国内在建的最长的单线铁路隧道。隧道通过区岩性极其复杂,沉积岩、岩浆岩、变质岩三大岩类均有出露,断裂构造极为发育,通过大小不等断层共17条,其中二郎洞断层束长达2 355 m,且具有一定的高地应力。受复杂地质的影响,关角隧道施工中发生了不同程度的大变形,最大变形达到了505 mm,现场对发生变形段采取了横撑、长锚杆、径向注浆、二次支护等措施进行加强,对未开段采取了加强初期支护、双层初期支护、调整初期支护曲率等措施来抑制变形并取得了成功。