基于敏感性分析的引水隧洞TBM施工進度仿真研究.pdf

1、引水隧洞TBM施工具有較高的綜合效益，在隧洞的設(shè)計和施工中應(yīng)用廣泛。然而隧洞施工過程涉及眾多施工參數(shù)，參數(shù)的任何微小改變都有引起工期波動的可能性，影響施工進度。目前針對此問題展開的工期敏感性分析研究局限在單因素敏感性分析上，無法同時判斷多個參數(shù)各自對工期敏感性的影響、無法判斷參數(shù)之間的交互關(guān)系對工期敏感性的影響、無法判斷參數(shù)對工期敏感性的總影響，對施工進度管理的指導(dǎo)作用有限。如何解決這些問題，是隧洞TBM施工進度控制的重點。因此，本文就

2、上述問題開展深入研究分析，并取得了以下研究成果：
　　1、考慮仿真模型中的施工仿真參數(shù)對工期敏感性的影響，提出基于敏感性分析的引水隧洞TBM施工進度仿真理論與建模方法。
　　根據(jù)引水隧洞施工條件，結(jié)合TBM掘進特點，在原有耦合CPM（Critical Path Method，關(guān)鍵路徑法）和CYCLONE（Cycle Operation Network，循環(huán)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）的隧洞 TBM施工仿真建模理論基礎(chǔ)上，建立基于敏感性分析的引

3、水隧洞 TBM施工進度仿真模型。結(jié)合仿真模型的層次化構(gòu)建特點，分別進行工期的控制層敏感性分析、實施層敏感性分析，以及整體敏感性分析；考慮模型中全部施工仿真參數(shù)對進度的影響，彌補以往敏感性分析研究中參數(shù)識別不全面的不足；實現(xiàn)對隧洞工期敏感性的多因素、綜合，以及全局分析，確定施工參數(shù)對工期敏感性影響的主效應(yīng)，以及參數(shù)組合對工期敏感性影響的交互效應(yīng)；以圖形形式直觀輸出工期以及施工工序的邏輯關(guān)系，確定工程完工概率，并識別關(guān)鍵施工參數(shù)，揭示施工參

4、數(shù)對工期影響的一般規(guī)律，為施工組織設(shè)計的制定與施工現(xiàn)場的實際管理提供科學(xué)依據(jù)。
　　2、考慮仿真模型中的全部施工仿真參數(shù)對工期敏感性的影響，進行基于均勻試驗設(shè)計的引水隧洞TBM施工工期多因素敏感性分析。
　　針對以往研究僅分析部分主要因素對工期的影響、分析結(jié)果的指導(dǎo)作用不夠全面的問題，提出引水隧洞TBM施工工期多因素敏感性分析方法。采用均勻試驗設(shè)計法構(gòu)建敏感性分析試驗方案，分析全部施工仿真參數(shù)對總工期敏感性的影響，在大幅降低

5、試驗次數(shù)的同時保證分析可靠度，克服了因引水隧洞TBM施工中參數(shù)眾多而導(dǎo)致的全面試驗難以開展的分析障礙；采用回歸分析法對試驗方案進行數(shù)據(jù)分析，輸出對工期影響顯著的關(guān)鍵施工參數(shù)，為整個TBM施工過程的施工參數(shù)的合理選取與有效控制提供指導(dǎo)。
　　3、考慮工序工期與施工仿真參數(shù)對總工期敏感性的綜合影響，進行基于正交試驗設(shè)計的引水隧洞TBM施工工期綜合敏感性分析。
　　兼顧隧洞施工的整體性和層次性，依據(jù)隧洞施工仿真模型的結(jié)構(gòu)特點，分別

6、進行控制層（工序工期對總工期影響的）敏感性分析、實施層（施工參數(shù)對工序工期影響的）敏感性分析，以及整體（施工參數(shù)對總工期影響的）敏感性分析，綜合分析工序工期、施工參數(shù)、參數(shù)組合對工期的敏感性影響；將仿真模型中全部施工仿真參數(shù)選取為敏感性分析輸入?yún)?shù)，并根據(jù)“均勻分散，整齊可比”的正交試驗設(shè)計原則，編制一整套應(yīng)用于引水隧洞TBM施工工期敏感性分析的試驗方案；采用方差分析法對試驗方案進行數(shù)據(jù)分析，輸出施工參數(shù)對工期敏感性影響的主效應(yīng)與交互效

7、應(yīng)，揭示施工參數(shù)對工期影響的一般規(guī)律，并實現(xiàn)對施工參數(shù)以及機械配置的重點管理。
　　4、考慮施工仿真參數(shù)之間關(guān)系對工期敏感性的全局影響，進行基于擴展傅里葉幅度敏感性檢驗法（Extended Fourier Amplitude Sensitivity Test, EFAST）的引水隧洞TBM施工工期全局敏感性分析。
　　引入全部施工仿真參數(shù)作為敏感性分析的輸入?yún)?shù)，通過控制層敏感性分析提取對工期敏感性影響顯著的關(guān)鍵施工工序，以

8、此工序作為實施層與整體敏感性分析的分析目標(biāo)；對仿真模型中的所有施工仿真參數(shù)引入一個具有共同獨立參數(shù)的轉(zhuǎn)換函數(shù)，并為每個施工參數(shù)定義一個整數(shù)頻率，形成參數(shù)獨立的周期函數(shù)；通過傅里葉變換計算傅里葉級數(shù)頻譜，獲得模型總方差，進而結(jié)合Sobol方差分解思想，輸出施工參數(shù)的主效應(yīng)，識別對工期敏感性影響顯著的關(guān)鍵施工參數(shù)；輸出施工參數(shù)的交互效應(yīng)之和對總工期敏感性影響的比重，輔助關(guān)鍵施工參數(shù)的識別并驗證識別結(jié)果，為現(xiàn)場施工進度的管理與控制提供參考。<

9、br>　　5、對三種引水隧洞 TBM施工工期敏感性分析方法進行對比研究，明確各種方法的使用特點與優(yōu)勢，為不同的工期敏感性分析研究目標(biāo)提供方法選取的合理依據(jù)。
　　依托實際工程，以工期仿真分析結(jié)果為基礎(chǔ)，分別采用正交設(shè)計、均勻設(shè)計和EFAST方法對工期進行敏感性分析：依據(jù)三種方法各自的試驗方案編制原則，比較三種方法在試驗設(shè)計方面的便捷性；在保持試驗次數(shù)相同和試驗因素的水平數(shù)相同的兩種條件下，確定分別采用三種方法對工期進行敏感性分析時