隧道掘进机选型智能决策支持系统的研究

为了使隧道掘进机选型决策理性化，避免单纯依靠设计者的经验进行选型，研究一种综合解决方案。采用人工智能技术与决策支持技术相结合的方法，总结归纳掘进机选型的规律，收集著名厂家的掘进机主参数，整理已成功开挖的隧道工程数据，形成辅助决策需要的知识库和数据库；分别提供基于数理统计的回归模型和理论分析的计算模型，进行掘进机主参数确定和技术经济性分析与比较；通过对掘进机施工工期和成本的预测，评估掘进机的效能。将选型决策的进程分为方案生成、方案评价和方案决策3个阶段，开发计算机辅助决策支持系统的原型，系统由智能选型方案生成、方案的模糊综合评价体系和模糊多属性决策模型3个模块构成，共同完成掘进机选型及主参数优化。该系统不仅可以对掘进机进行概念设计阶段的选型决策支持，还可以帮助设计人员为隧道施工选择合适的掘进机。     

极硬岩隧道工程中双护盾隧道掘进机刀盘设计与滚刀磨损分析

双护盾隧道掘进机在极硬岩隧道施工中存在刀具磨损更换频繁、装备掘不动且施工效率低下的难题。以深圳地铁6号线羊台山隧道工程为研究对象,通过统计、参数相关分析的方法,提出:在双护盾隧道掘进机设计选型阶段前期,需要重点考虑高强度刀盘本体设计、刀具型式的选择及合理的刀间距布置方式;在施工过程中,可以进行破岩刀具的材料、刀具刃形优化,以及掘进参数与不同类别围岩的合理匹配选择。提出了适宜的双护盾隧道掘进机施工控制掘进参数。实践结果证明,硬岩刀盘的针对性设计与优化调整,以及合理的掘进参数选择,有效减少了换刀频次,降低了施工成本,保证了施工工期。     

隧道掘进机产业化及发展方向

研究目的:为适应隧道掘进机广阔的应用前景,必须实施隧道掘进机产业化,本文对隧道掘进机产业化模式及发展方向进行探讨。研究方法:通过对隧道掘进机产业化意义、产业化成果、产业化方式和产业化模式的分析和论证;提出适合于中国国情的产业化发展方向。研究结果:提出了产业化发展的方向和实现产业化的途径。研究结论:隧道掘进机产业化宜以施工企业为主,通过组建施工、设计、制造、科研四位一体的隧道掘进机产业化联盟,建立和完善产业化基地,实现隧道掘进机的自主开发和成套提供的总体目标。     

盾构隧道衬砌截面的承载能力功能函数

研究目的:盾构隧道衬砌管片为偏心受压构件,存在正截面大偏心受压、小偏心受压以及斜截面受剪等失效模式.以往的研究中给出了典型条件下弯矩表达或轴力表达的正截面承载能力功能函数,但并不能全面表征衬砌管片的工作模式.本文从盾构隧道衬砌管片承载能力和内力的解析式出发,提出适用于普遍情况的正截面偏心受压承载能力功能函数和斜截面抗剪承载能力功能函数的多种表达形式,为正确计算截面承载能力可靠度提供条件.并在此基础上评价管片截面承载能力功能函数的敏感性因素.研究结论:通过研究建立了盾构隧道衬砌正截面承载能力和斜截面承载能力的功能函数,提出了大小偏心状态的正截面承载能力解析表达式和斜截面抗剪承载能力的解析表达式,并通过实例对影响承载能力功能函数的随机变量进行了敏感性分析,得出如下结论:对于正截面承载能力,当采用不同表达形式的功能函数时,功能函数对随机变量的敏感性是不同的;Pv对拱顶截面的正截面承载能力功能函数影响最大;ft对拱腰截面的斜截面承载能力功能函数影响最大.     

