基于数据挖掘的隧道施工全过程安全风险动态评估方法及工程应用

发布时间：2020-08-17 16:11

【摘要】：城市快速路网的建设提高了城市的交通运输效率,而隧道工程则在城市交通规划中起到极其重要的作用。隧道工程作为大型的地下工程,具有施工组织规模大、投资建设时间长、地质灾害风险突出等特点,在施工过程中突发的风险事故会造成巨大的损失。因此为了提高隧道的施工建设安全,如何控制施工过程中的安全风险,实现隧道的安全、快速的施工成为了亟待解决的问题。本文以城市超大断面隧道施工全过程中的安全风险为研究对象,通过对风险的动态演化机理、风险信息数据挖掘、动态变权评估模型、风险管控GIS平台设计开发对隧道施工全过程的安全风险进行研究,主要内容如下:(1)总结了隧道施工全过程中风险的动态性、复杂性、全过程性等突出特征,设计隧道施工全过程动态风险评估模式。通过对隧道施工中风险演化机理的研究,从风险产生要素、风险耦合机制和风险演化过程,分析了风险在多场因素耦合下的复杂性和动态性。从隧道施工全过程的时空角度,基于“4M1E”安全管理的风险评估指标集的动态变化、指标评估权重的动态变化两个方法,提出了针对隧道施工全过程的动态风险变权重风险评估模式。(2)开展了针对隧道施工风险信息数据的挖掘分析,将产生的“大量的数据”向“有用的知识”转化。针对大量结构化数据和非结构数据,采用时间序列-动态神经网络(NRA)预测模型对隧道中的结构化数据应力应变等时间序列数据进行挖掘分析,在为隧道提供围岩变形预警的同时,利用预测值作为风险评估指标的状态值;利用R语言“jiebaR”程序文本挖掘工具开展对文本资料的分析挖掘,通过自建隧道风险评估专业分词词典,进行文本资料的词频分析、特征向量空间转化、共现网络分析等,同时将文本挖掘结果结合风险评价指标识别建立工作。(3)建立了基于变权理论的隧道施工动态风险评估数学模型,从动态指标建立和变权两个方面开展。利用“4M1E”模式建立的隧道施工风险评估体系,通过风险识别方法在确定隧道施工在不同的时空段中的风险因素集,实现风险评估指标体系的动态更新;将变权原理结合模糊综合评估方法,建立权重在指标状态值动态变化时变权赋值模型,最终进行隧道施工风险的综合评定确定其风险等级。(4)设计开发复杂地质条件下隧道施工安全风险评估管理系统,系统采用了GEOSERVER搭载OpenLayer4为技术手段实现了隧道群的地理信息可视化,选择距离空间转化索引算法将隧道里程桩号转化成GIS地理信息坐标,系统设计勘察设计、施工管理、风险评估、视频监控等功能模块,实现平台对隧道群施工全过程的风险管控。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455
【图文】：

以系统论分析隧道施工中事故灾害的发生，事故经过了风险的产生、耦合、逡逑演化过程而来。为了深入的研宄隧道施工风险机理，将其分为风险产生要素、风逡逑险耦合机制、风险演化机理，图２．１展示的风险的机理情景分析三阶段过程＠］。逡逑ａｉ邋逦－■逡逑Ａ邋逦？邋０逦＞ｊ＇ｉＭａｉ｜ｒ－逦？情景邋ｂ，邋｜逡逑Ａ邋—卜逦情景ｂｄ！逦＿＿逡逑：二：二逦曑邋0！逦Ａ邋—ｈ逦｜逦＃‘事件丨：逡逑逦逦逦—逦逦？逡逑图２．１隧道风险演变动态过程逡逑２．１．１．１风险产生要素逡逑隧道施工风险灾害是隧道施工中的孕灾环境、致灾因子和承载体综合作用的逡逑产物。其中风险产生的孕灾环境就包括了自然环境和人工环境。分析风险产生的逡逑１１逡逑

要从全面性、科学性的角度，深度的研宄隧道施工风险的孕灾环境。因此，逡逑采用质量管理体系中４Ｍ１Ｅ要素（人：Ｍａｎ，机：Ｍａｃｈｉｎｅ，物：Ｍａｔｅｒｉａｌ，法：Ｍｅｔｈｏｄ，逡逑环：Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ），如图２．２，接下来对可能产生柂道施工风险灾害的五个方面进逡逑行分析。逡逑环：逦＼逡逑图２．２隧道“４Ｍ１Ｅ”安全管理图示逡逑（１）

针对特长特大隧道，隧道穿越多个复杂断层带，围岩岩性、围岩级别变化频繁。逡逑同时，沿线可能经过的溶洞、泉脉、地下暗河等地下水活动区域，是隧道施工中逡逑遭遇的地质风险挑战增大，风险水平加剧，见图２．４。应该时刻关注风险的动态演逡逑变，具备良好的风险防范意识。逡逑．，淲．．＂＇这’：煖逡逑Ｉ邋＋ｉ逦ｉｔ逡逑？邋．邋？邋．？邋，逦．邋？－逡逑？逦？邋Ｉ．邋■逦■；：：：二NNB…－七一一…逡逑．逦Ｉ逦－邋－邋＇逦＂逦＿邋－逦－邋－邋＂逦＿逡逑－Ｉ邋－－邋一逦？逦■逦．．逡逑：＿邋－邋－邋－邋－邋＂邋＇邋？．邋．逡逑＇逦＿逦－邋－邋＊邋＇逦＿邋Ｉ逡逑－…＿：＿一邋．邋．．邋．：丨．邋：邋：：，逡逑Ｖ’，，＊？？？邋＇ｉｔ邋Ｌ邋＊逦．邋＊逦■邋，逦＾邋■逦，－，■，，？逦？－邋．逦．邋．邋＊逦，逦？逦？－ｊ－邋Ｉ逦，＞；逦－邋＊邋＊邋．－邋＊逦，逦－邋■逦－逦．邋＇邋．邋？逦？逦？ｒ邋？逦■邋１逦ｆ邋？逡逑图２．４老虎山隧道全线地质剖面图逡逑２．２．２．２致灾因素的动态分析逡逑致灾因素动态分析的关键是分析因素的状态值对应的灾害发生的可能性

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本文编号：2795540