盾构在掘进过程中的力学分析与载荷预估

该文分析了盾构在掘进过程中的总载荷,将其分为基准载荷与掘进载荷,提出一种基于力学分析的可有效描述地质参数、操作参数及结构参数影响规律的盾构载荷计算方法。在计算掘进载荷时,建立了反映盾构刀盘与土体在掘进界面上耦合作用的刀盘接触载荷近似计算模型。通过天津地铁工程的载荷实测数据与基于该文提出方法得到的载荷计算结果比对表明:该方法可用于估算盾构掘进过程中的总载荷,并可用于近似描述地质条件、操作状态及刀盘结构等重要工程参数对载荷的影响,为盾构设计及施工提供了一种可行的工程载荷计算手段。     

基于循环神经网络的盾构施工参数全局敏感性分析

依托杭州地区淤泥质黏土地层中某盾构隧道工程,利用循环神经网络建立盾构隧道施工引发地表最大位移的预测模型,基于该预测模型和Morris方法分析地表最大位移对各个施工参数变化的全局敏感程度,以探究影响盾构掘进引发地表最大位移的主导因素。研究结果表明,建立的循环神经网络预测模型对地表最大位移的预测效果良好;盾构隧道掘进过程中的同步注浆压力是影响地表最大位移的主导因素,因此施加合适的注浆压力是控制地表最大沉降和隆起量的关键。研究成果可为实际盾构隧道工程中的地表变形控制提供有益参考。     

盾构隧道施工过程及支护方式对高速铁路高架桥群桩基础影响分析

针对北京某地铁区间下穿高速铁路工程,分析不同盾构参数及支护条件的选择对隧道侧穿既有高架桥群桩的受力和变形的影响。在隧道开挖前的工程试验段中,建立盾构参数与有限元计算中等代层之间的关系。分别分析不同等代层和有无隔离桩的六种工况,说明盾构参数的优化及隔离桩的使用在盾构隧道开挖中对控制群桩的受力和变形所起到的作用。分析表明:1)盾构参数优化和隔离桩的使用对控制桥桩弯矩、水平位移、轴力、沉降都有明显作用,但隔离桩控制效果更显著;2)隔离桩的存在基本消除了隧道掘进过程中桩体的弯矩动态变化,并且使得隧道推进过程对桥桩沉降的影响是均匀的;3)监测结果表明,数值计算结果较好的反映了实际开挖过程,计算最终累计沉降量与实测结果非常接近。     

盾构穿越既有铁路施工技术探讨

为了全面分析盾构穿越既有铁路施工技术,本文提出了先对穿越铁路的工况采用有限元模型进行模拟分析;正确地选用各种地基加固方法;控制盾构推进轴线偏差不超出允许范围及尽量减少地层变形的影响涉及的各种参数;加泥盾构工法;建立严密的监测系统等技术,希望本文能够为盾构隧道穿越既有铁路施工提供技术上和理论上的支持,为同类工程提供参考价值。     

盾构下穿铁路碎石道床沉降规律及施工参数控制

为研究盾构下穿施工影响下铁路碎石道床的沉降规律以及控制道床沉降的盾构施工参数调控要点,以北京岳各庄电力工程盾构隧道下穿京广铁路工程为例,通过数值模拟、现场实测分析了盾构下穿施工中道床沉降的时程变化规律及沉降槽发展趋势,继而结合对盾构施工参数的分析,探究了沉降规律与盾构施工参数的关系。研究结果表明:1)碎石道床沉降的数值模拟结果与监测数据有一致性,由于在下穿施工中盾构施工参数的调控较为严格,故道床沉降速率缓和,而在下穿施工前后道床沉降速率较快;2)通过对盾构施工参数的调控,可以有效地控制道床的沉降。下穿施工中,盾构出土量均值控制在18.8 m~3,约为理论出土量的1.25倍;土仓压力保持平稳增长,由0.050 MPa逐步增大至0.054 MPa;扭矩值控制在了1150 kN/m～1200 kN/m;同步注浆量与二次注浆量也配合着土仓压力的变化而及时增减。     

