本文關鍵詞： 地下洞室群 施工專家系統(tǒng) 物聯(lián)網 貝葉斯 耦合實時仿真 動態(tài)預警 綜合評價　出處：《天津大學》2013年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：地下洞室群施工是一項復雜的系統(tǒng)工程，會受到各種復雜天然地質狀況等諸多未知因素的影響。針對地下洞室群施工過程的隨機性、突發(fā)性、不確定性和經驗性強等特點，本文引入物聯(lián)網等先進的技術與方法，從信息采集、工程進度、工程安全、工程預警四個主要方面對地下洞室群施工過程開展了系統(tǒng)地分析研究，研發(fā)基于物聯(lián)網技術的地下洞室群施工專家信息系統(tǒng)。本文主要研究內容和成果如下： （1）基于物聯(lián)網技術，給出了地下洞室群各種施工信息基于物聯(lián)網的實時采集建設方案，搭建了地下洞室群施工信息實時采集平臺。 本文首次將物聯(lián)網技術應用到地下洞室群施工信息采集中，結合地下洞室群施工過程中產生各類信息的各自特點，建立三種不同的信息采集方式，實現地下洞室群施工過程中信息的無線實時采集，彌補了目前地下洞室群施工信息采集中信息采集過程復雜、時效性差等不足之處，為地下洞室群施工過程中科學管理與決策提供即時的數據信息保障。 （2）提出了基于貝葉斯理論的地下洞室群時變施工進度風險預測方法，同時結合施工進度風險控制理念，研發(fā)了基于貝葉斯理論的地下洞室群施工進度風險實時控制專家系統(tǒng)。 本文將貝葉斯理論與實時仿真技術同時引入到地下洞室群施工進度預測中，建立了基于貝葉斯理論的地下洞室群時變施工進度風險預測方法。該方法將工序單位工作量施工時間的均值和方差視為隨機變量，利用現場采集到的實際施工記錄信息，不斷修正和改進正在施工工序剩余工作時間和未施工工序工作時間的預測概率分布，同時結合柔性網絡計劃仿真方法實現對工程后期整體施工進度的完工風險預測。基于本文方法得到的施工進度預測結果更加貼近工程實際，對于地下洞室群施工進度概率預測方法的發(fā)展起到了一定的推動作用。 （3）給出了適用于實時仿真的數值模型建立方法，建立實際施工狀態(tài)與數值模型模擬狀態(tài)的實時映射關系，提出了基于數值模擬技術的地下洞室群施工結構安全實時數值仿真方法。 本文通過對地下洞室群實際施工狀態(tài)與施工數值模擬狀態(tài)的深入分析，給出各自所包含的主要要素，并引入數學中集合的概念，建立了兩個狀態(tài)之間的實時動態(tài)映射關系，完成了實際施工進度、突發(fā)不良地質及支護措施在大尺度精細化數值模型上的實時、自動化映射模擬，實現了地下洞室群施工過程中結構安全的實時數值仿真，為現場工程師進行指揮決策提供了重要的參考依據。 （4）將（2）、（3）兩個創(chuàng)新點進行融合，提出了地下洞室群施工期結構安全與進度耦合實時仿真方法，研發(fā)了基于結構安全與進度耦合實時仿真的地下洞室群施工突發(fā)不良地質處理措施專家系統(tǒng)。 大型地下洞室群施工安全與進度受突發(fā)不良地質狀況影響較大，實時確定不良地質對施工結構安全與進度的綜合影響具有重要工程意義。本文將突發(fā)不良地質狀況映射到數值模型上，根據實時數值仿真結果對不良地質段施工的結構安全性進行預測評估，對不滿足安全要求的施工狀態(tài)提出相應的處理措施，并對處理效果進行實時仿真預測，將確定的處理措施以施工參數的形式反饋給施工進度控制系統(tǒng)，實時評價處理措施對總體施工進度的影響。該系統(tǒng)實現了地下工程安全施工與進度控制的現場辦公一體化，為地下工程現場施工的安全與進度控制提供了技術支持。 （5）基于強度折減的思想，結合（3）中的實時數值仿真方法，提出了基于實時數值仿真的地下洞室群施工期圍巖劣化損傷折減計算方法，該方法能夠給出施工期某一施工狀態(tài)下的圍巖變形動態(tài)預警指標及標準，實現了施工期動態(tài)安全預警。 針對開挖擾動會導致圍巖內部產生劣化損傷區(qū)的事實，本文引入邊坡開挖中常用的強度折減法的計算思想，提出了基于實時數值仿真的施工期圍巖劣化損失折減計算方法。該方法利用屈服接近度指標劃定圍巖劣化損失區(qū)的范圍，每次只對劣化損傷區(qū)內的指定參數進行折減，直到數值計算不收斂為止，得到某施工狀態(tài)下圍巖變形與折減系數關系曲線；通過對曲線劃分為勻速、加速和破壞三個變形過程，利用三段的分界值建立該開挖狀態(tài)下的動態(tài)預警標準，進而實現了地下洞室群施工期的動態(tài)安全預警。 （6）基于多層次模糊綜合評價方法，提出了基于實測性態(tài)的地下洞室群安全性綜合評價方法。 本文基于對地下洞室群安全監(jiān)測設計進行了深入分析與廣泛調研，建立了基于實測信息的地下洞室群安全評價結構體系，采用層次分析法和專家打分法確定評價指標權重；然后通過混合使用 乘與取大算子M（·，，∨）‖和 乘與和算子M（·，+）‖兩種算子，對模糊綜合評價方法的權重向量與模糊關系矩陣的合成進行改進，充分考慮斷面最危險區(qū)域對整體安全性評價結果的重要性，將不穩(wěn)定危險因素更好的向上層傳遞，使得最終的結構穩(wěn)定性評判結果更加真實可信。此方法也為地下洞室群整體安全性評價提供一個新的思路。 （7）綜上，研發(fā)了基于物聯(lián)網的地下洞室群施工專家信息系統(tǒng)，并對其它輔助功能進行簡要展示。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TP391.44;TN929.5;TU94

【參考文獻】

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本文編號：1530512