孟陆波[1]2004年在《公路隧道信息化施工与计算机辅助决策系统研究》文中指出随着我国高等级公路的不断发展，公路隧道在公路建设中的地位愈来愈重要。为适应公路建设新形势，不断发展和提高公路建设的技术水平，吸取国内外公路隧道建设经验，结合国内公路隧道建设实际，将公路隧道建设提高到理论—经验—信息资料与计算机技术相结合的综合集成定量化水平是十分有意义的。 本文对如何实现公路隧道信息化施工与计算机辅助决策进行了系统研究： 首先归纳、总结传统信息化施工的理论和方法，阐述信息化施工的原理和方法。介绍监控量测的项目、手段和方法，以及量测数据的分析处理和反馈应用。并且，本文拓展了传统信息化施工的内涵，将施工地质跟踪调查与测试、围岩分类、高地应力判别和岩爆预测也纳入了信息化施工范畴。 在此基础之上，运用软件工程技术提出了公路隧道信息化施工与计算机辅助决策系统的总体思路，并对此系统进行了详细设计。同时，利用数据库技术与软件工程技术，开发了此软件系统(Tunnel-CAS)。该系统集围岩类别智能判别、围岩应力分析与预测、围岩变形分析与预测和围岩支护结构安全性判别四大功能于一体，具有友好的用户界面。 最后以鹧鸪山公路隧道为例，从围岩类别智能判别、高地应力判别、围岩变形分析和支护结构受力分析四方面应用本系统进行分析，取得了较好的应用效果。表明本软件系统基本满足了公路隧道信息化施工的要求，具有方便和实用等优点。
方昱[2]2016年在《山岭隧道动态设计与施工智能辅助决策系统研究》文中进行了进一步梳理新奥法目前仍然是山岭隧道施工的主要工法,该法以围岩分级为工程类比的桥梁,然后依据施工中的监测信息,及时调整初步设计,形成动态信息化施工。合理的岩体质量分级对于制定隧道工程设计和施工方案是十分重要的。钻爆施工参数的选择不仅关系到隧道围岩及支护结构的稳定性,也影响到施工进度和费用。如何优化爆破工艺参数,同时有效地保证围岩的稳定,是目前钻爆法隧道施工中亟待解决的关键技术问题。在隧道施工监控量测过程中,手工管理大量的监测数据,既容易丢失数据,且不便于生成各种曲线,并对围岩和支护结构的变化情况进行分析,施工过程中围岩变形的时空效应难以评估,从而缺乏判断围岩稳定性的科学依据。论文针对现阶段长大隧道施工存在的以上问题,结合安徽省绩(溪)-黄(山)高速公路佛岭长大隧道施工,采用现场测试、室内试验、理论分析和数值模拟的综合研究手段,并引入人工智能技术,对隧道施工期围岩现场分级、光爆工艺参数优化和监控量测信息管理展开深入研究,最终将研究成果集成化,开发隧道施工智能辅助决策系统可视化软件,为今后公路隧道动态设计和信息化施工提供借鉴指导。论文取得了以下创新性成果：1.以国标BQ围岩分级方法为依据,提出了适应现场施工的隧道围岩快速分级指标及各指标的简便测试方法,引入进化支持向量回归理论,建立了围岩级别与分级指标之间的非线性数学模型；2.采用粒子群优化(PSO)算法优化指数函数、双曲线函数和对数函数的回归系数,实现了任意监测数据的自动拟合,并采用PSO与BP神经网络耦合算法建立围岩变形与时间之间的非线性智能模型,以进行围岩变形的超前预报；引入有限单元法,通过对关键点围岩压力监测数据的连续插值,采用荷载-结构模型计算初期支护结构内力以进行初期支护稳定性判断：3.提出了隧道工程施工光爆参数优化的有约束多目标规划数学模型,即光爆参数优化是在保证爆破后围岩稳定(约束条件)的前提下,达到围岩松动范围和超欠挖量的最小化,并依据现代优化理论提出了相应的求解算法；4.引入粒子群优化(PSO)与BP神经元耦合算法,在现场光爆实验及动力有限元模拟的基础上对上述有约束多目标规划问题进行了求解；5.采用可视化编程技术,开发隧道施工围岩快速分级和爆参数最优化模块,并集成到一个系统,开发完成了智能化和自动化程度高的集成软件《公路隧道施工智能辅助决策系统》,并在佛岭隧道、宁绩高速公路隧道群施工中得到成功应用。
