基于数据挖掘的隧道施工全过程安全风险动态评估与管控方法

Risk assessment and control in the whole construction process is a major theoretical and technical problem in tunnel construction. Based on the study of disaster-causing factors of large-section tunnel in complex environment and a large number of Engineering practices, this project systematically studies the risk assessment and control methods in the whole construction process of tunnel by means of data investigation, theoretical analysis, program development and field test. Firstly, from the point of view of time and space of the whole process of tunnel construction, based on the dynamic change of risk assessment index set of "4M1E" safety management and the dynamic change of index evaluation weight, a dynamic risk variable weight risk assessment model for the whole process of tunnel construction is proposed. Combining multi-dimensional heterogeneous data with visualization technology, a new visualization management platform for tunnel construction safety information is constructed. The security early-warning mechanisms such as threshold alarm and horizontal trigger alarm are studied. Risk control and evaluation are carried out for the whole tunnel group in real time to realize the early-warning of tunnel surrounding rock deformation value exceeding the limit, construction step exceeding the limit and independent information release. The risk database of tunnel construction based on cloud platform is constructed to realize the information management of the whole process of tunnel construction. According to the process of tunnel construction risk assessment, the dynamic risk safety management and control system during tunnel construction is developed. The research results have important scientific significance and engineering value for risk assessment and control in the whole process of tunnel construction.

施工全过程风险评估与管控是目前隧道施工中的重大理论与技术难题，本项目以复杂环境大断面隧道灾害致灾因素研究为基础，以大量工程实践为依托，应用资料调研、理论分析、程序研发以及现场试验等手段，系统研究隧道施工全过程风险评估与管控方法。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，提出针对隧道施工全过程的动态风险变权重风险评估模式。将多维异构数据和可视化技术结合，构建出新的隧道施工安全信息可视化管理平台。研究阈值报警、水平触发报警等安全预警机制，实时针对整个隧道群进行风险管控与评估，实现隧道围岩变形值超限、施工步距超限及自主信息发布预警。构建基于云端平台的隧道施工风险数据库，实现隧道全过程的信息化管理，针对隧道施工风险评估的流程，开发隧道施工期动态风险安全管控系统。研究成果对于隧道施工全过程风险评估与控制具有重要的科学意义和工程价值。

隧道工程作为建设项目的控制性工程，安全快速的施工是整体建设项目中按期完工的关键。但是由于复杂水文地质条件导致的施工环境风险、施工技术与方案的不合理导致的施工技术风险、设备的老化磨损及物料的监管失当导致的建设物料风险、管理意识和水平等的限制，导致建设工程中施工安全事故频繁发生。通过深度挖掘隧道施工全过程中的多维数据，将风险评估系统技术应用到隧道施工的全过程中，可以有效的减少，甚至避免施工中事故的发生。本项目以复杂环境大断面隧道灾害致灾因素研究为基础，以大量工程实践为依托，应用资料调研、理论分析、程序研发以及现场试验等手段，系统研究了隧道施工全过程风险评估与管控方法。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。将多维异构数据和可视化技术结合，构建出了新的隧道施工安全信息可视化管理平台。研究阈值报警、水平触发报警等安全预警机制，实时针对整个隧道群进行风险管控与评估，实现了隧道围岩变形值超限、施工步距超限及自主信息发布预警。构建基于云端平台的隧道施工风险数据库，实现了隧道全过程的信息化管理，针对隧道施工风险评估的流程，开发了隧道施工期动态风险安全管控系统。研究成果对于隧道施工全过程风险评估与控制具有重要的科学意义和工程价值。进行复杂地质条件下的隧道施工期全过程的安全风险动态评估，既减少了施工工程事故发生的可能性，也为工程按期建设给予了强有力的保障，具有十分重要的意义。