2021年第0卷第7期文章目次
2021, 17(7):5-9.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.001
摘要:
为快速检测出天然气管道堵塞位置、长度及堵塞程度，解决天然气输运管道中堵塞定位难题，探讨压力脉冲波法管道堵塞检测的可行性与效果。搭建长220 m的压力脉冲波堵塞检测实验系统，进行多组连续性长堵塞检测实验和水堵检测实验。结果表明：连续性长堵塞检测实验中堵塞前沿反射信号为负压波，堵塞后沿信号为正压波，且波形清晰可辩，其多组实验的堵塞位置、堵塞长度及堵塞率的平均检测误差分别为0.23%，0.75%和2.67%；水堵反射信号清晰可辨但波形复杂，其多组实验的堵塞位置、堵塞长度及堵塞率的平均检测误差分别为0.78%，9.61%和43.28%。实验结果有效地证实了压力脉冲法的可靠性与实用性，并为压力脉冲波法堵塞检测现场应用提供指导。
为快速检测出天然气管道堵塞位置、长度及堵塞程度，解决天然气输运管道中堵塞定位难题，探讨压力脉冲波法管道堵塞检测的可行性与效果。搭建长220 m的压力脉冲波堵塞检测实验系统，进行多组连续性长堵塞检测实验和水堵检测实验。结果表明：连续性长堵塞检测实验中堵塞前沿反射信号为负压波，堵塞后沿信号为正压波，且波形清晰可辩，其多组实验的堵塞位置、堵塞长度及堵塞率的平均检测误差分别为0.23%，0.75%和2.67%；水堵反射信号清晰可辨但波形复杂，其多组实验的堵塞位置、堵塞长度及堵塞率的平均检测误差分别为0.78%，9.61%和43.28%。实验结果有效地证实了压力脉冲法的可靠性与实用性，并为压力脉冲波法堵塞检测现场应用提供指导。
2021, 17(7):10-15.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.002
摘要:
为研究灭火剂与弹性密封材料的相容性问题，开展2种新型高沸点灭火剂2-溴-3,3,3三氟丙烯（2-BTP）、全氟己酮（Novec 1230）与飞机固定式灭火系统中3种常用密封橡胶材料硅橡胶（SI）、氟橡胶（FKM）和氟硅橡胶（FVQM）的全浸泡和反复浸泡实验，并对实验后橡胶基础物理参数与表面微观形貌进行测试与分析。结果表明：在全浸泡实验中，SI，FVQM与2-BTP相容性较好，SI,FKM,FVQM与Novec 1230相容性较好，可作为静态密封材料使用；在反复浸泡实验后，SI，FVQM在Novec 1230中性能变化较小，可作为其动态密封材料使用；SI，FKM，FVQM在2-BTP中力学性能大幅下降，不建议作为2-BTP灭火系统的动态密封材料使用。
为研究灭火剂与弹性密封材料的相容性问题，开展2种新型高沸点灭火剂2-溴-3,3,3三氟丙烯（2-BTP）、全氟己酮（Novec 1230）与飞机固定式灭火系统中3种常用密封橡胶材料硅橡胶（SI）、氟橡胶（FKM）和氟硅橡胶（FVQM）的全浸泡和反复浸泡实验，并对实验后橡胶基础物理参数与表面微观形貌进行测试与分析。结果表明：在全浸泡实验中，SI，FVQM与2-BTP相容性较好，SI,FKM,FVQM与Novec 1230相容性较好，可作为静态密封材料使用；在反复浸泡实验后，SI，FVQM在Novec 1230中性能变化较小，可作为其动态密封材料使用；SI，FKM，FVQM在2-BTP中力学性能大幅下降，不建议作为2-BTP灭火系统的动态密封材料使用。
2021, 17(7):16-21.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.003
摘要:
为有效提高煤矿瓦斯浓度动态预测精度，基于微分方程理论和最小二乘法，从灰色预测模型静态灰色作用量出发，优化灰色作用量，推导幂指数型灰色作用量的改进灰色瓦斯浓度预测算法，推导基于集成学习不同灰色作用量幂指数型灰色瓦斯预测模型，进而研究吉林八连城长期和短期瓦斯浓度监控数据预测精度。结果表明：瓦斯浓度时间序列近似线性时，基于集成学习的改进灰色瓦斯浓度预测算法优于传统灰色瓦斯浓度预测算法，使瓦斯浓度预测值和实际值的均方根误差降低，均方根差最大降低2.25%。研究结果可有效提瓦斯浓度预测精度。
为有效提高煤矿瓦斯浓度动态预测精度，基于微分方程理论和最小二乘法，从灰色预测模型静态灰色作用量出发，优化灰色作用量，推导幂指数型灰色作用量的改进灰色瓦斯浓度预测算法，推导基于集成学习不同灰色作用量幂指数型灰色瓦斯预测模型，进而研究吉林八连城长期和短期瓦斯浓度监控数据预测精度。结果表明：瓦斯浓度时间序列近似线性时，基于集成学习的改进灰色瓦斯浓度预测算法优于传统灰色瓦斯浓度预测算法，使瓦斯浓度预测值和实际值的均方根误差降低，均方根差最大降低2.25%。研究结果可有效提瓦斯浓度预测精度。
2021, 17(7):22-27.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.004
摘要:
为探讨注胶方法修复井下注采管柱螺纹接头缝隙的可行性，采用计算流体动力学欧拉-欧拉多相流方法构建胶液在注采管柱接头缝隙内的渗流流动数值仿真模型，模拟注胶压力驱动下修复胶液在管柱接头螺纹缝隙内的渗流过程，通过多工况条件下胶液在螺纹缝隙内的渗流数值模拟，研究注胶压力、胶液密度和螺纹失效缝隙对胶液渗流过程的影响。结果表明：基于欧拉-欧拉多相流的数值模型可有效预测胶液在管柱接头缝隙内的流动；胶液在狭缝内的渗流深度与注胶压力呈正比；胶液渗流深度与胶液密度呈反比；胶液渗流深度与螺纹缝隙尺寸呈正比。