孟陆波, 李天斌, 李永林, 牟力[3]2005年在《公路隧道信息化施工与计算机辅助决策系统研究》文中研究指明结合公路隧道建设实例,通过需求分析,提出了公路隧道信息化施工与计算机辅助决策系统的总体思路。利用数据库技术与软件工程技术,对此系统进行了详细设计,并开发了此软件系(Tunnel-CAS)。该软件系统集围岩类别智能判别、围岩应力分析与预测、围岩变形分析与预测和围岩支护结构安全性判别四大功能于一体,具有友好的用户界面。
姜锡宸[4]2015年在《公路隧道信息化施工网络平台研究及应用》文中指出伴随大量隧道及地下工程的建设,隧道工程的理论和方法不断进步,以及科学技术的不断发展,人们逐渐认识到工程地质勘察、设计和施工形成系统化、信息化一体的思想非常重要。只有实时获得反映隧道围岩整体稳定状态的各种信息,并及时分析、处理与反馈,才能真正反映隧道工程开挖过程的动态变化,体现其“信息化”的特点。新奥法诞生以来岩土理论及量测技术、数据库管理技术、计算机辅助设计等方面的发展,使隧道施工跨入了“信息化”时代。同时,随着互联网技术的迅猛发展,将互联网技术融入隧道信息化施工中也是一个必然的发展趋势。本文选取公路隧道信息化施工进行研究,通过PHP编程语言、Mysql数据库将公路隧道围岩动态分级、监控量测动态分析、超前地质综合预报分析与Web技术结合,研发了公路隧道信息化施工网络平台。该平台可使参建隧道工程的业主、设计、专家、监理等及时掌握隧道现场的围岩信息与平台及时分析及时发布的分析结果,从而为围岩支护结构的调整和设计的修改提供有力的依据,起到指导隧道施工和优化施工方案的作用。通过研究,本文主要获得以下研究成果:(1)通过对隧道现场施工情况的调研,结合隧道建设业主单位的意见,初步构建了公路隧道围岩信息化施工网络平台的整体框架,确定了平台的主要用户、信息管理流程以及信息分析功能等,实现了参建隧道中不同工作岗位的技术人员可以在同一个平台进行信息交流,从而使不在现场的用户及时掌握隧道现场的施工信息。(2)运用Mysql数据库管理系统建立了隧道基础信息数据库、掌子面地质素面信息数据库、监控量测信息数据库、超前预报信息数据库,从而可以使施工单位、监控量测单位、超前预报单位将信息录入隧道信息化施工网络平台,进而也方便了其他参建隧道的单位不受距离的限制及时查阅相关信息。(3)研究了国内外隧道围岩分级的方法,确定采用定性与定量相结合的方法判别围岩级别。定量分级参照公路隧道设计规范BQ法;定性分级应用机器学习课程的支持向量机,并建立了支持向量机智能围岩分级的数学模型。通过平台对“5+20”个隧道掌子面围岩级别判别,直接说明了平台无论采用定量分级的方法还是定性分级的方法对围岩判别都能满足智能判断围岩级别的要求,从而能够为隧道施工的设计变更提供支持。(4)研究隧道监控量测的必测项目和选测项目,确定了监控量测动态分析的两个内容,一是选择拱顶下沉和周边收敛两个监测项目,采用常规线性回归分析的方法对监测数据进行分析,实现自动生成时间-周边收敛累计位移曲线图、时间-周边收敛累计位移速率曲线图、时间-拱顶下沉位移速率曲线图、时间-拱顶下沉位移速率曲线图,预测最终位移变形量、二次衬砌的时间,并通过位移、速率、加速度的变化情况判断围岩的稳定性。二是在平台上设置预警值,对围岩的稳定性进行预警,如监测位移超过预警值,平台将自动发送相关短信给相关用户。