基于自适应控制技术的盾构掘进监控系统

为了实现盾构在不同地质情况下掘进的土压平衡自适应控制,研制功能更加完善、可靠性更高的掘进监控系统,根据盾构施工的可靠监测和自动控制要求,采用集中监测和分布控制相结合的模式设计了基于工业网络架构的盾构监控系统,并详细分析了监控系统软硬件的结构特点.针对盾构监控过程中的土压平衡技术,采用基于土层识别的自适应控制方法,以不同地层中的试验数据为依据,建立盾构施工的专家经验库,实现掘进过程中的土压自适应控制.整套监控系统软件通过LabVIEW和Matlab联合开发来实现.该监控系统经测试运行良好,人机界面直观,操作性好,系统安全性和可靠性高,为先进盾构掘进监控系统的研制和掘进过程的自动化管理奠定了基础.     

城市复杂环境下敞开式盾构隧道硬岩松动爆破

盾构法掘进施工中孤石和基岩侵入已成为影响掘进效率,造成掘进成本提升的重要影响因素.结合城市复杂环境下敞开式盾构隧道硬岩爆破工程实践,具体介绍了盾构隧道硬岩松动爆破参数设计选取方法和安全防护措施,并采用LS-DYNA动力学有限元软件对爆破参数合理性进行数值仿真验算.爆破效果表明:爆破后掌子面存在部分爆坑,裂隙呈龟裂状,为...     

盾构法修建水下隧道的关键技术问题

结合武汉长江隧道等水下盾构隧道工程,对水下盾构施工合理覆盖层厚度、盾构类型及关键参数确定进行了分析.对水下盾构施工关键技术如开挖面稳定技术、预防泥水喷发技术、防止隧道上浮技术、盾构姿态控制技术、长距离掘进及盾构水中对接技术、盾构始发与到达技术等进行了归纳.     

时域响应中传感器附加质量影响消除

本文提出了一种时域内的传感器附加质量影响消除方法。利用时域实测自由响应数据,通过特征系统实现算法进行模态参数识别,获得传感器附加质量影响情况下的模态参数。以实测模态参数为基准,采用信赖域和非线性最小二乘算法对考虑传感器附加质量的结构初始有限元模型参数进行识别与修正,并以修正后的有限元模型为基础预测传感器附加质量消除所引起的模态参数改变。基于振型叠加法原理建立时域内传感器附加质量影响消除的识别方程组,并结合有限元预测的模态参数改变反演传感器附加质量影响消除情况下的时域响应。通过对一个实验室两端夹支梁模型实测时域响应中传感器附加质量影响消除进行研究,对所提出的方法进行验证。     

基坑上跨开挖诱发既有盾构隧道隆起变形研究EI北大核心CSCD

基坑上跨开挖将会引起既有盾构隧道隆起变形,危及既有盾构隧道的服役性能。目前基坑开挖引起的盾构隧道隆起变形的解析方法,通常将盾构隧道简化为埋置于弹性地基上的连续长梁,忽略了环间接头影响。针对前人研究的不足,提出带环间接头的盾构隧道计算模型,通过非线性Pasternak地基模型来考虑地基土变形的非线性特征,通过两阶段分析法,推导得到基坑上跨开挖作用下盾构隧道隆起位移和张开量简化解答。通过MINDLIN解计算基坑开挖引起的作用于盾构隧道上的附加荷载;建立基坑卸载下盾构隧道的隆起变形微分方程。利用有限差分法求解出基坑开挖引起的邻近盾构隧道隆起变形和内力分布。收集了三个工程实测数据,并将所提方法和实测数据、既有理论方法进行对比,验证所提方法的适用性。     

盾构螺旋输送机适应性设计智能决策

螺旋输送机作为土压平衡式盾构的重要功能部件之一,常常需要进行设计调整以满足新的工程需求.但是,设计调整容易导致产品指标发生过量变动,进而对产品的可靠性、安全性和可维护性等产生负面影响.为最大化重用已有的、经过工程验证的设计方案,降低设计调整的负面影响,提出了一种盾构螺旋输送机适应性设计智能决策方法.首先,收集盾构螺旋输...     

