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原文传递地铁施工安全风险建模及演化研究

论文题名：	地铁施工安全风险建模及演化研究
关键词：	地铁隧道施工;贝叶斯网络;系统动力学;安全风险;模型构建
摘要：	地铁施工是一项高风险建设项目,由于下穿城市腹地,周边环境复杂,地质条件等不确定性因素较多,组织管理难度大,安全事故频发,因此迫切需要有效的安全风险分析模型和风险管理手段来预防事故的发生。然而,地铁施工过程是一个复杂社会技术系统,传统方法缺少针对地铁施工特点进行系统性的风险建模,导致分析结果往往较为片面,在实际工作中难以有效指导安全风险管理。本文尝试从系统论、控制论的角度构建针对地铁施工过程的系统安全风险分析模型,识别安全风险演化的客观规律,为地铁施工安全管理提供参考依据。　　首先,本文分析了构建系统安全风险分析模型的现状、动机和挑战,并结合地铁施工的特点总结了地铁施工安全风险建模需要解决的问题,明确了建模的目的、意义和边界,将地铁施工系统划分为技术、环境和组织三个子系统,分别代表地铁施工过程中的组织管理、施工过程和环境影响,提出了各子系统的建模目标和建模难点,并从系统论、控制论的角度提出了地铁施工安全控制结构,总结了各子系统之间的相互关系。　　其次,在前文所提出的建模目的、意义和边界下,本文构建了地铁盾构施工前馈控制模型,提出了地铁施工引起的周边环境风险定量评估方法,以及分析了地铁施工组织管理因素对安全风险的影响。其中,针对地铁施工技术子系统,本文基于平滑相关向量机、自适应高斯核函数和粒子群优化方法建立了地铁盾构施工过程中几何参数、地质参数、盾构参数等影响因素与地表变形的复杂非线性关系,并在此基础上优化盾构施工参数,从而构建了盾构施工过程的前馈控制模型;针对环境子系统,本文构建了一个概率风险评估框架来描述风险的传播过程,利用历史数据和专家判断,基于混合相关向量分类机和贝叶斯网络建立了地铁施工引起的周边建(构)筑物、管线和路面风险的定量评估模型,给出了地铁施工引起周边环境风险的事故场景、后果和概率,从而判断出地铁施工工点的风险等级;针对组织子系统,本文构建了组织安全绩效模型框架,基于系统动力学定性分析了安全文化、安全管理系统、安全绩效的定义、维度以及系统变量之间的关系,描述了面向安全的组织学习、决策和管理是如何进行的。　　最后,在分析了技术、环境和组织子系统之间的相互作用关系的基础上,通过整合各个子模型,建立了地铁施工安全风险动态演化模型(DynamicRiskAssessmentForTunnellingsystem,DRAFTs),用于分析地铁施工过程中的风险演化规律和事故发生原因。通过仿真,分析了地铁施工过程中的进度、成本和安全绩效以及安全风险的时空演化规律,地铁施工事故是由于组织管理因素和技术因素相互作用而导致,为预防地铁施工过程中类似事故的发生提供了新的解决思路。然而,由于实际中地铁施工过程十分复杂,系统变量较多,本文只是从系统论、控制论角度进行了初步探讨,还需在以后不断完善。
作者：	王帆
专业：	工程管理
导师：	丁烈云
授予学位：	博士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文