为探讨注胶方法修复井下注采管柱螺纹接头缝隙的可行性，采用计算流体动力学欧拉-欧拉多相流方法构建胶液在注采管柱接头缝隙内的渗流流动数值仿真模型，模拟注胶压力驱动下修复胶液在管柱接头螺纹缝隙内的渗流过程，通过多工况条件下胶液在螺纹缝隙内的渗流数值模拟，研究注胶压力、胶液密度和螺纹失效缝隙对胶液渗流过程的影响。结果表明：基于欧拉-欧拉多相流的数值模型可有效预测胶液在管柱接头缝隙内的流动；胶液在狭缝内的渗流深度与注胶压力呈正比；胶液渗流深度与胶液密度呈反比；胶液渗流深度与螺纹缝隙尺寸呈正比。
2021, 17(7):28-34.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.005
摘要:
为开展矿井热害防治的实验教学，设计并搭建周期性风温作用下巷道非均质围岩换热实验装置，能直观展示高温围岩各岩层的温度变化。利用实验数据可计算出巷道壁面热流密度，进而定量估算巷道围岩的散热量。结果表明：周期性风温通过后，模拟巷道围岩体各处温度随时间也呈简谐波变化；对于非均质的围岩体，导热系数越大的岩层，周期性风温的调热能力越强；巷道壁面处的热流密度也呈周期性变化，但围岩体总体表现为散热，且散热量随时间快速减小，并最终稳定在1.3×104 kJ/m2。
为开展矿井热害防治的实验教学，设计并搭建周期性风温作用下巷道非均质围岩换热实验装置，能直观展示高温围岩各岩层的温度变化。利用实验数据可计算出巷道壁面热流密度，进而定量估算巷道围岩的散热量。结果表明：周期性风温通过后，模拟巷道围岩体各处温度随时间也呈简谐波变化；对于非均质的围岩体，导热系数越大的岩层，周期性风温的调热能力越强；巷道壁面处的热流密度也呈周期性变化，但围岩体总体表现为散热，且散热量随时间快速减小，并最终稳定在1.3×104 kJ/m2。
2021, 17(7):35-40.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.006
摘要:
为研究挡气板对综合管廊燃气泄漏扩散影响规律，采用Fluent 软件模拟增设挡气板条件下泄漏燃气浓度分布特性，研究挡气板对探测效果及危险区域分布影响规律。结果表明：无通风情况下，增设挡气板可提升探测效果；正常通风条件下，探测效果无明显提升；挡气板高度达到0.5 m后，继续增加设置高度，探测效果无显著提升；无通风条件下，受挡气板区间段阻挡作用影响，燃气浓度危险区域扩张速度减小；正常通风条件下，挡气板背风侧安全区域间接促进泄漏燃气扩散排出，可有效防止管廊内部燃气聚集。研究结果可为优化综合管廊燃气舱可燃气体探测布置方案提供新思路与理论依据。
为研究挡气板对综合管廊燃气泄漏扩散影响规律，采用Fluent 软件模拟增设挡气板条件下泄漏燃气浓度分布特性，研究挡气板对探测效果及危险区域分布影响规律。结果表明：无通风情况下，增设挡气板可提升探测效果；正常通风条件下，探测效果无明显提升；挡气板高度达到0.5 m后，继续增加设置高度，探测效果无显著提升；无通风条件下，受挡气板区间段阻挡作用影响，燃气浓度危险区域扩张速度减小；正常通风条件下，挡气板背风侧安全区域间接促进泄漏燃气扩散排出，可有效防止管廊内部燃气聚集。研究结果可为优化综合管廊燃气舱可燃气体探测布置方案提供新思路与理论依据。
2021, 17(7):41-47.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.007
摘要:
为探究输气管道高后果区中人的不安全行为（Unsafe Human Behaviors,UHBs）对输气管道泄漏燃爆事故发生的影响，结合模糊Bow-tie模型和贝叶斯网络对输气管道泄漏燃爆事故进行分析。构建基于T-S模糊故障树的输气管道泄漏燃爆模糊Bow-tie模型，并转化为贝叶斯网络；从人的不安全行为发生的可能性出发，将不同等级高后果区划分为不同等级人口敏感区；利用专家经验评判法得到不同等级人口敏感区基本事件的先验概率和中间事件的条件概率表；运用贝叶斯网络双向推理算法求解模糊Bow-tie模型。结果表明：随着地区人口敏感等级的提高，输气管道泄漏燃爆事故发生的概率随之增大，发现导致输气管道失效泄漏事故发生的最主要原因为施工破坏，失效原因与EGIG分析的结果基本相符，验证该方法在高后果区输气管道泄漏燃爆事故分析上的可行性，可为输气管道高后果区的安全管理提供决策依据。
为探究输气管道高后果区中人的不安全行为（Unsafe Human Behaviors,UHBs）对输气管道泄漏燃爆事故发生的影响，结合模糊Bow-tie模型和贝叶斯网络对输气管道泄漏燃爆事故进行分析。构建基于T-S模糊故障树的输气管道泄漏燃爆模糊Bow-tie模型，并转化为贝叶斯网络；从人的不安全行为发生的可能性出发，将不同等级高后果区划分为不同等级人口敏感区；利用专家经验评判法得到不同等级人口敏感区基本事件的先验概率和中间事件的条件概率表；运用贝叶斯网络双向推理算法求解模糊Bow-tie模型。结果表明：随着地区人口敏感等级的提高，输气管道泄漏燃爆事故发生的概率随之增大，发现导致输气管道失效泄漏事故发生的最主要原因为施工破坏，失效原因与EGIG分析的结果基本相符，验证该方法在高后果区输气管道泄漏燃爆事故分析上的可行性，可为输气管道高后果区的安全管理提供决策依据。
2021, 17(7):48-53.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.008