基于机器学习的区域快递包装需求预测优化研究

目的 快递包装需求预测精准程度是智慧物流体系化建设的重要基础,本文主要通过对不同机器学习方法、不同特征选择方法、不同参数寻优方法的比较,选取快递包装需求预测更加精准的方法,分析主要特征对快递包装需求的影响,优化区域快递包装需求的研究。方法 首先通过不同的机器学习方法进行比较;然后通过不同的特征选择方法进行比较,通过不同参数寻优方法比较确定遗传算法对优化随机森林模型参数的效果;最后为了更好地解释模型,引入SHAP分析的方法,对不同特征的重要性进行分析。结果 改进的随机森林预测模型效果最好,MAE值、MAPE值、RMSE值、R2分别为2783、5.1%、4 343、0.99。女性人口和第三产业值是影响快递包装需求最为关键的因素。结论 所提出的预测方法有更好的准确性及可解释性,能为快递包装需求预测提供有力的决策支持。     

基于超声波测试的片岩单轴抗压强度预测模型

岩石单轴抗压强度是岩土工程中最基础、最重要的参数之一,建立其快速、方便、经济的预测方法一直是岩土界的研究热点。为了获取片岩单轴抗压强度的预测模型,基于超声波试验和单轴压缩试验数据,对福建某矿山的片岩岩样分别开展了单轴抗压强度与纵波波速、横波波速、纵波模量、横波模量、动弹性模量和静弹性模量的回归性分析,并各自建立了线性、对数、多项式、指数函数和幂函数5种回归模型。分析表明,除了动弹性模量以外,其他参量都易受空间变异性和各向异性影响,不适合用于片岩单轴抗压强度的预测。最终,通过拟合度、所包含参量、量纲平衡、测试方法以及显著性分析,确定基于动弹性模量建立的线性回归模型是最合理、可靠、方便的片岩单轴抗压强度预测模型。研究成果可为开展岩石单轴抗压强度预测的相关理论研究和工程应用提供参考和帮助。     

基于基因表达式编程的FRP约束混凝土极限轴向应变预测

纤维增强树脂复合材料(FRP)以其质量轻、强度高、耐腐蚀和施工方便等优势被广泛应用于混凝土结构性能提升和受损构件加固中。FRP约束混凝土的极限条件是选择FRP种类、选择FRP厚度及确定包裹层数等必须要考虑的因素,现有极限应力模型的预测结果能够较好反地映真实情况,而现有极限轴向应变模型的预测精度偏低,故本文对极限轴向应变进行了研究。由于影响FRP约束混凝土极限轴向应变的因素较多,许多研究人员提出的模型在输入参数的选择上存在较大差异,故本文在通过基因表达式编程建立极限轴向应变模型的同时还探讨了不同输入形式对模型预测精度的影响。采用决定系数及平均绝对误差等5种统计指标对模型预测结果进行评价,并将其与现有模型进行对比分析。研究结果表明:原始数据和新数据组合的输入形式对应的模型具有最高的预测精度,因此在模型输入参数的选择上不能仅考虑原始数据或者新数据;与其他研究人员所提模型相比,本文所提模型预测精度更高,其决定系数为0.893,平均绝对误差等指标均在0.35以下。      

基于深度学习的RC梁集中塑性铰模型参数研究

集中塑性铰模型常被用于基于构件的结构弹塑性分析,计算精度依赖于模型参数的选取,但经验公式难以表征构件受力特性与模型参数的复杂非线性关系。该研究收集低周往复加载RC梁试验数据。建立构件试验数据库,采用捏拢型(pinch Ibarra-Medina-Krawinkler,Pinch-IMK)本构建立基于深度学习的RC梁构件集中塑性铰模型参数预测模型。基于试验数据对三折线骨架特征点参数、本构滞回参数进行参数辨识,得到182组骨架特征点参数数据和91组滞回参数数据;以构件特征参数为输入,以骨架特征点参数、滞回参数为输出,建立Pinch-IMK集中塑性铰RC梁构件参数深度学习预测模型HDLM。将HDLM预测骨架特征点参数与截面分析及现有经验公式等方法的计算结果作对比,可见HDLM预测结果有更高的精度;将基于HDLM预测参数计算的滞回曲线与基于经验公式的IMK模型计算结果进行对比,可见HDLM预测滞回曲线更为准确,能够较好地表现RC梁的强度退化、刚度退化和捏拢效应。     

