TBM施工地质工作方法的探讨

在万家寨引黄工程隧洞施工中，由于TBM自身与施工方法的原因，地质工程师很难直接或全面地观察到洞室围岩体的地质情况，笔者通过在这种特殊条件下的施工实践，探索出了一套如何准确完整地做好施工地质记录和描述，以及对不良地质现象，如断层构造带和裂隙发育带、软弱夹层及石膏夹层、地下水、溶洞等的判别方法，从而为隧洞施工中围岩类别的确定提供了重要的划分依据，对指导施工支护衬砌，确保洞室安全与稳定有一定的实用价值。     

Real-time prediction of rock mass classification based on TBM operation big data and stacking technique of ensemble learning

Real-time prediction of the rock mass class in front of the tunnel face is essential for the adaptive adjustment of tunnel boring machines(TBMs).During the TBM tunnelling process,a large number of operation data are generated,reflecting the interaction between the TBM system and surrounding rock,and these data can be used to evaluate the rock mass quality.This study proposed a stacking ensemble classifier for the real-time prediction of the rock mass classification using TBM operation data.Based on the Songhua River water conveyance project,a total of 7538 TBM tunnelling cycles and the corresponding rock mass classes are obtained after data preprocessing.Then,through the tree-based feature selection method,10 key TBM operation parameters are selected,and the mean values of the 10 selected features in the stable phase after removing outliers are calculated as the inputs of classifiers.The preprocessed data are randomly divided into the training set(90%)and test set(10%)using simple random sampling.Besides stacking ensemble classifier,seven individual classifiers are established as the comparison.These classifiers include support vector machine(SVM),k-nearest neighbors(KNN),random forest(RF),gradient boosting decision tree(GBDT),decision tree(DT),logistic regression(LR)and multilayer perceptron(MLP),where the hyper-parameters of each classifier are optimised using the grid search method.The prediction results show that the stacking ensemble classifier has a better performance than individual classifiers,and it shows a more powerful learning and generalisation ability for small and imbalanced samples.Additionally,a relative balance training set is obtained by the synthetic minority oversampling technique(SMOTE),and the influence of sample imbalance on the prediction performance is discussed.     

弹道导弹被动段拦截时间窗口建模与仿真

随着反导武器装备的发展,反导区域已经从TBM再入段延伸到整个被动段,选择恰当的拦截发射时机直接影响着被动段反导的作战效果.对拦截时间窗口进行了数学描述;分别建立了TBM被动段的弹道模型和拦截弹的弹道模型;根据攻防双方的特性,给出了计算拦截时间窗口的判断条件及算法;通过算例,计算得出了某型拦截弹拦截不同射程的TBM时所对应的拦截时间窗口,分析结果表明,当拦截弹战技指标一定时,TBM的射程与拦截时间窗口有很大关系.     

空地联合反TBM预警的任务分配优化

为有效利用预警资源,对空地联合反TBM预警的任务分配问题展开深入研究,提出任务分配的准则,建立任务分配的决策模型,并结合空地联合反TBM预警任务的实际,给出基于任务分解和粒子群算法的求解算法。仿真结果表明,该优化方法符合反TBM预警的实际,能较好地解决空地联合反TBM预警的任务分配问题。     