摘要:
为研究大尺寸、全场景下LNG船舶卸货作业过程中的泄漏爆炸风险，构建某LNG接收站及其周边20.5 km2的区域场景模型，采用FLACS软件数值模拟LNG泄漏扩散、气云爆炸的演化过程。结果表明：LNG从卸料臂处以满输速率持续泄漏5 min，最大液池面积17 047 m2，最大汽化速率350 kg/m3，遇点火源发生气云爆炸，爆炸持续时间12 s，产生最高爆炸火球340 m和最大爆炸超压0.25 MPa，形成半径380 m轻伤区、150 m重伤区和60 m死亡区。
为研究大尺寸、全场景下LNG船舶卸货作业过程中的泄漏爆炸风险，构建某LNG接收站及其周边20.5 km2的区域场景模型，采用FLACS软件数值模拟LNG泄漏扩散、气云爆炸的演化过程。结果表明：LNG从卸料臂处以满输速率持续泄漏5 min，最大液池面积17 047 m2，最大汽化速率350 kg/m3，遇点火源发生气云爆炸，爆炸持续时间12 s，产生最高爆炸火球340 m和最大爆炸超压0.25 MPa，形成半径380 m轻伤区、150 m重伤区和60 m死亡区。
2021, 17(7):54-59.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.009
摘要:
为弥补有限元法在埋地燃气管道挖掘破坏研究中的不足，基于光滑粒子流体动力学法（SPH），建立挖齿-土体-管道相互作用动力学模型，采用FORTRAN编程实现SPH计算程序，并结合算例分析挖齿挖掘过程挖齿-土体-管道实时状态及管道动态响应，最终得到椭圆度、应力应变分布等重要参数。结果表明：SPH方法可有效分析埋地管道挖掘破坏全过程，研究结果为挖齿-土体-管道等多方接触或冲击领域提供新的研究方法。
为弥补有限元法在埋地燃气管道挖掘破坏研究中的不足，基于光滑粒子流体动力学法（SPH），建立挖齿-土体-管道相互作用动力学模型，采用FORTRAN编程实现SPH计算程序，并结合算例分析挖齿挖掘过程挖齿-土体-管道实时状态及管道动态响应，最终得到椭圆度、应力应变分布等重要参数。结果表明：SPH方法可有效分析埋地管道挖掘破坏全过程，研究结果为挖齿-土体-管道等多方接触或冲击领域提供新的研究方法。
2021, 17(7):60-64.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.010
摘要:
为应对湿天然气管道存在的明显积液，导致管材腐蚀，目前经验性的检测点选择方式导致检测成本和工作量过大问题。基于某单井站场工况条件和现场壁厚检测数据，针对站场主管线，采用Fluent软件建模分析管线内液相分布规律。结果表明：含液率大小随原料气含水量、流量、压力的变化而呈正相关变化，运用Correl函数对现场壁厚检测数据和模拟结果进行对比验证，发现两者的相关度达到0.61以上，这为现场合理选择腐蚀检测点提供依据，降低了现场检测工作量和检测成本。
为应对湿天然气管道存在的明显积液，导致管材腐蚀，目前经验性的检测点选择方式导致检测成本和工作量过大问题。基于某单井站场工况条件和现场壁厚检测数据，针对站场主管线，采用Fluent软件建模分析管线内液相分布规律。结果表明：含液率大小随原料气含水量、流量、压力的变化而呈正相关变化，运用Correl函数对现场壁厚检测数据和模拟结果进行对比验证，发现两者的相关度达到0.61以上，这为现场合理选择腐蚀检测点提供依据，降低了现场检测工作量和检测成本。
2021, 17(7):65-70.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.011
摘要:
为解决部分站场地基承载力不足，经过长期运营部分站场基础沉降不同步，造成的管道弯曲甚至管道破裂问题，提出1种由位置标识物来实现实时准确采集站场基础位移数据的方法，研制1套基于激光测距技术的基础沉降远程在线监测评价系统；系统软件根据实时采集的沉降量与历史监测数据比对，评价站场运行状态，并给出基础沉降安全储备。结果表明：结合历史监测数据可预测站场基础下一检修周期的沉降状况，给出是否需要在检修期内对站场基础进行维护的建议。系统可有效预防基础沉降带来的安全隐患，减小管道破损带来的经济损失。
为解决部分站场地基承载力不足，经过长期运营部分站场基础沉降不同步，造成的管道弯曲甚至管道破裂问题，提出1种由位置标识物来实现实时准确采集站场基础位移数据的方法，研制1套基于激光测距技术的基础沉降远程在线监测评价系统；系统软件根据实时采集的沉降量与历史监测数据比对，评价站场运行状态，并给出基础沉降安全储备。结果表明：结合历史监测数据可预测站场基础下一检修周期的沉降状况，给出是否需要在检修期内对站场基础进行维护的建议。系统可有效预防基础沉降带来的安全隐患，减小管道破损带来的经济损失。
2021, 17(7):71-76.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.012
摘要:
为揭示化工事故发生机理，考虑事故链中因素的因果关系与事故网络的结构特性，基于复杂网络研究化工事故的关键致因因素,以事故案例中因素与结果为网络节点，因素间的因果关系为边，建立化工事故网络模型，分析网络中节点的度值、结构洞,构建化工事故凝聚网络，分析凝聚节点之间的因果关系。结果表明：在化工事故网络中存在8种致因因素，人的不安全行为与环境的不安全状态占比高达87.5%。通过结构洞分析可有效找出网络中具有较强影响力的潜在致因因素；通过凝聚网络分析，人的不安全行为致使设备的不安全状态与环境的不安全状态连接比例高达29%，存在显著的因果关系。
