盾构综合管廊人员疏散可靠度计算

doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2022.04.018

山东科学 ›› 2022, Vol. 35 ›› Issue (4): 144-154.doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.2022.04.018

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盾构综合管廊人员疏散可靠度计算

谭宜玮¹(), 刘叔灼¹, 陈俊生²^,^*()

1. 华南理工大学土木与交通学院,广东广州 510641
2. 华南理工大学土木与交通学院亚热带建筑科学国家重点实验室,广东广州 510640

收稿日期:2021-06-12 出版日期:2022-08-20 发布日期:2022-07-25
通信作者: 陈俊生 E-mail:yiweitan2021@163.com;jschen@scut.edu.cn
作者简介:谭宜玮(1997—),男,硕士研究生,研究方向为岩土工程。E-mail: yiweitan2021@163.com
基金资助:
广东省现代土木工程技术重点实验室(2021B1212040003)

Calculation of human evacuation reliability for shield-integrated pipe gallery

TAN Yi-wei¹(), LIU Shu-zhuo¹, CHEN Jun-sheng²^,^*()

1. School of Civil Engineering and Transportation,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China
2. State Key Laboratory of Subtropical Building Science,School of Civil Engineering and Transportation, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China

Received:2021-06-12 Online:2022-08-20 Published:2022-07-25
Contact: CHEN Jun-sheng E-mail:yiweitan2021@163.com;jschen@scut.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

针对当前盾构综合管廊安全运维问题研究内容较少、且多未考虑不确定性因素,以及盾构管廊运维规范缺失的现状,对管廊安全运维问题中的火灾后人员安全疏散问题进行研究,以广州市天河智慧城盾构段综合管廊为研究对象,从概率角度计算廊内火灾后人员疏散可靠度。通过PyroSim软件进行1:1火灾建模,得到可用安全疏散时间,借鉴隧道灾后人员逃生行为概率分布,在考虑管廊运维期间特点的基础上对逃生行为概率模型进行优化,设置对比工况,运用Monte Carlo方法,通过Matlab编程进行必须安全疏散时间的随机抽样模拟,并据此计算出人员安全疏散可靠度。结果表明,在一个防火区间内普通人员的疏散可靠度约为0.889,检修人员的疏散可靠度约为0.99,趋近于1;日常的疏散演习和安全规范手册等控制手段能够对人员的安全提供极大的保障。研究成果能够为日后盾构综合管廊运维规范的编制提供参考。

关键词: 盾构管廊, 运维研究, 火灾模拟, 人员疏散, 疏散可靠度, 可靠度计算, Monte-Carlo法, 概率模拟

Abstract:

In view of the limited research on current comprehensive utility tunnel shield safety operations and inconsideration of the uncertainty factors in the shield-integrated pipe gallery operations as well as their specifications, this study aims at safe human evacuation from the gallery during fire hazard for the operations research personnel using the Guangzhou Tianhe smart city comprehensive utility tunnel shield segment as the research object to calculate the probability of safe human evacuation. A 1:1 fire modeling is performed using PyroSim software to determine the available safe evacuation time 。Referring to the probability distribution of personnel's escape behavior after a tunnel disaster, the probability model of escape behavior is optimized while considering the characteristics of the operation and maintenance period of the pipe gallery, and the comparative working conditions are set using the Monte Carlo method. The random sampling simulation of the necessary evacuation time was conducted using Matlab programming, and the safety evacuation reliability was calculated. The results show that in a fire prevention zone, the evacuation reliability is 0.889 for the ordinary personnel and 0.99 for the maintenance personnel, i.e., close to 1. Daily evacuation drills, safety specification manuals, and other control measures can considerably improve the safety of the personnel. These results are expected to provide a reference for the compilation of operation and maintenance specifications of daily support structures for integrated pipe galleries.

Key words: shield tunnel, operation and maintenance research, fire simulation, personnel evacuation, evacuation reliability, reliability calculation, Monte Carlo method, probability simulation

中图分类号:

TU990.3

谭宜玮, 刘叔灼, 陈俊生. 盾构综合管廊人员疏散可靠度计算[J]. 山东科学, 2022, 35(4): 144-154.

TAN Yi-wei, LIU Shu-zhuo, CHEN Jun-sheng. Calculation of human evacuation reliability for shield-integrated pipe gallery[J]. Shandong Science, 2022, 35(4): 144-154.

图/表 16

图1

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表1

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表3

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表5

参考文献 18

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组别	疏散行为
1	人员在火灾报警前察觉火灾发生,察觉火灾时间服从Normal分布;在察觉火灾迹象后直接逃离。
2	人员在火灾报警前察觉火灾发生,察觉火灾时间服从Normal分布;在察觉火灾后确认火灾情况,人员确认火情的时间服从Normal分布,确认后逃离。
3	人员在火灾报警前察觉火灾发生,察觉火灾时间服从Gumbel分布;在察觉火灾后直接逃离。
4	人员在火灾报警前察觉火灾发生,察觉火灾时间服从Gumbel分布;在察觉火灾后确认火灾情况,人员确认火情的时间服从Normal分布,确认后逃离。
5	人员在火灾报警后察觉火灾发生,察觉火灾时间服从Gev分布;在察觉火灾后直接逃离。
6	人员在火灾报警后察觉火灾发生,察觉火灾时间服从Gev分布;在察觉火灾后确认火灾情况,人员确认火情的时间服从Gev分布,确认后逃离。

	报警前人员疏散概率分布				报警后人员疏散概率分布
	1组	2组	3组	4组	5组	6组
t_feel	Normal (41.6,17.1)	Normal (41.6,17.1)	Gumbel (28.8,155.0)	Gumbel (28.8,155.0)	Gev (-0.22,19.91,33.08)	Gev (-0.22,19.91,33.08)
t_sure	直接逃离	Normal (151,81)	直接逃离	Normal (151,81)	直接逃离	Gev (-0.44,6.13,8.42)
v_move	Gumbel (0.443 1,1.118 5)	Gumbel (0.443 1,1.118 5)	Gumbel (0.443 1,1.118 5)	Gumbel (0.443 1,1.118 5)	Gumbel (0.443 1,1.118 5)	Gumbel (0.443 1,1.118 5)

	工况1	工况2	工况3	工况4
疏散可靠度	0.889 4	0.988 3	0.994 2	0.995 3
疏散失败概率	11.06%	1.17%	0.58%	0.47%

盾构综合管廊人员疏散可靠度计算

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工况	察觉时间t_feel	确认时间t_sure	逃生时间t_move
1	考虑	考虑	考虑
2、3、4	考虑	忽略	考虑

工况	T_feel(1、2)	T_feel(3、4)	T_feel(5、6)
2	40	150	40
3	25	100	25
4	10	50	10