基于改进北方苍鹰优化算法的封闭小区开放决策模型

为减少封闭小区开放过程中安全、环境与噪声等因素带来的影响,考虑小区开放的影响因素与费用值之间的关系,同时考虑小区出口和入口数量对内部交通疏散的影响,建立封闭小区是否开放的多目标优化模型。在北方苍鹰优化算法基础上,优化苍鹰的捕食行为,改进北方苍鹰优化算法对模型进行求解。通过虚拟路网验证模型和改进算法的有效性,计算结果表明,合理设置封闭小区的决策方式,可以减少车辆出行时间和出行总费用值,开放封闭小区能有效缓解交通压力。此外,将改进北方苍鹰优化算法(ENGO)与非支配排序遗传算法和社会工程优化器进行比较,研究结果能表明ENGO具有的优越性,相比其它两种算法,其反世代距离平均上升9.59%,超体积平均上升3.21%,运行时间平均下降5.88%。

软土地区沉井施工引起地表沉降预测计算方法

沉井已被广泛应用于软土区的地下空间建设,但其下沉过程引起的地表沉降大小及分布不清,缺乏预测方法。本文以上海地区某沉井工程为背景,基于上海典型土层的HSS模型计算参数,采用有限差分法模拟圆形沉井下沉,基于对96个数值结果的系统分析和归一化研究,提出了一套沉井施工引起的地表沉降快速预测方法。该方法能够综合考虑沉井直径B、下沉深度H和井内留土高度h对地表沉降的影响。最后采用该计算方法预测了5个工程的地表沉降并同实测数据进行了对比,结果表明,该方法能够很好地预测软土区的沉井施工引起的地表沉降,可为快速评估沉井施工的环境效应提供有效方法。

连续沉井法建设轨道交通地下车站的关键技术研究

为探索“碳达峰、碳中和”国家战略背景下建设方式的绿色转型,根据嘉兴至枫南市域铁路工程曹庄站的实际背景,提出连续沉井法建设轨道交通地下车站的设计方案,即通过分批下沉间距紧密的沉井群并纵向贯通形成狭长型整体车站结构;然后,阐述本工法所涉及的永临结合、结构连接、差异沉降控制、环境影响控制等关键技术。与传统明挖法相比,该工法可避免大量临时工程,降低工程造价;通过采用不排水开挖方式,可规避承压水突涌风险;该工法对周边土体影响小,适用于城区敏感环境下轨道交通地下车站的建设;通过增加狭长型车站可同步施工的作业面并实现结构制作、土方开挖同步进行,节省车站工期。

顶板支护条件下的切顶工程优化研究及应用

以金厂河ZnV3矿体阶段空场嗣后充填采场顶部切顶条柱稳定性为研究对象,通过分析采场在不同阶段应力状态的分布规律,结合顶板破碎围岩锚固支护的现状,为提升条柱的稳定性,采用理论分析和数值模拟相结合的方法进行研究分析。研究结果表明:切顶联络道两侧交替布置4 m宽凿岩硐室、3 m宽条柱的优化方案,能有效分担应力集中作用对条柱的影响,极大提高了条柱的稳定性;优化方案改变了顶板支护区域,进一步提高了空区后顶板的稳定性。根据研究成果开展了工业试验,验证了优化方案的可行性,对安全生产具有重要意义,可在矿山进行应用。切顶工程的优化,在提高条柱稳定性的情况下,进一步提高了顶板的稳定性,可为类似矿山提供借鉴。

基于轻量化图注意力机制的露天矿卡车调度优化算法

有效地管理和调度露天矿卡车,有助于大幅提升运输效率、降低矿山运营成本。现有研究聚焦于利用深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)构建学习模型求解路径优化问题,然而,该模型针对Transformer架构的参数训练时,会产生大量参数冗余。为此,提出了一种轻量化图注意力机制的露天矿卡车调度优化算法。将微分方程数值解法——阿当姆斯(Adams)法用于Transformer模型的权重学习中,通过Adams的残差训练方法,可提高网络后期的优化精度,进一步压缩模型的规模,高效求解露天矿卡车调度优化问题。研究表明:该方法在降低最优间隙的同时将源模型的参数量压缩1/2,减少了对GPU设备的训练依赖。采用随机生成的露天矿卡数据集算例对该算法性能进行了验证,反映出采用Adams-Transformer模型有助于提升露天矿卡车调度效率。