基于遗传神经网络的履带行驶系统载荷识别方法

针对煤矿掘进机器人履带行驶系统工作环境恶劣,载荷无法直接有效获取这一工程实际问题,提出了基于遗传神经网络的振动信号载荷识别方法。构建了遗传算法(GA)优化BP(back propagation)神经网络载荷识别模型,采用路试法试验采集了履带小车的5组振动加速度数据和单组应力载荷数据,探讨路面不平度频率和驱动轮啮频等对履带车振动和应力载荷的影响规律;借助快速傅里叶变换(FFT)对原始应力载荷数据进行去噪处理,依据履带小车行驶平顺性指标,利用sym8小波函数对振动加速度信号进行5层特征提取以提高载荷识别的精度,然后将5组小波变换分解的加速度数据和滤波后的应力载荷数据分别作为GA-BP神经网络的输入和输出进行训练及验证,揭示了履带行驶系统运动过程中振动与应力载荷之间的关系。研究结果表明,路面不平度频率、驱动轮啮频及转频为小车振动的主要频率成分,路面不平度引起的振动频率为13.765 Hz,驱动轮啮频为68.25 Hz,转频为3.25 Hz。多组试验得到的BP神经网络最佳隐含层神经元数为63,GA-BP神经网络识别的应力载荷与期望应力载荷具有较高吻合度,相对误差为4.5%,验证了该方法的有效性...     

改进MDSMOTE与PSO-SVM在汽车组合仪表分类预测中的应用

汽车组合仪表生产过程中质检项目多且检测时间长,这在一定程度上制约了其生产效率的进一步提升。为此,提出一种基于改进最远点合成少数类过采样技术（max distance synthetic minority over-sampling technique,MDSMOTE）的支持向量机（support vector machine, SVM）分类预测方法。首先,结合专家经验对汽车组合仪表的原始生产数据进行特征筛选,并在MDSMOTE中引入类不平衡率I_R,以对所筛选的特征数据进行扩充;然后,利用粒子群优化（particle swarm optimization, PSO）算法对SVM的误差惩罚因子C和核函数参数γ进行优化;最后,建立优化的SVM分类预测模型,并对汽车组合仪表进行分类。通过与其他分类预测模型在不同数据集上的预测结果进行对比可知,基于改进MDSMOTE的SVM分类预测模型的准确率、F值和几何平均值等评价指标均优于其他模型。所提出方法在汽车仪表产品分类上表现出较强的泛化能力和稳定性,可为仪表制造企业生产效率的提升提供有效参考。     

地铁盾构孤石预爆破破碎范围计算方法

在沿海地铁盾构掘进孤石爆破预处理施工中,为能更好的描述符合现场实际情况的破碎效果,对影响孤石爆破破碎的炮孔内不耦合介质进行了初步探讨。利用MISES强度准则,根据爆炸动力学理论,结合施工过程中炮孔柱形装药地下水以及上部空气垫层的影响,给出了爆破破碎范围的理论计算公式。依据厦门地铁盾构隧道施工现场的爆破参数进行了计算,计算结果与相关文献资料、现场实验结果进行比较分析,验证了现场爆破参数设计的合理性,证明了理论公式的可行性。可为地铁盾构施工孤石预爆破及类似岩石爆破问题的参数设计提供理论参考。     

地铁盾构孤石预爆破破碎范围计算方法

在沿海地铁盾构掘进孤石爆破预处理施工中,为能更好的描述符合现场实际情况的破碎效果,对影响孤石爆破破碎的炮孔内不耦合介质进行了初步探讨。利用MISES强度准则,根据爆炸动力学理论,结合施工过程中炮孔柱形装药地下水以及上部空气垫层的影响,给出了爆破破碎范围的理论计算公式。依据厦门地铁盾构隧道施工现场的爆破参数进行了计算,计算结果与相关文献资料、现场实验结果进行比较分析,验证了现场爆破参数设计的合理性,证明了理论公式的可行性。可为地铁盾构施工孤石预爆破及类似岩石爆破问题的参数设计提供理论参考。