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公路隧道运营风险评估及火灾逃生研究

赵峰  
【摘要】:公路隧道作为地下工程具有不可预见性的特点,在建设和运营过程中存在着巨大的风险。近年来,国内外在公路隧道建设和运营过程中发生了一些重大事故,造成了巨大的人员伤亡和经济损失,产生了严重的社会影响。因此,将风险管理的相关理论引入到公路隧道工程中势在必行。目前,国内对于公路隧道建设期风险的研究已经取得了一定的成果,但对于运营期风险的研究则相对很少。 本论文在国内首次建立了一套较完整的公路隧道运营风险评估体系和评估方法,主要包括运营事故统计分析、运营风险接受准则、运营风险定量风险分析方法、火灾热释放率及逃生研究等几部分内容。 首先,论文通过对收集的208起国内公路隧道交通事故、103起国内公路隧道火灾事故以及31起国外严重火灾事故进行统计分析,得出了我国公路隧道运营事故在事故形态、产生原因、发生频率及事故损失等方面的初步规律,并列举了各种影响公路隧道运营风险的基本因素。 其次,论文通过对我国2000~2008年各类主要事故死亡率(包括交通事故死亡率)以及自然灾害死亡率进行统计分析,并结合个人风险接受准则的制定原则,首次给出了我国建议的公路交通行业个人风险接受准则:可接受标准为1×10-6,可忍受标准为5×10-5;通过对欧洲几个主要国家的社会风险接受准则进行分析探讨,结合社会风险接受准则的制定原则以及我国国情,首次提出了建议的我国公路隧道运营社会风险接受准则F-N曲线。进而给出了建议的经济风险接受准则F-D曲线以及环境风险接受准则F-T曲线。 第三,论文结合风险分析基本模型以及公路隧道运营特点,系统地建立了一套公路隧道运营风险定量分析方法,给出了适用于我国的公路隧道设计事故场景及公路隧道运营风险概率模型和损失模型,并初步给出了火灾事故和危险货物运输泄露事故等典型风险事故的风险概率及风险后果。 第四,火灾是典型的公路隧道运营事故,本论文通过对公路隧道火灾逃生的相关内容进行系统研究,取得了以下研究成果:1)建议在火灾事故场景风险分析中采用平方增长的初始阶段火灾模型作为设计火灾模型,并给出了不同设计火灾的参数取值及热释放率增长曲线;2)初步给出了公路隧道运营风险评估中人员疏散逃生模型的基本框架;3)通过对FED扩展模型和PUSER模型中的几种关键气体毒性以及高温危害进行对比分析,提出联合采用PUSER窒息气体模型和修正Crane高温气体模型作为公路隧道火灾人员逃生的条件。 第五,论文以雁门关隧道为例,分析了该隧道运营期的社会风险。通过对不同设计事故场景进行计算分析,给出了各类风险事故发生的频率和后果,并最终绘制了雁门关隧道社会风险F-N曲线。验证了本论文提出的风险评估方法的可操作性。 最后,论文简要地总结分析了公路隧道运营风险减轻的27项基本措施,并按照用户、运营管理、基础设施和车辆等几个方面给出了提高公路隧道运营安全的措施。


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