基于SPH方法的沉箱开孔位置对消浪效果的影响

为了更深入地理解沉箱结构对波浪传播和反射的影响,对波浪与开孔沉箱相互作用进行数值模拟研究,为探究消浪效果最佳的沉箱上部开孔位置,通过基于SPH方法建立的数值波浪水槽,分析了3种不同开孔位置对反射系数Kr、波面高度变化、涡量场及流场的影响,总结了不同开孔位置对消浪效果的影响。研究发现当上部开孔的顶端在水下0.08 m时沉箱反射系数Kr最小,沉箱外的波面高度变化最小,开孔沉箱开孔处的涡量消耗的总量最大,流场变化最大是其他2种开孔位置的1~2倍,同时沉箱内波面最为平静,消浪效果最好。所得结论对开孔沉箱实际工程中消浪效果研究具有一定的参考意义。

沉井法在变电站事故集油池工程中的应用研究

在变电站改扩建工程中,事故集油池等地下水池结构的施工场地条件受限,基坑开挖极易对周边的已有建、构筑物造成影响。因此,提出了一种事故集油池沉井施工工艺,可用于各电压等级的新建或改、扩建变电站工程中。该施工工艺将事故集油池设计为井筒状结构,通过沉井法施工池壁开挖土体,由井壁的自重作用克服土壤摩阻力下沉,最后在池壁设计标高位置封底,并施工事故集油池顶板及其他附属设施。事故集油池沉井法具备施工安全风险较低、施工操作面较小、无需额外基坑支护、对邻近建构筑物影响小等优点。在新疆某变电站扩建工程中成功应用事故集油池沉井施工工艺,缩短了施工工期并产生了较高的经济效益。

极软弱地层中大高径比沉井主动力矩法纠偏技术

以软土地区某沉井工程为背景,首先从理论上分析了沉井下沉及纠偏过程中的受力状态以及沉井实现纠偏的力学条件。其次针对背景工程中沉井高大径比,下沉穿越土层极为软弱,采用常规纠偏技术不能有效纠偏的特点提出了利用卷扬机施加主动力矩的纠偏方法。通过力学分析研究,分别计算出抵抗力矩、纠偏力矩、提供纠偏力矩所需卷扬机数量,且对钢板桩地锚系统及连接钢丝绳进行了强度验算以保证整体纠偏系统安全。最后利用此纠偏方法并结合井外除土卸载措施,安全高效地完成了沉井的纠偏,可为以后类似沉井工程纠偏提供借鉴参考。

拓扑优化-拉压杆模型方法设计钢筋混凝土开孔深梁的仿真研究

为了提高钢筋混凝土深梁设计的合理性,提出一种拓扑优化-拉压杆模型(strut-and-tie model, STM)设计方法,并展开与中国现行规范推荐的经验设计方法的对比研究。共设计了3组6根钢筋混凝土开孔深梁,开展了相应的非线性有限元静力仿真。结果表明,采用拓扑优化-STM方法设计的构件不仅能在减少15%~25%钢筋用量的情况下提升20%以上的承载力和30%左右的变形能力,而且可以减少孔洞角部等应力较大处的混凝土拉损伤,提升这些部位钢筋的利用率。因此,拓扑优化-STM方法可为日后的钢筋混凝土开孔深梁设计提供参考。