为揭示化工事故发生机理，考虑事故链中因素的因果关系与事故网络的结构特性，基于复杂网络研究化工事故的关键致因因素,以事故案例中因素与结果为网络节点，因素间的因果关系为边，建立化工事故网络模型，分析网络中节点的度值、结构洞,构建化工事故凝聚网络，分析凝聚节点之间的因果关系。结果表明：在化工事故网络中存在8种致因因素，人的不安全行为与环境的不安全状态占比高达87.5%。通过结构洞分析可有效找出网络中具有较强影响力的潜在致因因素；通过凝聚网络分析，人的不安全行为致使设备的不安全状态与环境的不安全状态连接比例高达29%，存在显著的因果关系。
2021, 17(7):77-83.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.013
摘要:
为提升危化品安全信息化监管建设能力与本质安全水平，通过文献计量法和CiteSpace软件，采用关键词共现和聚类归纳对危化品领域及技术研究趋势进行分析。结果表明：危化品安全信息化监管研究自1998年共经历萌芽、发展、摆动3个阶段，但高质量成果较少；在当前新兴信息技术和传统评价分析技术相结合的新型研究模式下，着重突出物联网、大数据、人工智能、区块链等智能技术占比，是未来危化品信息化监管发展重要途径。
为提升危化品安全信息化监管建设能力与本质安全水平，通过文献计量法和CiteSpace软件，采用关键词共现和聚类归纳对危化品领域及技术研究趋势进行分析。结果表明：危化品安全信息化监管研究自1998年共经历萌芽、发展、摆动3个阶段，但高质量成果较少；在当前新兴信息技术和传统评价分析技术相结合的新型研究模式下，着重突出物联网、大数据、人工智能、区块链等智能技术占比，是未来危化品信息化监管发展重要途径。
2021, 17(7):84-90.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.014
摘要:
为研究不同封闭情况下T型管道中瓦斯爆炸的传播规律，在90°分岔管道中进行瓦斯爆炸实验，管道封闭情况为弱封闭（双PVC薄膜弱封闭）和强封闭（直管封闭或支管封闭）。实验结果表明：在瓦斯浓度为9.5%时，管道中各点处的瓦斯爆炸压力、火焰传播速度和火焰锋面振荡幅度最大，11%次之，8%最小。T型管道中，弱封闭端瓦斯爆炸压力不断减小；火焰传播速度先缓慢增大后减小，随后又快速增大。强封闭端，瓦斯爆炸压力增大；火焰传播速度先缓慢增大后略微下降，随后快速增大后又大幅度下降，甚至出现火焰锋面振荡现象。不同封闭管道中各测点的瓦斯最大爆炸压力和火焰传播速度大小比较可知，直管封闭管道＞双PVC薄膜弱封闭管道＞支管封闭管道。
为研究不同封闭情况下T型管道中瓦斯爆炸的传播规律，在90°分岔管道中进行瓦斯爆炸实验，管道封闭情况为弱封闭（双PVC薄膜弱封闭）和强封闭（直管封闭或支管封闭）。实验结果表明：在瓦斯浓度为9.5%时，管道中各点处的瓦斯爆炸压力、火焰传播速度和火焰锋面振荡幅度最大，11%次之，8%最小。T型管道中，弱封闭端瓦斯爆炸压力不断减小；火焰传播速度先缓慢增大后减小，随后又快速增大。强封闭端，瓦斯爆炸压力增大；火焰传播速度先缓慢增大后略微下降，随后快速增大后又大幅度下降，甚至出现火焰锋面振荡现象。不同封闭管道中各测点的瓦斯最大爆炸压力和火焰传播速度大小比较可知，直管封闭管道＞双PVC薄膜弱封闭管道＞支管封闭管道。
2021, 17(7):91-96.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.015
摘要:
为了探究煤与瓦斯突出后煤粉-瓦斯两相流传播规律，利用自主搭建的煤与瓦斯突出管网实验系统，研究突出后冲击气流压力衰减规律、煤粉运移分布特征。结果表明:在初始压力为0.4 MPa时共突出煤粉3.12 kg，管道内煤粉质量呈正态分布，管道前部煤粉分布较少，占突出煤粉质量33.7%，多为小粒径煤粉；管道中部煤粉分布最多，占突出煤粉质量61%，粒径分布范围广；后部煤粉分布质量最小，仅占突出煤粉质量的5.3%，但多为大颗粒粒径煤粉。煤粉在管道内测点处依次为分层流、均匀流、大颗粒流3种流态，每种流动形态所对应的运移速度与煤粉打击压力均呈现逐渐衰减的规律。突出后冲击气流压力沿管道呈现衰减趋势，冲击气流对管道内所造成的压力扰动可持续 4 s左右。
为了探究煤与瓦斯突出后煤粉-瓦斯两相流传播规律，利用自主搭建的煤与瓦斯突出管网实验系统，研究突出后冲击气流压力衰减规律、煤粉运移分布特征。结果表明:在初始压力为0.4 MPa时共突出煤粉3.12 kg，管道内煤粉质量呈正态分布，管道前部煤粉分布较少，占突出煤粉质量33.7%，多为小粒径煤粉；管道中部煤粉分布最多，占突出煤粉质量61%，粒径分布范围广；后部煤粉分布质量最小，仅占突出煤粉质量的5.3%，但多为大颗粒粒径煤粉。煤粉在管道内测点处依次为分层流、均匀流、大颗粒流3种流态，每种流动形态所对应的运移速度与煤粉打击压力均呈现逐渐衰减的规律。突出后冲击气流压力沿管道呈现衰减趋势，冲击气流对管道内所造成的压力扰动可持续 4 s左右。
2021, 17(7):97-102.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.016
摘要:
摘要：为研制适用于煤矿瓦斯抽采钻孔、满足施工强度要求的小尺寸随钻超声成像仪器，对随钻超声成像仪器的关键受力部位——超声探头安装孔进行优化设计，分析煤矿瓦斯抽采钻孔的一般规格，建立超声探头安装孔的三维模型，确定关键参数类型及其取值范围，采用极差分析法找到对受力部件强度影响较大的参数，基于响应面法开展有限元数值模拟，运用Box-Behnken设计方法得到超声探头安装孔关键参数与仪器受力部件性能指标的关系，优化受力部件关键参数的数值。结果表明：优化前最大的等效应力为138.6 MPa，优化后受力部件最大等效应力较优化前降低9.05%。结论验证了设计方法的有效性，为煤矿抽采钻孔随钻测井仪器的研制提供思路。
摘要：为研制适用于煤矿瓦斯抽采钻孔、满足施工强度要求的小尺寸随钻超声成像仪器，对随钻超声成像仪器的关键受力部位——超声探头安装孔进行优化设计，分析煤矿瓦斯抽采钻孔的一般规格，建立超声探头安装孔的三维模型，确定关键参数类型及其取值范围，采用极差分析法找到对受力部件强度影响较大的参数，基于响应面法开展有限元数值模拟，运用Box-Behnken设计方法得到超声探头安装孔关键参数与仪器受力部件性能指标的关系，优化受力部件关键参数的数值。结果表明：优化前最大的等效应力为138.6 MPa，优化后受力部件最大等效应力较优化前降低9.05%。结论验证了设计方法的有效性，为煤矿抽采钻孔随钻测井仪器的研制提供思路。
2021, 17(7):103-109.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.017
摘要:
为明确褐煤低温（50 ℃以下）干燥引发表面干缩现象的发展规律，采用低温（20~30 ℃）低湿（40%~60%）空气干燥的方式，开展褐煤低温干燥干缩实验，分析干燥与表面收缩规律。结果表明：低温干燥过程中，对水分蒸发速率影响显著的因素是相对湿度而非温度，70%~90%的总水分散失量在干燥初期48 h内蒸发完成，平均含水率低至12.8%；低温干燥导致褐煤发生非均匀性表面干燥收缩，表面干缩经历热胀-快速干缩-收缩稳定3个阶段，水分快速蒸发散失的前48 h干缩率低，之后进入水分蒸发速率显著降低而干缩率持续升高，最终至收缩稳定，低速蒸发阶段发生显著干缩；表面干燥收缩率与散失水分质量具有显著的正相关性，与水分含量和蒸发速率具有显著负相关性。
为明确褐煤低温（50 ℃以下）干燥引发表面干缩现象的发展规律，采用低温（20~30 ℃）低湿（40%~60%）空气干燥的方式，开展褐煤低温干燥干缩实验，分析干燥与表面收缩规律。结果表明：低温干燥过程中，对水分蒸发速率影响显著的因素是相对湿度而非温度，70%~90%的总水分散失量在干燥初期48 h内蒸发完成，平均含水率低至12.8%；低温干燥导致褐煤发生非均匀性表面干燥收缩，表面干缩经历热胀-快速干缩-收缩稳定3个阶段，水分快速蒸发散失的前48 h干缩率低，之后进入水分蒸发速率显著降低而干缩率持续升高，最终至收缩稳定，低速蒸发阶段发生显著干缩；表面干燥收缩率与散失水分质量具有显著的正相关性，与水分含量和蒸发速率具有显著负相关性。
2021, 17(7):110-116.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.018
摘要:
为探明高海拔矿山井下作业环境对安全人因指标影响规律及致因过程，基于安全工程学原理与正交分析理论，借助高海拔环境模拟试验系统,开展单因素及正交复合因素试验，分析安全人因指标与矿山环境参数定量关系，并利用统计分析软件SPSS进行多元回归分析，构建高海拔矿山恶劣环境条件下各安全人因指标动态预测模型，通过与实测数据比对，验证模型可靠性。结果表明：人因指标动态预测模型可以有效预测高海拔矿山井下作业人员安全人因指标变化规律；氧分压、温度、湿度3项环境因素对安全人因指标存在交互影响作用。研究结果可为高海拔矿山安全生产提供理论依据。
为探明高海拔矿山井下作业环境对安全人因指标影响规律及致因过程，基于安全工程学原理与正交分析理论，借助高海拔环境模拟试验系统,开展单因素及正交复合因素试验，分析安全人因指标与矿山环境参数定量关系，并利用统计分析软件SPSS进行多元回归分析，构建高海拔矿山恶劣环境条件下各安全人因指标动态预测模型，通过与实测数据比对，验证模型可靠性。结果表明：人因指标动态预测模型可以有效预测高海拔矿山井下作业人员安全人因指标变化规律；氧分压、温度、湿度3项环境因素对安全人因指标存在交互影响作用。研究结果可为高海拔矿山安全生产提供理论依据。
2021, 17(7):117-123.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.019
摘要:
为探讨广吸力范围内国道G310路基黄土水力力学特性，采用WP4C仪、压力板法、滤纸法和蒸汽平衡法对其开展持水特性试验，用全自动直剪仪对具有不同初始干密度和不同吸力的试样进行强度特性试验，并结合压汞试验进行微观分析。根据上述试验数据提出快速预测抗剪强度公式。试验结果表明：随着初始干密度的增加，积聚体间孔隙体积发生收缩，积聚体内孔隙占主要作用。广吸力范围内试样的土水特征曲线随着初始干密度增大而向右上方偏移，而孔隙比随吸力的增加基本不变。抗剪强度随着初始干密度增大而增大，且随着吸力增加而增加。应力-应变曲线低吸力范围呈应变硬化现象，高吸力范围呈应变软化现象。利用Khalili & Khabbaz模型预测的抗剪强度值与实测值非常接近，因此该模型可用于预测广吸力范围内非饱和黄土的抗剪强度。