(5)在超前地质预报技术方面,主要研究了TSP、地质雷达、瞬变电磁超前预报技术的原理和探测隧道不良地质的典型案例,确定了预测掌子面前方地质情况的预测参数,并通过预测参数建立了不良地质预测分析表,从而对掌子面前方的岩体完整情况、节理裂隙发育程度、地下水发育程度进行智能预测。(6)平台依据隧道超前综合预报方法体系以及前人对常见隧道不良地质的综合预报方法和工作流程的研究,针对隧道信息化施工平台设计出相应不良地质的工作流程。确定在TSP、地质雷达、瞬变电磁超前预报信息以及隧道设计基础信息和掌子面地质素描信息中选取相关的地质参数和物探成果参数作为预测断层破碎带、破碎岩体、岩体富水情况、溶洞、软弱岩体的参数,并采用支持向量机建立了常见隧道不良地质的综合预报模型。
许勇[5]2008年在《隧道超前地质预报计算机辅助系统初步开发》文中提出隧道工程是一种典型的地质工程,详细查明基本地质条件和地质灾害的发育情况是隧道的安全快速施工重要保障。随着高等级公路及铁路隧道的不断发展,对超前地质预报的准确性和实时性都提出了更高的要求。为适应公路隧道发展的新形势,提高超前地质预报的信息化水平和智能化水平,充分借鉴以往的经验和教训,在广泛收集各类超前预报方法和地质灾害预报方法的基础上,开发了一套针对隧道地质灾害超前地质预报的辅助决策系统。论文的主要研究内容及研究成果可以概括为以下几方面:1.详细讨论了隧道中常用的超前预报方法,分析了每种方法所需要的数据及能够预报的内容,在此基础上实现了对超前地质预报资料的计算机管理;2.讨论了岩性、断层破碎带和地下水预报常用的方法以及每种方法所需要的数据,开发了针对这叁种基本地质条件的辅助决策模块,可以帮助用户更快更好的进行超前预报;3.通过定性和定量两种方法相结合的形式,来对岩爆进行综合预测。详细讨论了岩爆预测常用的方法,采用应力强度比和Wet指标这两种常用的岩爆预测方法对岩爆进行定量预测。在综合考虑岩石坚硬程度、岩体结构、地应力、地下水、地质构造和工程布置这6个因素的基础上,参考前人对岩爆分类的研究,开发了岩爆预测专家系统;4.建立了地质分析预测和监控量测相结合的大变形综合预报系统,首先讨论了大变形的特点及发生机制,在前人大变形分类研究的基础上,采用定性分析的方式,综合考虑多种因素,预测不良地质条件的组合会产生何种类型的大变形,在此基础上,通过对监控量测数据的处理,采用壁面位移、壁面位移速度和壁面位移加速度叁个参数,对大变形的发展趋势做出预测,便于用户提早采取措施,控制大变形的发展。
孟陆坡, 李天斌, 李永林, 牟力[6]2005年在《公路隧道信息化施工与计算机辅助决策系统研究》文中认为结合公路隧道建设实例,通过需求分析,提出了公路隧道信息化施工与计算机辅助决策系统的总体思路。利用数据库技术与软件工程技术,对此系统进行了详细设计,并开发了此软件系统(Tunnel—CAS)。该软件系统集围岩类别智能判别、围岩应力分析与预测、围岩变形分析与预测和围岩支护结构安全性判别四大功能于一体,具有友好的用户界面。
孟陆波[7]2009年在《隧道超前地质预报技术与计算机辅助预报系统研究》文中认为隧道施工过程中,各类不同成因的不良地质和施工地质灾害常常成为制约隧道修建的最主要因素。因此,对掌子面前方的地质条件和可能的地质灾害开展超前地质预报,对确保隧道施工安全具有举足轻重的作用。本文采用工程地质、岩体力学、地球物理探测、数字图像识别、非线性科学理论、现代信息技术相结合的方法,从隧道不良地质超前预报、隧道施工地质灾害预测和隧道超前地质综合预报叁大方面对隧道超前地质预报技术进行深入研究,并最终开发了一套较为完善的隧道超前地质预报计算机辅助软件系统。