某超深雨水泵站结构方案比选

杏花路下穿通道雨水泵站项目位于武汉市新洲区,泵站深度较深,为选取合适的建造方案,在设计前期针对雨水泵站常见的两种施工工艺——明挖现浇法和沉井法,做了详细的方案设计,并在施工难度、施工工期、对周边环境的影响和工程造价等方面进行了对比分析。结果显示:沉井法比明挖现浇法的优势在于综合造价低、风险小,但工期较长,在工期不是控制因素的前提下可以优先采用;在软土地区施工沉井时,需要在设计阶段充分考虑沉井下沉过程中可能出现的各种问题,采取充分的措施降低风险,确保沉井顺利实施。

沉井与基坑支护结合法在某增压泵站中的应用

与常规泵站不同,增压泵站具有单体较多、开挖深度不一及平面形状不规则等特点,采用沉井法或基坑支护法单独实施时,会产生施工方式不合理、工程成本较高或工期较长等问题。本文结合某增压泵站工程案例,从安全、经济、便捷等角度对沉井法、基坑支护法及沉井+基坑支护法等方案进行对比分析,提出了一种沉井与基坑支护相结合的结构形式。该结构形式不仅具有沉井结构工程成本低、施工便捷的优势,还具有基坑支护结构形式灵活、便于保护周边环境的优点;同时也为类似工程项目的结构选型提供了一种新的思路。

软土地区引水沉井沉降预测

软土地区用于穿管用的沉井回填期间及回填后的沉降直接关系到引水管线安全,但现有计算理论很难对沉井沉降进行可靠预测,尤其是软土地区采取了各种减沉措施的沉井沉降。本文选取宁波软土地区一重大引水工程,对2个采取减沉措施的工作沉井和2个未采取减沉措施的接收沉井进行了沉降变形长期跟踪监测,监测结果表明:该区域沉井下沉性状与沉井参数关系较小;沉井沉降主要发生在沉井回填施工期间,回填完成后10 d内沉降基本稳定;对4个沉井的沉降监测数据进行分析统计,通过多个回归模型对比后发现,双曲线模型预测法具有较好适配性,预测曲线与实测沉降曲线良好吻合,可用作引水全线沉井沉降的预测,为该区域引水管线的安全提供可靠的技术支持。

空场法转充填法采矿方法优化分析

本文比较分析了空场法与充填法采矿方法的区别,揭示了空场法存在的问题和充填法的优势,并进一步研究了充填法采矿方法的应用步骤以及应用难点,提出了充填法采矿方法的优化策略,包括选择合适的充填材料、充填法采矿方法、优化顶板管理等。希望本研究能够为充填法采矿方法的科学应用提供一定参考和借鉴。

机械掘进悬吊拼装竖井施工(SAM)工法中的防水施工技术研究

悬吊拼装式竖井自动掘进施工中,防水施工是关键技术之一,其施工质量将影响施工过程的安全及竖井质量。基于此,文章结合实际施工案例,对悬吊拼装式竖井施工过程中的防水施工技术进行了总结,针对不同施工环节及部位提供了针对性的防水措施,对后续竖井的施工具有重要指导意义。

Optimization principle of combined surface and underground mining and its applications

The pit limit optimization is discussed, which is one of the most important problems in the combined min-ing method, on the basis of the economic model of ore-blocks. A new principle of the limit optimization is put for-ward through analyzing the limitations of moving cone method under such conditions. With a view to recovering asmuch mineral resource as possible and making the maximum profit from the whole deposit, the new principle is tomaximize the sum of gain from both open-pit and underground mining. The mathematical models along the horizon-tal and vertical directions and modules for software package (DM&MCAD) have been developed and tested inTonglushan Copper Mine. It has been proved to be rather effective in the mining practice.