基于岩碴粒径分布规律的TBM破岩效率分析

岩碴的形状、大小及其粒径分布规律是综合反映TBM破岩效率的重要指标,也是TBM掘进参数与岩石性质的重要联系。根据盘形滚刀破岩机制,对TBM掘进岩碴进行了现场量测和筛分试验,获得了TBM岩碴尺寸特征和粒径分布规律。在此基础上,对实测岩碴尺寸和粒径分布数据进行了统计分析和理论分布函数拟合。分析了粗糙度指数与岩石强度、岩石耐磨性的关系,探讨了不同围岩等级下粗糙度指数随掘进推力的变化规律。研究结果表明:①片状岩碴的长轴与短轴之比约为1.5,而长轴与厚度之比则差别较大,其长轴、短轴和厚度均服从正态分布;②不同岩性条件下岩碴粒径分布均符合Rosin–Rammler函数分布;③岩碴粗糙度指数越大,TBM破岩效率越高;硬岩条件下岩碴粗糙度指数随单轴饱和抗压强度增大而减小,而中硬—软岩条件下则相反;④无论是软岩还是硬岩,岩碴粗糙度指数随岩石耐磨性增大而减小,岩石耐磨性越强,TBM破岩效率越低;⑤TBM破岩效率与围岩等级密切相关,可根据现场实测岩碴粒径分布规律,确定Ⅱ级和Ⅲ级围岩条件下TBM破岩效率最佳时的掘进推力区间。     

智能科学技术在反导系统中的应用综述

介绍了智能科学技术基本概念和研究领域;讨论了反导系统的基本组成、功能和特性;分析了反导系统对智能科学技术的需求;提出了智能科学技术在反导系统中的应用方式、方法和范围;给出了美、俄等发达国家反导系统中智能科学技术应用的情况;最后对智能科学技术在反导系统中的应用与发展进行了展望.     

深埋隧洞TBM掘进微震实时监测与特征分析

 针对深埋硬岩隧洞TBM掘进过程中开展微震实时监测存在的困难与不足,对现有微震监测技术进行优化与改进,并在锦屏II级水电站3#引水隧洞TBM施工洞段开展微震实时监测。监测结果表明：(1) TBM施工环境噪音复杂,但主要噪音特征明显,可通过建议的滤波方法有效滤除。(2) 围岩的微震活动和TBM掘进及掘进速率具有明显的关系,TBM掘进速率增加,围岩微震明显活跃;TBM掘进速率降低,围岩的微震活动明显降低;微震平静期发生在TBM检修期间,最活跃期发生在TBM检修后掘进4～6 h。(3) 一些岩爆发生前,微震事件和能量释放在空间上由随机离散状态变得相对集中,在时间上微震事件的数量和能量有一个迅速增加的趋势;视体积有突增趋势,能量指数有突然下降迹象。(4) 在深埋隧洞TBM掘进过程中进行微震实时监测,可以获得岩爆发生前的有效微震信息,获得岩爆发生前微震活动的演化特征与规律,为岩爆的发生提供较为准确的预警信息。因此,通过微震监测预测预报深埋隧洞TBM掘进过程中岩爆的发生是可行的。     

Ф14.93m泥水平衡盾构穿越乙烯管施工技术研究

以虹梅南路~金海路通道西线隧道为工程背景,从切口压力、掘进速度与盾构姿态、盾构推力与刀盘扭矩、注浆压力与注浆量、进排泥流量和泥水指标等参数管理和现场监测等方面,探讨了Ф14.93m泥水平衡盾构穿越Φ273mm乙烯管沉降控制施工技术,为类似工程提供了参考。     

双护盾TBM施工隧洞围岩分类方法及应用

针对引水隧洞围岩,在现有规范关于隧洞围岩分类基础上,提出了围岩分类新方法,综合考虑TBM掘进机掘进参数变化、围岩与护盾(管片)之间的间隙、出渣量、弃渣的块径、渣块形状、百分量、渣中刀具破岩新鲜面与围岩中结构面的比例、渣中软硬岩比例等因素,应用于达坂引水隧洞的围岩分类,所提出的方法具有重要的工程应用价值。     

TBM施工隧洞溶洞处理相关技术探讨

在长隧洞施工中使用掘进机(简称TBM)具有诸多优点,但在岩溶洞段,溶洞的处理是个十分棘手的问题,还没有较成熟的技术和经验,一般在掘进过程中先临时加固,待通过后再进行永久加固处理.为此,介绍了引黄工程国际Ⅰ,Ⅱ标段岩溶段的技术处理方法.