论文取得的主要成果如下:(1)从TSP(Tunnel Seismic Prediction)、地质雷达(Ground Penetrating Radar)、瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Methods)、BEAM(Bore Tunnelling Electrical Ahead Monitoring)的探测原理出发,通过分析其探测隧道常见不良地质的典型案例,总结并提炼了TSP对空洞、断层破碎带、含水溶隙等不良地质的波形特征;地质雷达对完整岩体、破碎岩体、空洞、含水溶洞等不良地质的波形特征;瞬变电磁法对富水断层、干燥断层、富水溶洞、干燥溶洞、含水溶隙裂隙等不良地质以及不良地质组合和后方低阻体的响应特征;Beam对岩溶含水体、含水裂隙、充水断层带、无水断层等不良地质的响应特征。这些成果为建立超前地质预报解译标志、提高隧道超前地质预报精度奠定了良好基础。(2)探讨了数字图像模式识别技术在超前地质预报中的应用。通过地质雷达图像预处理,采用神经网络模式识别技术,探索地质雷达溶洞图像的智能识别,建立了智能识别二维地质雷达图像中由于含水小溶洞造成双曲线特征的神经网络模型,为识别地质雷达图像中的其它不良地质体提供了新途径。(3)探讨了岩爆与洞室形态和尺寸的关系。通过分析同一尺寸不同洞室形状、同一洞室形状不同尺寸下的岩爆强度,得到在其它影响因素相同条件下岩爆存在洞室尺寸和洞形效应。椭圆形洞(谐洞)对减少岩爆最有利,岩爆将随洞室开挖尺寸的增大而增强,但最终趋于一个稳定值。将这一成果应用于锦屏二级水电站引水隧洞和辅助洞的岩爆预测中,结果表明,在相同桩号、岩爆其它发生条件相似的条件下,引水隧洞中段的岩爆强度将比辅助洞提高半个等级。(4)在围岩大变形预测方面,提出了根据洞壁位移-时间观测曲线预测围岩失稳时间的方法。认为洞壁位移-时间观测曲线的拐点即为围岩失稳的时间,由此建立了多阶非线性回归预报模型,求解了围岩失稳时间的数学表达式,并利用最小二乘法,对监测数据进行拟合,求得预报模型的参数,即可预测围岩失稳的时间。该方法一般适用于围岩失稳的临短预报,其可靠程度取决于位移-时间观测曲线的连续性。(5)从预测隧道掌子面前方涌突水危险性角度出发,建立了隧道涌突水危险性的经验公式:α=Log 10 ((A1×A2)/(B1×B2)),其中a为一无量纲的涌突水危险性综合系数,A1为岩墙厚度,A2为岩墙强度,B1为富水情况,B2为水压条件,并从地层岩性、地质构造等地质指标和TSP、地质雷达、瞬变电磁等物探相关参数指标对地下水富集条件进行综合判断。通过实例验证表明,隧道涌突水危险性综合系数a基本能反映掌子面前方涌突水危险程度的高低。(6)提出了“以地质分析为核心,综合物探分析,洞内外结合、长短预测结合,物性参数互补”的综合预报原则,建立了隧道超前地质综合预报的工作体系。在此基础上,构建了隧道常见不良地质的综合预报方法和工作流程,并选取相关地质参数和物探成果参数,采用模糊神经网络技术,建立了隧道常见不良地质的综合预报模型。该综合预报体系在铜锣山隧道得到较好应用,为确保隧道施工安全提供了保障。(7)以工程地质、岩体力学、岩土工程监测、地球物理探测技术、图像识别技术为依据,采用人工神经网络技术、模糊-层次综合评判、模糊神经网络等非线性智能科学技术,利用数据库和软件工程技术,集成开发了隧道超前地质预报计算机辅助软件系统(TGP-CAS)。主要功能包括隧道基本地质条件预报、隧道施工地质灾害预报、地球物理超前探测预报、综合预报和查询等。国内几条长大深埋隧道的应用表明,该软件具有管理方便、预报精度较高的优点。
