基于复杂网络模型的地铁盾构施工风险演化分析研究

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近年来,我国现代化的进程日新月异,在信息化浪潮的推动下不断发展,地铁作为高效、便捷的现代化交通工具,因其具有安全性高、容客量大、准点率高、行驶速度快等特点,在我国的现代化进程和交通方式升级过程中,得到了迅速发展,也有效的缓解了城市出行压力。在此一大背景下,地铁工程建设的高效性和安全性就越来越重要。地铁盾构施工由于施工作业面位于地下,对施工环境的观察不直观,具有隐蔽性。盾构施工的过程往往具有很大的动态变化,地下事故由于环境复杂,常出现多种风险祸合、相互影响导致事故的相继发生,事故的起因和导致的结果往往具有很大的复杂性。目前部分地铁盾构事故成因分析对于施工风险内部的演化机制没有充分的考虑,而地下工程事故的发生往往会带来严重的经济损失。因此,本文对地铁盾构施工的事故成因进行系统性的分析,把系统内部风险演化的规律和因果关系作为研究的主要对象,探寻地铁盾构施工事故中各个风险相互链接从而引发事故的演化规律,并且通过风险的影响关系和重要度评价,追溯产生事故的关键环节,对其内部的演化致故链进行阻断,采取有效的方法降低地铁盾构施工事故的发生,是有积极的研究意义的。不仅如此,也为现有研究提供了新的思路、补充了风险管理方案。本文主要收集了近几十年间国内外的地铁盾构施工事故,借助官方披露或出版成册的事故原因调查报告,依据对事故内容的披露和事故原因的分析,建立风险因素体系。借助复杂网络的相关理论,对建立的系统进行建模研究,对其内部演化关系进行解释,明确风险演化机制并提出免疫措施,主要研究内容如下:(1)通过参考文献,从搜集到的125起地铁盾构施工事故数据出发,依据事故数据分析,根据风险点出现时间的先后顺序和因果关系,从中提取事故链,建立事故风险因素体系,揭示地铁盾构施工过程中事故中各个有关联的风险点之间的演化机制。(2)使用复杂网络理论对风险演化进行建模模拟,通过网络模型表现事故中各个风险点和事故间相互演化的关系。通过网络的拓扑特征指标对网络整体的特性进行把握。本文把风险点作为复杂网络中最基本的单位—节点;而节点之间由有向的连边连接,连边则代表风险点之间的关系,并赋予权重。构成有向加权网络。(3)建立地铁盾构施工事故风险演化模型,即MSRE模型。借助复杂网络可以表达系统的关系,通过分析系统结构来研究系统功能的特征。该网络由65个节点和323条有向加权边组成。通过分析网络模型的多个代表性特征指标,验证了地铁盾构施工事故风险演化模型具有相应的网络特性,符合复杂网络的特点,能够一定程度反映风险演化的动态性。(4)分析事故中风险的内部演化机理,对风险在系统中的传播和致故性进行深刻的认识,对因果关系有了更清晰的认知。由于要提出可行的风险控制手段,本文把风险点对网络的重要度进行了仿真模拟,通过不同的节点攻击逻辑,对风险点的重要度进行评价,提出较为高效的网络降效方案,从而对风险的规避和管理提出建设性的建议,完善地铁盾构施工事故的研究体系。
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