山嶺隧道動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與施工智能輔助決策系統(tǒng)研究.pdf

1、新奧法目前仍然是山嶺隧道施工的主要工法，該法以圍巖分級(jí)為工程類(lèi)比的橋梁，然后依據(jù)施工中的監(jiān)測(cè)信息，及時(shí)調(diào)整初步設(shè)計(jì)，形成動(dòng)態(tài)信息化施工。合理的巖體質(zhì)量分級(jí)對(duì)于制定隧道工程設(shè)計(jì)和施工方案是十分重要的。鉆爆施工參數(shù)的選擇不僅關(guān)系到隧道圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，也影響到施工進(jìn)度和費(fèi)用。如何優(yōu)化爆破工藝參數(shù)，同時(shí)有效地保證圍巖的穩(wěn)定，是目前鉆爆法隧道施工中亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
　　在隧道施工監(jiān)控量測(cè)過(guò)程中，手工管理大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，既容易

2、丟失數(shù)據(jù)，且不便于生成各種曲線(xiàn)，并對(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變化情況進(jìn)行分析，施工過(guò)程中圍巖變形的時(shí)空效應(yīng)難以評(píng)估，從而缺乏判斷圍巖穩(wěn)定性的科學(xué)依據(jù)。
　　論文針對(duì)現(xiàn)階段長(zhǎng)大隧道施工存在的以上問(wèn)題，結(jié)合安徽省績(jī)（溪）-黃（山）高速公路佛嶺長(zhǎng)大隧道施工，采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬的綜合研究手段，并引入人工智能技術(shù)，對(duì)隧道施工期圍巖現(xiàn)場(chǎng)分級(jí)、光爆工藝參數(shù)優(yōu)化和監(jiān)控量測(cè)信息管理展開(kāi)深入研究，最終將研究成果集成化，開(kāi)發(fā)隧道施工智能

3、輔助決策系統(tǒng)可視化軟件，為今后公路隧道動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化施工提供借鑒指導(dǎo)。論文取得了以下創(chuàng)新性成果:
　　1.以國(guó)標(biāo)BQ圍巖分級(jí)方法為依據(jù)，提出了適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)施工的隧道圍巖快速分級(jí)指標(biāo)及各指標(biāo)的簡(jiǎn)便測(cè)試方法，引入進(jìn)化支持向量回歸理論，建立了圍巖級(jí)別與分級(jí)指標(biāo)之間的非線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型;
　　2.采用粒子群優(yōu)化(PSO)算法優(yōu)化指數(shù)函數(shù)、雙曲線(xiàn)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)的回歸系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了任意監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)擬合，并采用PSO與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)耦合算法建立圍

4、巖變形與時(shí)間之間的非線(xiàn)性智能模型，以進(jìn)行圍巖變形的超前預(yù)報(bào);引入有限單元法，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)圍巖壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)插值，采用荷載-結(jié)構(gòu)模型計(jì)算初期支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力以進(jìn)行初期支護(hù)穩(wěn)定性判斷;
　　3.提出了隧道工程施工光爆參數(shù)優(yōu)化的有約束多目標(biāo)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，即光爆參數(shù)優(yōu)化是在保證爆破后圍巖穩(wěn)定（約束條件）的前提下，達(dá)到圍巖松動(dòng)范圍和超欠挖量的最小化，并依據(jù)現(xiàn)代優(yōu)化理論提出了相應(yīng)的求解算法;
　　4.引入粒子群優(yōu)化(PSO)與BP神經(jīng)元