为探讨广吸力范围内国道G310路基黄土水力力学特性，采用WP4C仪、压力板法、滤纸法和蒸汽平衡法对其开展持水特性试验，用全自动直剪仪对具有不同初始干密度和不同吸力的试样进行强度特性试验，并结合压汞试验进行微观分析。根据上述试验数据提出快速预测抗剪强度公式。试验结果表明：随着初始干密度的增加，积聚体间孔隙体积发生收缩，积聚体内孔隙占主要作用。广吸力范围内试样的土水特征曲线随着初始干密度增大而向右上方偏移，而孔隙比随吸力的增加基本不变。抗剪强度随着初始干密度增大而增大，且随着吸力增加而增加。应力-应变曲线低吸力范围呈应变硬化现象，高吸力范围呈应变软化现象。利用Khalili & Khabbaz模型预测的抗剪强度值与实测值非常接近，因此该模型可用于预测广吸力范围内非饱和黄土的抗剪强度。
2021, 17(7):124-129.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.020
摘要:
为保障装配式建筑现场安全施工，提高紧急事件发生时现场施工人员安全疏散效率，利用Pathfinder软件进行建模，并结合人员体征、疏散速度和人员比例等进行仿真模拟，分析施工现场主体施工阶段预制构件、机械器具等物品堆放数量、位置规划和现场施工人员数量等因素对疏散时间影响。结果表明：装配式建筑现场施工人员疏散瓶颈区域为室内走廊和疏散楼梯口处；施工场地内物品堆放数量和位置规划对疏散时间影响较大；每层现场施工人员数量达到一定数值时，需采取限制措施。研究结果可为装配式建筑施工现场疏散通道合理规划和施工现场安全管理提供理论依据。
为保障装配式建筑现场安全施工，提高紧急事件发生时现场施工人员安全疏散效率，利用Pathfinder软件进行建模，并结合人员体征、疏散速度和人员比例等进行仿真模拟，分析施工现场主体施工阶段预制构件、机械器具等物品堆放数量、位置规划和现场施工人员数量等因素对疏散时间影响。结果表明：装配式建筑现场施工人员疏散瓶颈区域为室内走廊和疏散楼梯口处；施工场地内物品堆放数量和位置规划对疏散时间影响较大；每层现场施工人员数量达到一定数值时，需采取限制措施。研究结果可为装配式建筑施工现场疏散通道合理规划和施工现场安全管理提供理论依据。
2021, 17(7):130-135.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.021
摘要:
为进一步提高高烈度地震区跨断层隧道抗震性能，基于达万高速天坪寨隧道F1断层段，利用有限差分数值软件FLAC3D对跨断层隧道施设不同减震层厚度减震效果进行研究。结果表明：当天坪寨隧道F1断层段施设减震层厚度为150 mm时，减震效果最优，其次为200，100，50 mm；当施设150 mm减震层时，横向与竖向位移分别减小5.88%与8.50%，最大主应力减小36.02%，最小主应力减小12.21%，最大剪应力减小51.61%，最小安全系数提高52.45%～65.32%。研究结果可为高烈度地震区跨断层隧道抗震设计提供参考。
为进一步提高高烈度地震区跨断层隧道抗震性能，基于达万高速天坪寨隧道F1断层段，利用有限差分数值软件FLAC3D对跨断层隧道施设不同减震层厚度减震效果进行研究。结果表明：当天坪寨隧道F1断层段施设减震层厚度为150 mm时，减震效果最优，其次为200，100，50 mm；当施设150 mm减震层时，横向与竖向位移分别减小5.88%与8.50%，最大主应力减小36.02%，最小主应力减小12.21%，最大剪应力减小51.61%，最小安全系数提高52.45%～65.32%。研究结果可为高烈度地震区跨断层隧道抗震设计提供参考。
2021, 17(7):136-141.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.022
摘要:
为科学评价灾害事故专业应急救援队伍能力，基于相关行业领域应急救援队伍能力评价研究及制度标准分析，提取专业应急救援队伍能力构成要素，建立应急救援队伍能力评价指标体系及相应的评价方法。结果表明：指标体系可合理表征专业应急救援队伍能力，可为相关政府及企业开展灾害事故专业应急救援队伍能力评价提供参考。
为科学评价灾害事故专业应急救援队伍能力，基于相关行业领域应急救援队伍能力评价研究及制度标准分析，提取专业应急救援队伍能力构成要素，建立应急救援队伍能力评价指标体系及相应的评价方法。结果表明：指标体系可合理表征专业应急救援队伍能力，可为相关政府及企业开展灾害事故专业应急救援队伍能力评价提供参考。
2021, 17(7):142-148.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.023
摘要:
为预防在极端冰灾环境下大规模停电事故的发生，提出1种考虑冰风载荷的输电线路运行风险评估方法。在极端冰风环境下，计算输电线路与杆塔所承受的总载荷，利用强度与应力干涉模型确定输电线路与杆塔的故障率，同时结合串联可靠性原理确定线路故障综合概率；利用非贯序蒙特卡洛法与线路故障综合概率设置预想故障集，结合直流潮流优化模型计算每条线路的失负荷量；综合考虑负荷等级与抢修恢复时间，确定线路失负荷的经济价值并定义为故障后果；将故障后果与线路故障综合概率的乘积定义为输电线路风险评估指标。以实际拓扑结构修正的IEEE30节点开展算例分析。结果表明：所提方法可对输电线路运行风险进行有效评估。
