限于環(huán)境、地形和地質(zhì)條件,從工期、造價和技術進步三個方面考慮,TBM(Tunnel Boring Machine)工法是深埋長大隧道施工的首要選擇。在復雜地質(zhì)條件下,突涌水、軟巖大變形、斷層破碎帶、巖爆等不良地質(zhì)會影響TBM工法的適用性,因此TBM工法能否適用需要對TBM的適應性進行評價。由于目前TBM的選型及掘進適應性評價還缺乏系統(tǒng)理論和量化分析方法,因此開展復雜地質(zhì)條件下TBM選型及掘進適應性評價研究,已成為TBM工法應用中亟待解決的重大課題。本文在國內(nèi)外相關研究的基礎上,綜合采用模糊數(shù)學、數(shù)理統(tǒng)計、人工智能、計算機編程等方法對復雜地質(zhì)條件下TBM的選型及掘進適應性評價開展系統(tǒng)和深入的研究,主要工作和研究成果如下:(1)基于模糊數(shù)學理論,給出了 TBM系統(tǒng)適應度(含綜合適應度)的定義和確定方法,建議了TBM適應性評價的分級標準;將模糊數(shù)學理論和智能決策設計理論相結合,提出了基于模糊多智能體與案例推理的TBM選型及掘進適應性評價分析方法;將基于模糊多智能體和案例推理的TBM選型及掘進適應性評價方法相結合,構建了基于人工智能的TBM選型及掘進適應性評價決策支持系統(tǒng)IEDSS-TBMSAT(Integrated evaluation decision support system-TBM selection and tunneling)的體系框架及結構。(2)選取了影響TBM選型及掘進適應性的主要因素,基于模糊數(shù)學分析方法,構建了TBM選型及掘進適應性評價指標及體系,確定了各個評價指標的隸屬函數(shù)。采用所編寫的權重輔助計算程序,確定了三種TBM機型選型及掘進適應性評價指標的權重�；谒@取的TBM選型及掘進知識,構建了TBM適應性評價的決策知識庫和評價指標知識推理樹。(3)基于案例推理CBR(Case-Based Reasoning)方法,提出了IEDSS-TBMSAT中案例推理模塊(CBR模塊)的結構、功能設計及評價決策流程,開發(fā)了相應的分析與計算程序。(4)根據(jù)TBM適應性評價的功能需求和評價決策的目標要求,確定了IEDSS-TBMSAT的總體構架及各組成模塊的功能,設計了 IEDSS-TBMSAT的評價決策流程、決策支持系統(tǒng)模型及相關的知識庫、數(shù)據(jù)庫和案例庫,采用Java語言編程開發(fā)了IEDSS-TBMSAT。(5)采用實際TBM工程案例對本文開發(fā)的IEDSS-TBMSAT進行了驗證,所推薦的TBM機型合理、掘進適應性評價結果與工程實際相符,表明了IEDSS-TBMSAT的可行性和有效性。另外,適應性評價目標案例與源案例的評價結果與相似度呈正相關關系,說明IEDSS-TBMSAT具備了初步的自學習能力。綜上所述,IEDSS-TBMSAT可用于復雜地質(zhì)條件下TBM的選型及掘進適應性的量化評價,具有較好的工程實用價值。
【學位單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U455
【部分圖文】：

ＴＢＭ選型涉及到很多因素的影響，包括自然環(huán)境、施工條件、人文、經(jīng)濟、逡逑機械等。采用ＴＢＭ施工，合理選型是工程成功的關鍵。如１９８５邋￣邋１９９２天生橋二逡逑級水電站引水隧洞工程使用了美國羅賓斯公司制造的開敞式ＴＢＭ，直徑為１０．８邋ｍ，逡逑由于選型與地質(zhì)不適應，且設備故障率較高，進度較低，平均月進尺僅６５邋ｍ［１９］；逡逑１９９１？２００３印度ＤｕｌＨａｓｔｉ水電工程引水隧洞采用開敞式ＴＢＭ，穿越斷層破碎帶中逡逑ＴＢＭ被卡８個月，機器損毀。穿過不良地質(zhì)段，ＴＢＭ花費了邋２０多個月［２（）］。為此，逡逑為了提高ＴＢＭ的選型適應性，國內(nèi)外學者進行了大量的研究。逡逑Ｓｈａｈｒｉａｒ等［２１］討論了基于巖土風險最小化的ＴＢＭ選型問題，應用決策樹決策逡逑理論提出了一種新的方法，認為在危害處理前后具備最小的風險等級的ＴＢＭ機型逡逑才是最優(yōu)機型。并對Ｎｏｓｏｕｄ輸水隧道的選型進行評價，驗證了該方法的有效性。逡逑Ｂｉｅｎｉａｗｓｋｉ等［２２］基于西班牙和埃塞俄比亞大量隧道數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，逡逑建立了邋ＴＢＭ選型的具體標準。Ｈａｍｉｄｉ等［２３］為了解決地質(zhì)和巖土參數(shù)的不確定性逡逑問題，討論了一種有效的決策方法一模糊層次分析方法，可以預先考慮地層條件逡逑與不同標準的ＴＢＭ選型適應性。逡逑［２４］

逑１．４研究技術路線逡逑基于上述的研宄內(nèi)容，建立了論文的研究技術路線（圖１－４）。逡逑基于人工智能的ＴＢＭ選型及掘進適應性評價方法與決策支持系統(tǒng)研宄逡逑＿邐＿，，邐■邐｜邋ｒ邐■邋Ｉ逡逑ｉＩ科學Ｉｉ邋｜邐｜研宄內(nèi)容｜邐１１｜邋ｍ％邋Ｉ；逡逑Ｉ邋問題；Ｉ邋ｒ邐ｒ邋－邐－一－…邐，＾邋方法邋Ｉ逡逑：邐；；；邐國內(nèi)外ＴＢＭ選型及掘進適應性相關資料調(diào)研邐ｉｄ邐：逡逑ｉ邋ｊ邋；邐｜邐邐邋；邋；邋；邐；逡逑ｉ邋ｉ邋ｉ邋￣￣￣＊￣￣——＾——￣＾￣邋￣＾￣邋：邋

邐北京交通大學博士學位論文邐逡逑２．１．２評價指標的權重逡逑評價指標的權重采用層次分析法（Ａｎａｌｙｔｉｃ邋Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ邋Ｐｒｏｃｅｓｓ，邋ＡＨＰ）確定。逡逑ＡＨＰ是一種定量分析與定性分析相結合的多目標決策分析方法，它把數(shù)學處理與逡逑人的經(jīng)驗和主觀判斷相結合，能夠有效地分析目標準則體系層次間的非序列關系逡逑和綜合測度評價的判斷和決策［１１４］。確定評價指標權重的方法如下。逡逑（１）評價指標層次化逡逑根據(jù)要達到的評價目標，按照評價指標間的相互影響以及隸屬關系，將指標逡逑層次的遞階由高到低分為目標層、準則層和指標層（圖２－１），其中上一層次指標逡逑對下一層次指標起支配作用。逡逑

本文編號：2829222