李星平[8]2008年在《隧道施工监控量测智能型信息管理与分析系统的研究》文中提出隧道施工现场监控量测是新奥法施工的重要组成部分,研制结合围岩分级与预警的监控数据处理软件符合隧道建设的实际需要,也是隧道信息化施工的发展方向。开发软件的目的主要在于辅助决策,提高监控量测效率,减轻监测人员劳动强度。1.对信息化施工的基本概念进行了阐述,对围岩分级与预警的基本原理和方法作了简单介绍,并对监控量测理论、监控量测项目及方法进行了较为细致的描述。2.对软件开发过程作了简单介绍。对软件进行了需求分析。同时确定了软件的功能范围。提供了软件的总体功能结构图、总技术路线图和各模块的技术路线图。3.介绍了图形可视化模块开发原理和过程。提出了开发图形模块先要建立一个图形基类,其它图形子类(如线、圆、结点、单元)都从它继承而来。4.详细介绍了软件使用的有限元网格划分算法,该算法合理有效,用户操作简单方便。5.对监控量测数据处理模块、围岩分级与预警模块的开发进行的详细的描述,首先进行功能需求分析,然后进行数据结构设计,制定操作界面,最后编制数据处理软件代码。6.通过对多个实际工程的应用,证明了软件规划和架构的有效性,同时也验证了程序数据处理流程的合理性。
吴连波[9]2008年在《隧道施工灾害计算机辅助决策系统研究》文中认为随着计算机科学技术的发展,我国的隧道工程建设也逐步用新奥法取代了传统的矿山法施工。新奥法信息化的动态设计施工技术也得到了很好的普及,但是对隧道工程施工中的各类灾害的防护与治理的信息化技术研究明显处于滞后现象。本论文通过研究总结现有公路隧道施工中出现的各类灾害包括常见的地质灾害和人为施工灾害的特点,提出公路隧道施工灾害危险性等级评估计算机辅助决策系统。利用较为成熟的数据库技术和软件工程技术,进行详细设计,开发了此系统。本论文的研究内容主要分为以下几个方面:一.总结归纳了各类常见隧道灾害对隧道施工的影响。针对我国公路隧道的特点,重点研究了岩溶、断层、坍方、岩爆、瓦斯与大变形等六个常见灾害的特点以及对隧道施工的影响。二.隧道灾害数据信息库理论的研究。通过数据库理论研究,建立E—R关系模型,再通过数据表结构来指导整个数据库的建立。即所有的隧道信息均与隧道名有着联系(隧道名作为主建),所有其它信息会随着隧道名的修改而变化。叁.量测项目数据回归分析研究。施工监测是地下工程施工中重要环节之一,通过监测把分析结果再反馈到设计与施工中去。通过对量测项目的选择,记录相应的量测数据,再进行量测回归分析,得出相应回归方程及误差极限,可以预测围岩的进一步的变形情况和灾害发展状况。四.灾害危险性等级评估分析方法研究。结合前人研究的成果,在此基础上提出评估分析方法。基于目前尚不能提供一个适用各类灾害统一的评估标准(灾害的发展状况不一,隧道的具体施工状况不一等原因引发),因此通过统计分析把隧道各类灾害中共性的数据作为分析评估标准。五.模糊理论在隧道施工灾害危险性等级评判中的应用。针对灾害影响因素的无法定性、定量的分析,而模糊理论中的层次分析法,很好的解决了因素问错综复杂的关系。通过具体工程实践证明,运用建立的多层次模糊综合评判模型对隧道灾害等级进行评判,具有客观性、准确性和有效性,能够为后期的灾害治理提供可靠的依据。
刘宗辉[10]2016年在《隧道地质综合超前预报辅助决策系统若干关键技术研究》文中进行了进一步梳理隧道超前地质预报作为隧道信息化施工重要组成部分,近年来在保障隧道安全施工方面的作用逐步得到认可。但隧道超前地质预报是一个复杂开放的巨系统,其涉及大量隧道地质知识、物探方法解译技术以及现场实际操作方法,要想实现目前业界普遍期望的效果,仍面临着许多挑战。本文采用理论分析、模型试验、现场试验、数值计算以及计算机编程等手段研究了隧道瞬变电磁法常见金属干扰规律及消除方法、探地雷达属性特征提取及典型岩溶不良地质目标识别技术、隧道宏观地质预报专家系统开发、基于证据理论的隧道地质预报多源信息融合方法四个方面关键技术,并最终在此基础上开发了隧道地质综合超前预报辅助决策系统软件。