为预防在极端冰灾环境下大规模停电事故的发生，提出1种考虑冰风载荷的输电线路运行风险评估方法。在极端冰风环境下，计算输电线路与杆塔所承受的总载荷，利用强度与应力干涉模型确定输电线路与杆塔的故障率，同时结合串联可靠性原理确定线路故障综合概率；利用非贯序蒙特卡洛法与线路故障综合概率设置预想故障集，结合直流潮流优化模型计算每条线路的失负荷量；综合考虑负荷等级与抢修恢复时间，确定线路失负荷的经济价值并定义为故障后果；将故障后果与线路故障综合概率的乘积定义为输电线路风险评估指标。以实际拓扑结构修正的IEEE30节点开展算例分析。结果表明：所提方法可对输电线路运行风险进行有效评估。
2021, 17(7):149-154.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.024
摘要:
为提高热轧工作区的雾化降尘效率，研究尘雾颗粒碰撞相关理论，以热轧产生的氧化铁皮粉尘为研究对象，建立基于雾滴粒径、雾滴速度和液体流量多个雾化参数的降尘效率计算模型；分析单一雾化参数对降尘效率的影响；通过实验，测得不同气液压力组合下的雾化参数，运用响应曲面法，分析多个雾化参数耦合对降尘效率的影响。结果表明：降尘效率随着雾滴粒径的减小、液体流量增大而提高，雾滴速度对其影响不明显；多因素耦合时，通过调节气液压力组合来控制降尘效率，结合高温环境对雾滴存活时间的影响分析，当气压0.3 MPa、液压0.5 MPa时，粒径为21～27 μm的粉尘沉降效果最佳，降尘效率达到90%以上，可有效解决热轧车间粉尘污染问题。
为提高热轧工作区的雾化降尘效率，研究尘雾颗粒碰撞相关理论，以热轧产生的氧化铁皮粉尘为研究对象，建立基于雾滴粒径、雾滴速度和液体流量多个雾化参数的降尘效率计算模型；分析单一雾化参数对降尘效率的影响；通过实验，测得不同气液压力组合下的雾化参数，运用响应曲面法，分析多个雾化参数耦合对降尘效率的影响。结果表明：降尘效率随着雾滴粒径的减小、液体流量增大而提高，雾滴速度对其影响不明显；多因素耦合时，通过调节气液压力组合来控制降尘效率，结合高温环境对雾滴存活时间的影响分析，当气压0.3 MPa、液压0.5 MPa时，粒径为21～27 μm的粉尘沉降效果最佳，降尘效率达到90%以上，可有效解决热轧车间粉尘污染问题。
2021, 17(7):155-161.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.025
摘要:
为分析驾驶人高速公路施工区合流选择意愿的影响因素，基于非集计理论构建多属性施工区驾驶人合流选择意愿模型。利用SP调查法自主设计调查问卷，获得328份有效施工区驾驶人合流选择数据；利用Pearson相关系数分析施工区合流选择意愿与驾驶人因素和道路交通环境因素的相关性；以上游过渡区、警告区Ⅰ和警告区Ⅱ 3个合流区域作为选择肢，从驾驶人和道路交通环境特征属性2个方面归纳出6个因素对施工区合流选择意愿的影响，应用分类变量处理方法将其定义为6种指标，并进行赋值。结合非集计理论，以328份有效问卷为建模数据，建立施工区合流选择意愿的MNL模型，并利用似然比、优度比和模型命中率3个指标判断模型的拟合程度。结果表明：模型拟合程度较好；驾龄、施工区类型、道路条件、交通控制标志、速度条件和限速策略对驾驶人施工区合流选择意愿有显著影响。
为分析驾驶人高速公路施工区合流选择意愿的影响因素，基于非集计理论构建多属性施工区驾驶人合流选择意愿模型。利用SP调查法自主设计调查问卷，获得328份有效施工区驾驶人合流选择数据；利用Pearson相关系数分析施工区合流选择意愿与驾驶人因素和道路交通环境因素的相关性；以上游过渡区、警告区Ⅰ和警告区Ⅱ 3个合流区域作为选择肢，从驾驶人和道路交通环境特征属性2个方面归纳出6个因素对施工区合流选择意愿的影响，应用分类变量处理方法将其定义为6种指标，并进行赋值。结合非集计理论，以328份有效问卷为建模数据，建立施工区合流选择意愿的MNL模型，并利用似然比、优度比和模型命中率3个指标判断模型的拟合程度。结果表明：模型拟合程度较好；驾龄、施工区类型、道路条件、交通控制标志、速度条件和限速策略对驾驶人施工区合流选择意愿有显著影响。
2021, 17(7):162-166.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.026
摘要:
为探索“路怒症”的内外生逻辑，运用调查问卷数据，采用灰色关联分析法从即时和长期2方面对引发路怒的原因进行分析。结果表明：在引发路怒的即时原因中，前车或其他车随意变换车道或调头、其他车辆插队或加塞、夜间行驶开远光灯是最重要的3个原因；在引发路怒的长期原因中，工作或生活压力大最易引发路怒。运用Logistic回归分析各主要路怒原因的易发驾驶人群，据此提出针对性建议，以促进城市交通安全有效治理。
为探索“路怒症”的内外生逻辑，运用调查问卷数据，采用灰色关联分析法从即时和长期2方面对引发路怒的原因进行分析。结果表明：在引发路怒的即时原因中，前车或其他车随意变换车道或调头、其他车辆插队或加塞、夜间行驶开远光灯是最重要的3个原因；在引发路怒的长期原因中，工作或生活压力大最易引发路怒。运用Logistic回归分析各主要路怒原因的易发驾驶人群，据此提出针对性建议，以促进城市交通安全有效治理。
2021, 17(7):167-171.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.027
摘要:
为研究人群中恐慌心理蔓延规律,基于传染病传播模型，构建NPCN（Normal-Panic-Cool-Normal）恐慌心理蔓延模型，通过加入干预因子得到优化模型，对NPCN模型及优化模型进行数值模拟，并对模拟结果进行对比分析。结果表明:恐慌人群比例随恐慌率α和冷静损失率γ增大而增大，随冷静率β增大而减小；在干预因子ω和ψ作用下，恐慌人群比例P明显下降，说明采取及时干预措施对恐慌心理蔓延抑制效果较好。
为研究人群中恐慌心理蔓延规律,基于传染病传播模型，构建NPCN（Normal-Panic-Cool-Normal）恐慌心理蔓延模型，通过加入干预因子得到优化模型，对NPCN模型及优化模型进行数值模拟，并对模拟结果进行对比分析。结果表明:恐慌人群比例随恐慌率α和冷静损失率γ增大而增大，随冷静率β增大而减小；在干预因子ω和ψ作用下，恐慌人群比例P明显下降，说明采取及时干预措施对恐慌心理蔓延抑制效果较好。
2021, 17(7):172-177.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.028
摘要:
为解决踩踏事故预防监控领域发展现状、发展趋势及发展脉络不清晰问题，运用可视化软件CiteSpace，对Web of Science核心合集及中国知网收集到的365篇相关文献开展知识图谱研究。结果表明：中国在踩踏事故预防监控领域发文量最多，占40.6%，其次为美国，占15.4%，29个国家间仅有25条合作连线；国内外研究热点集中于卷积神经网络等计算机视觉技术在踩踏事故预防监控领域应用；针对“踩踏事故预防监控”领域涵盖学术外延范围，国内外存在一定差别；梳理获得踩踏事故预防领域3条主要发展路径；以深度学习为主的技术研究是当前及未来一段时间研究热点。
为解决踩踏事故预防监控领域发展现状、发展趋势及发展脉络不清晰问题，运用可视化软件CiteSpace，对Web of Science核心合集及中国知网收集到的365篇相关文献开展知识图谱研究。结果表明：中国在踩踏事故预防监控领域发文量最多，占40.6%，其次为美国，占15.4%，29个国家间仅有25条合作连线；国内外研究热点集中于卷积神经网络等计算机视觉技术在踩踏事故预防监控领域应用；针对“踩踏事故预防监控”领域涵盖学术外延范围，国内外存在一定差别；梳理获得踩踏事故预防领域3条主要发展路径；以深度学习为主的技术研究是当前及未来一段时间研究热点。
2021, 17(7):178-184.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.029
摘要:
针对下沉式地铁车辆段环境噪声问题，采用问卷调查与现场实测相结合的方法，对下沉式地铁车辆段环境噪声特性开展研究。结果表明：通风噪声是下沉式地铁车辆段主要噪声源，其次为列车噪声；办公区域噪声强度超出标准限值3~5 dB（A），其中1 000 Hz左右中频段噪声带给人的烦恼度最高；检修库内存在严重低频噪声，尽管各测点均未超过标准限值，但由于风机长期24 h运行，仍会引起员工不舒适感；上盖司机公寓内二次结构噪声强度不满足环境标准限值要求，对公寓居民睡眠产生不良影响；结构振动噪声具有明显的低频特征，主要对16~250 Hz起作用，其中250 Hz频段超标最严重。
针对下沉式地铁车辆段环境噪声问题，采用问卷调查与现场实测相结合的方法，对下沉式地铁车辆段环境噪声特性开展研究。结果表明：通风噪声是下沉式地铁车辆段主要噪声源，其次为列车噪声；办公区域噪声强度超出标准限值3~5 dB（A），其中1 000 Hz左右中频段噪声带给人的烦恼度最高；检修库内存在严重低频噪声，尽管各测点均未超过标准限值，但由于风机长期24 h运行，仍会引起员工不舒适感；上盖司机公寓内二次结构噪声强度不满足环境标准限值要求，对公寓居民睡眠产生不良影响；结构振动噪声具有明显的低频特征，主要对16~250 Hz起作用，其中250 Hz频段超标最严重。
2021, 17(7):185-190.
DOI: 10.11731/j.issn.1673-193x.2021.07.030
摘要:
为了更全面、更准确地开展生产安全领域科研项目成果的评价工作，以国家对科技成果评价的相关法规与标准为指引，结合生产安全领域科研项目成果的自身特点，基于德尔菲法从“学术与技术水平”、“成果效益”和“成果影响”3个方面构建相应的多层次评价指标体系；结合生产安全领域科研项目成果特点，提出综合采用同行评议法、多维指数评价法、层次分析法、模糊综合评价法和科学计量法的评价方法选择思路，并以Yaahp作为评价方法的配套工具进行实际应用。研究结果可为生产安全领域相关科研项目成果的评价工作提供一套从指标体系到评价方法，从评价方法到评价工具的整体解决方案。
为了更全面、更准确地开展生产安全领域科研项目成果的评价工作，以国家对科技成果评价的相关法规与标准为指引，结合生产安全领域科研项目成果的自身特点，基于德尔菲法从“学术与技术水平”、“成果效益”和“成果影响”3个方面构建相应的多层次评价指标体系；结合生产安全领域科研项目成果特点，提出综合采用同行评议法、多维指数评价法、层次分析法、模糊综合评价法和科学计量法的评价方法选择思路，并以Yaahp作为评价方法的配套工具进行实际应用。研究结果可为生产安全领域相关科研项目成果的评价工作提供一套从指标体系到评价方法，从评价方法到评价工具的整体解决方案。
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