地鐵施工安全風險建模及演化研究.pdf

1、地鐵施工是一項高風險建設(shè)項目,由于下穿城市腹地,周邊環(huán)境復雜,地質(zhì)條件等不確定性因素較多,組織管理難度大,安全事故頻發(fā),因此迫切需要有效的安全風險分析模型和風險管理手段來預(yù)防事故的發(fā)生。然而,地鐵施工過程是一個復雜社會技術(shù)系統(tǒng),傳統(tǒng)方法缺少針對地鐵施工特點進行系統(tǒng)性的風險建模,導致分析結(jié)果往往較為片面,在實際工作中難以有效指導安全風險管理。本文嘗試從系統(tǒng)論、控制論的角度構(gòu)建針對地鐵施工過程的系統(tǒng)安全風險分析模型,識別安全風險演化的客觀規(guī)

2、律,為地鐵施工安全管理提供參考依據(jù)。
　　首先,本文分析了構(gòu)建系統(tǒng)安全風險分析模型的現(xiàn)狀、動機和挑戰(zhàn),并結(jié)合地鐵施工的特點總結(jié)了地鐵施工安全風險建模需要解決的問題,明確了建模的目的、意義和邊界,將地鐵施工系統(tǒng)劃分為技術(shù)、環(huán)境和組織三個子系統(tǒng),分別代表地鐵施工過程中的組織管理、施工過程和環(huán)境影響,提出了各子系統(tǒng)的建模目標和建模難點,并從系統(tǒng)論、控制論的角度提出了地鐵施工安全控制結(jié)構(gòu),總結(jié)了各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系。
　　其次,在

3、前文所提出的建模目的、意義和邊界下,本文構(gòu)建了地鐵盾構(gòu)施工前饋控制模型,提出了地鐵施工引起的周邊環(huán)境風險定量評估方法,以及分析了地鐵施工組織管理因素對安全風險的影響。其中,針對地鐵施工技術(shù)子系統(tǒng),本文基于平滑相關(guān)向量機、自適應(yīng)高斯核函數(shù)和粒子群優(yōu)化方法建立了地鐵盾構(gòu)施工過程中幾何參數(shù)、地質(zhì)參數(shù)、盾構(gòu)參數(shù)等影響因素與地表變形的復雜非線性關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化盾構(gòu)施工參數(shù),從而構(gòu)建了盾構(gòu)施工過程的前饋控制模型;針對環(huán)境子系統(tǒng),本文構(gòu)建了一個

4、概率風險評估框架來描述風險的傳播過程,利用歷史數(shù)據(jù)和專家判斷,基于混合相關(guān)向量分類機和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建立了地鐵施工引起的周邊建(構(gòu))筑物、管線和路面風險的定量評估模型,給出了地鐵施工引起周邊環(huán)境風險的事故場景、后果和概率,從而判斷出地鐵施工工點的風險等級;針對組織子系統(tǒng),本文構(gòu)建了組織安全績效模型框架,基于系統(tǒng)動力學定性分析了安全文化、安全管理系統(tǒng)、安全績效的定義、維度以及系統(tǒng)變量之間的關(guān)系,描述了面向安全的組織學習、決策和管理是如何進行的

5、。
　　最后,在分析了技術(shù)、環(huán)境和組織子系統(tǒng)之間的相互作用關(guān)系的基礎(chǔ)上,通過整合各個子模型,建立了地鐵施工安全風險動態(tài)演化模型(DynamicRiskAssessmentForTunnellingsystem,DRAFTs),用于分析地鐵施工過程中的風險演化規(guī)律和事故發(fā)生原因。通過仿真,分析了地鐵施工過程中的進度、成本和安全績效以及安全風險的時空演化規(guī)律,地鐵施工事故是由于組織管理因素和技術(shù)因素相互作用而導致,為預(yù)防地鐵施工過程中