大坝浇筑中交叉作业空间冲突致灾风险的时空耦合机理

A large number of dam concreting cross operations compete the limited space at the same time because the narrow workspace and the high labor intensity, which forms spatial conflict and leads to accidents easily. Therefore, it’s important for construction security to research the space-time coupling mechanism of space conflict disaster risk. According to the characteristics of the dam concreting project, it carries out the study in the progressive steps with the spatial competition magnitude analysis, spatial competition frequency, the disaster consequences model and disaster risk expression coupling. Firstly，the analysis model of conflict between damage-energy’s impact space and hazard-affected body’s working space is built by process decomposition. The strength competition of cross operation space is calculated by transforming the construction space objects. The implied conditions of spatial conflict is explored at the time association to calculate work time random parameters. Recycling network simulation method of spatial conflict overlap is established to determine the cross operation space conflict frequency. Besides, the damage-energy and hazard-affected body contact process is abstracted as spring oscillator system with strong damping vibration attenuation, hazard-affected body motion differential equation is constructed to derivate space conflict disaster consequence function. On this basis, the disaster risk of space conflict expression function is formed on the consideration of many scenarios with magnitude of competition space, spatial frequency of conflict and disaster consequences, which reveals the law of the time and space effect for disaster risk. The proposed model provides a theoretical basis for the disaster risk control of the cross work space conflict.

大坝混凝土浇筑施工空间窄、强度高，大量交叉作业在同一时间竞争有限空间，形成空间冲突，易引发安全事故。因此，研究空间冲突致灾风险的时空耦合机理对于施工安全具有重要意义。课题针对大坝浇筑施工特点，按照交叉作业空间竞争强度分析、冲突频率仿真、致灾后果建模、致灾风险耦合的递进层次展开：通过工序分解，构建危害能量影响空间与承灾体工作空间冲突分析模型，投影转换施工空间对象，计算交叉作业空间竞争强度；挖掘空间冲突的隐含时间关联，率定作业时间随机性参数，提出交叉作业时间重叠的循环网络仿真方法，确定空间冲突频率；将承灾体与危害能量接触过程抽象为带强阻尼的弹簧振子系统，建立承灾体衰减振动运动微分方程，推导空间冲突致灾后果函数；在此基础上，考虑多情景状态，耦合空间竞争强度、冲突频率、致灾后果等效应量，构造空间冲突致灾风险表达函数，揭示致灾风险关于时空效应量的变化规律，为交叉作业空间冲突致灾风险控制提供理论依据。

混凝土浇筑是水电工程建设过程中的重要环节，但其工作空间狭窄、施工强度大、工序衔接紧密，大量交叉作业在同一时间竞争有限空间，形成空间冲突，易引发安全事故。因此，研究空间冲突致灾风险的时空耦合机理对于施工安全具有重要意义。课题综合运用眼动追踪技术、三维空间建模、排队论、动态仿真技术等多种理论与方法，探究起重驾驶人员视觉资源在作业过程中的分配与转移特征，挖掘混凝土垂直运输作业视觉认知负荷规律，构建作业人员违章行为意向模型，探明风险感知、安全意识和行为经验等认知结构变量对起重作业违章行为意向的影响路径；通过分析大坝浇筑空间冲突致灾典型情景，基于施工工序的微观粒度，分析空间冲突致灾事件发生过程，界定危害能量最大覆盖范围，确定混凝土垂直运输的影响空间，沿仓面机械的物理边缘扩展形成仓面作业工作空间；在三维空间中构建大坝浇筑施工所占用的欧氏包络空间，从危害能量流动方向对施工空间对象进行投影转换，确定影响空间与工作空间的重叠区域，计算空间竞争激烈程度，从空间属性上表达交叉作业空间冲突致灾事件的可能性；剖析大坝浇筑前后衔接、循环封闭的工序关联特征，挖掘交叉作业空间冲突在时间关联上的隐含条件，确定作业时间随机性的分布属性，将仓面作业在混凝土垂直运输影响空间范围内的时间频率抽象为交叉作业时间区段的动态重叠，构建大坝浇筑空间冲突频率循环网络仿真方法，计算空间冲突的时间频率，从时间属性上衡量交叉作业空间冲突致灾事件的可能性；确定交叉作业空间冲突致灾事件发生的充分条件，理清空间冲突空间属性与时间属性的逻辑关系，构建大坝混凝土浇筑过程中交叉作业空间冲突致灾风险的广义表达，揭示空间冲突致灾风险关于时空效应量的变化规律，为衡量空间冲突致灾风险提供定量分析方法，为空间冲突致灾风险控制提供理论依据。结合典型示范工程及事故案例，确定空间冲突高处坠落事故人为因素分析与分类系统框架，提出预防高处坠落事故的人因干预策略。