基于机器学习和非支配排序遗传算法的盾构姿态预测与优化北大核心

提出了一种将贝叶斯优化(BO)算法、随机森林(RF)算法和第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)相结合的盾构姿态优化方法。依托杭州—临安城际铁路工程,选取盾构参数、土性参数和隧道埋深作为输入参数,使用BO算法优选RF算法的超参数,构建盾构姿态预测模型,并对输入参数进行重要性分析。将盾构姿态预测模型函数作为适应度函数,引入NSGA-Ⅲ算法优化盾构姿态,并得到盾构参数控制范围。结果表明:采用BO-RF算法和工程实测数据训练模型,所得预测模型精度较高;千斤顶推力对盾构姿态影响最大,膨润土掺加量对盾构姿态的影响最小;采用BO-RF-NSGA-Ⅲ优化方法,盾构切口水平位移和垂直位移平均值分别减小了37.20%、36.87%,盾构尾部水平位移和垂直位移平均值分别减小了26.52%和18.10%,对盾构姿态的优化效果显著。该优化方法可靠适用,值得推广。     

浏阳河隧道悬臂掘进机铣挖工艺研究

悬臂掘进机是铣挖法施工工艺的一种。为了研究悬臂掘进机在浏阳河隧道施工中的铣挖工艺,在理论研究的基础上,借鉴装配式铣挖机施工工艺研究成果,运用工程地质类比、现场工艺试验等手段,对悬臂掘进机铣挖工艺进行优化,形成适应于大断面隧道施工的悬臂掘进机铣挖工艺;同时,对悬臂掘进机设备配套及适应性进行分析。     

两步单参数法研究支承偏心对弯箱梁桥的影响

为了研究支承偏心对弯箱梁桥的影响,以桥长、圆心角和支承偏心距为参数建立了270个两等跨连续弯箱梁桥模型,采用两步单参数拟合法进行数据处理,拟合出极限状态下的截面配筋内力、单位位移及支承反力与圆心角、桥长和支承偏心距的显示函数关系。得到各种结构反应受该三参数影响的变化趋势及程度大小。认为通过统计分析和数值模拟的方法拟合出结构反应与圆心角、桥长及支座偏心距间的显示函数关系,方法可行,结果可靠。可知受偏心距影响的结构反应与偏心距为线性关系,可以通过两个指标来定性表征结构反应随偏心距增大而变化的情况以及变化程度的大小。     

高速铁路隧道围岩力学参数反演研究

研究目的:隧道围岩是一种非均质、不连续的地质体,其力学参数的确定直接关系数值模拟结果的准确性。针对隧道围岩力学参数难以有效获取的问题,本文依托阳山高速铁路隧道,采用FLAC~(3D)对隧道施工过程进行数值模拟,并基于遗传算法(GA)优化的支持向量机(SVM),研究高速铁路隧道围岩力学参数反演方法。在此基础上,建立隧道有限差分模型,分析不同台阶长度施工时围岩的变形、应力分布及破坏形态。研究结论:(1)围岩拱顶沉降模拟结果与实测值基本吻合,验证了所建立的隧道围岩力学参数反演模型的可行性;(2)当施工台阶的长度大于6 m时,隧道围岩稳定性急剧降低,不利于人员安全及隧道有序施工;(3)本研究结论可为后续施工提供可靠依据,同时可为隧道施工的稳定性分析提供参考。     

功率模块铜线键合工艺参数优化设计

为了提高功率模块铜线键合性能，采用6因素5水平的正交试验方法，结合BP (Back Propagation)神经网络与遗传算法，提出了一种铜线键合工艺参数优化设计方案。首先，对选定样品进行正交试验并将结果进行极差分析，得到工艺参数对键合质量的影响权重排序。其次，运用BP神经网络构建了铜线键合性能预测模型，并通过遗传算法对BP神经网络适应度函数求解，得到了工艺参数的最优值。将BP-遗传算法与传统优化方法的优化结果进行对比，发现经BP-遗传算法优化后的铜线键合工艺稳定性提升更加明显。最后，对功率模块进行了功率循环试验，结果表明经BP-遗传算法优化后的模块功率循环能力得到显著提升。     

城市地铁区间隧道洞群开挖顺序优化分析

根据动态规划最优化原理,以地表沉降作为目标函数,建立城市地铁区间隧道洞群开挖顺序优化分析数学模型。针对深圳地铁大剧院站～科学馆站区间三连拱隧道工程,基于ANSYS软件平台进行隧道洞群开挖顺序的选优工作。计算初始位移场,根据假定和约束条件,进行隧道洞群分步开挖的自动排序,得出可能的顺序组合,以地表沉降值增量作为报酬函数,以累计的地表沉降量作为目标函数,对每个开挖阶段目标函数值进行比较分析,得到施工优化顺序。这种方法在选出了最优和次优路径的同时,从理论上证明了采用中洞法施工是科学的、合理的。