研究成果有助于完善隧道地质综合超前预报理论体系,为实现预报过程“信息化和智能化”提供理论依据和技术支持。本文的主要研究成果有:(1)采用室内物理模拟试验与现场探测试验相结合的方法,研究了隧道空间内开挖台车与钢拱架等金属体对瞬变电磁法探测结果干扰规律。引入电阻极限参数,提出了基于电阻极限的金属干扰消除及低阻地质异常快速近似反演方法。物理模型与现场应用实例反演结果表明,该方法能有效的剔除金属干扰,提高瞬变电磁法解译精度。(2)将属性分析技术引入到探地雷达隧道地质预报信号解译中,以物理模型试验及大量现场实际探测数据为基础研究探地雷达时域、频域及时频域叁类属性体与典型岩溶不良地质体之间的对应关系,并提出基于广义S变换及子波谱模拟的雷达波吸收衰减参数计算方法。建立了基于高斯机器学习方法的典型岩溶不良地质目标识别模型,该模型除了能对岩溶不良地质类别进行识别外,还能获得分类结果的具体概率,实现了探地雷达预报结果不确定性的定量化描述。(3)从隧道典型不良地质形成条件出发,运用工程地质力学理论、系统工程、统计分析及专家咨询等方法综合分析隧道宏观地质预报过程中涉及的各种地质因素,建立了断层破碎带、富水情况及岩溶发育情况叁种基本地质条件宏观预测指标体系。设计专家系统知识库和推理机,开发了基于专家系统工具CLIPS的宏观地质预报专家系统,将所开发的专家系统成功应用于实际工程,验证了系统可靠性。(4)根据目前隧道地质综合预报方法特点,引入D-S证据理论,建立了基于证据理论的隧道地质预报多源信息融合模型。该模型按“宏观预报→洞内地质分析→综合物探(长距离、短距离)”逐层逼近,将每一步获得的证据逐层迭加,使得不良地质信息越来越清晰,证据越来越充分,最后缩小到具体位置上,从而实现隧道洞身不良地质预测。以岭脚隧道左线综合地质预报实例说明该模型应用效果。(5)在前面研究基础上开发了隧道地质综合超前预报辅助决策系统软件,软件包括宏观地质预报、TEM金属干扰消除及低阻地质异常快速反演、GPR属性分析及典型岩溶不良地质体自动识别、基于证据理论的隧道地质综合预报以及数据管理系统五大模块。该软件属于预测与查询型软件系统,具有良好的人机交互界面,能帮助超前地质预报工作者从事隧道地质预报工作。
参考文献：
[1]. 公路隧道信息化施工与计算机辅助决策系统研究[D]. 孟陆波. 成都理工大学. 2004
[2]. 山岭隧道动态设计与施工智能辅助决策系统研究[D]. 方昱. 北京交通大学. 2016
[3]. 公路隧道信息化施工与计算机辅助决策系统研究[J]. 孟陆波, 李天斌, 李永林, 牟力. 地球与环境. 2005
[4]. 公路隧道信息化施工网络平台研究及应用[D]. 姜锡宸. 成都理工大学. 2015
[5]. 隧道超前地质预报计算机辅助系统初步开发[D]. 许勇. 成都理工大学. 2008
[6]. 公路隧道信息化施工与计算机辅助决策系统研究[C]. 孟陆坡, 李天斌, 李永林, 牟力. 中国地质学会工程地质专业委员会、贵州省岩石力学与工程学会2005年学术年会暨“岩溶·工程·环境”学术论坛论文集. 2005
[7]. 隧道超前地质预报技术与计算机辅助预报系统研究[D]. 孟陆波. 成都理工大学. 2009
[8]. 隧道施工监控量测智能型信息管理与分析系统的研究[D]. 李星平. 重庆交通大学. 2008
[9]. 隧道施工灾害计算机辅助决策系统研究[D]. 吴连波. 重庆交通大学. 2008
[10]. 隧道地质综合超前预报辅助决策系统若干关键技术研究[D]. 刘宗辉. 广西大学. 2016