基于LightGBM的超大沉井下沉状态预测及传感器优化布置

沉井下沉状态预测及传感器优化布置有利于确保沉井安全平稳下沉、降低监测成本。基于机器学习中的LightGBM框架建立超大沉井下沉状态预测模型,利用沉井底部结构应力传感器监测数据,准确预测沉井下沉速度、横桥向高差和顺桥向高差,并通过传感器重要程度分析,提出可满足下沉状态预测精度的传感器优化布置方案。将提出的沉井下沉状态预测模型和传感器优化布置方法应用于常泰长江大桥主塔超大沉井下沉工程,结果表明:沉井下沉预测时,3个预测指标的R2均大于0.94,下沉状态预测精度高;对下沉状态预测较为重要的传感器主要集中在沉井外圈和横纵轴线附近区域;在满足下沉状态预测精度的条件下,传感器优化布置方案可减少传感器数量达45.5%。优化布置方案包含的传感器数量相同时,提出的优化布置方案在下沉状态预测精度方面整体优于基于特征变量相关性分析的优化布置方案。

基于启发式遗传算法的地下采场作业计划优化模型

针对地下矿山空间受限、设备资源有限以及生产任务重的特点,从相邻工序时间间隔最短及生产总时间最短的角度,构建了预控顶中深孔分段空场嗣后充填采矿法的生产计划优化模型,并采用启发式算法加速的遗传算法求解该模型。以赞比亚某铜矿的实际数据为例,对启发式遗传算法和普通遗传算法求出的染色体适应度进行比较分析。结果表明:相比普通遗传算法启发式遗传算法的求解收敛速度更快,经优化后矿山设备平均利用率为64.8%,平均出矿量为3631.19 t/d,既能满足开采需求,又能有效缩短作业时间间隔,保证作业安全要求。该算法能够快速有效地解决井下多设备协调问题。

两步骤分段空场嗣后充填法在落凼矿应用研究

落凼矿原使用的留设矿柱的分段空场嗣后充填采矿法存在损失率偏大的问题。针对该问题,提出采用两步骤分段空场嗣后充填连续采矿法,以降低落凼矿的采矿损失率,并根据矿体的倾角不同提出两种不同的底部结构布置方式,以降低采场的贫损指标和采切工程量。结果表明:与原有采矿方法相比,该采矿方法经济技术指标占优,安全可靠,大大降低了采矿损失率,提高了回采率,大大提高了落凼矿的经济效益,可在落凼矿推广使用。

基于AWSST和GCV的矿山微震信号联合降噪新方法

由于露天矿山开采环境的复杂性和各异性,传感器采集得到的微震信号包含大量的噪声干扰,为了获得更加准确的微震信号特征,提出了基于自适应同步压缩小波变换(Adaptive Synchrosqueezing Wavelet Transform,AWSST)和广义交叉验证(Generalized Cross-Validation,GCV)的联合降噪方法,从而对微震事件定位和判断开挖过程中岩体状态提供可靠的数据保障。首先在自适应小波变换(Adaptive Wavelet Transform,AWT)的基础上,对每个尺度中的小波系数进行阈值化处理,利用GCV方法自动确定每个成分的最佳阈值水平,达到去除噪声的目的。然后,通过同步压缩变换(Synchrosqueezing Transform,SST)的后处理操作,在时频平面对小波变换系数进行二次重分配,从而提升时频表达的能量聚集性。最后,应用于微震信号的降噪处理,并与现有的时频分析方法进行比较,结果表明提出的联合去噪方法降噪效果更好、时频分析的分辨率更高。

基于改进M-P法的坡态控制参数优化设计

为研究坡态控制参数与边坡安全系数之间的非线性关系及弥补传统Morgenstern-Price(M-P)法的缺陷,基于陈冲砂岩矿露天采场边坡工程,提出了坡态优化设计方案。引入时程法对传统M-P法进行改进,计算了不同设计方案下的边坡安全系数,探讨了边坡安全系数衰减规律及递增规律,最终确定出最佳设计方案。结果表明:原设计方案中,边坡最危险时刻为28 ms,此时的边坡安全系数为1.057;在边坡安全系数减速衰减阶段安全系数平均降低了3.38%,在加速衰减阶段安全系数平均降低了5.68%;台阶坡面角越大,边坡稳定性受台阶宽度的影响越大,不同台阶坡面角下安全系数分别增加了10.0%、10.4%、10.5%、10.6%、10.6%;相比原设计方案,最优设计方案中安全平台宽度增加了1 m,清扫平台宽度增加了2 m,台阶坡面角减少了6°。