隧道工程瓦斯监测及预警控制研究

隧道工程施工时瓦斯爆炸危险极大。为减少和避免瓦斯事故,提出瓦斯及有害气体预警浓度和危害等级,研究分析瓦斯检(监)测方案。介绍自动监测系统及固定瓦斯检测仪安装位置布置,该系统采用分布式网络化结构,一体化嵌入式设计,将独特的三级断电控制和超强异地交叉断电能力、红外遥控设置集合,实现计算机远程多级联网集中控制;人工检测主要由瓦斯检测员采用光干涉式甲烷测定仪,定期检查瓦斯浓度。提出瓦斯浓度的预警标准、预警处理措施及瓦斯检测安全技术措施;研究瓦斯隧道通风方式、设计及选择,包括计算参数、风量计算、风压计算、功率计算、风机选型;根据工程实际情况进行某瓦斯隧道通风系统设计。

某暗挖岩溶隧道突水、突泥问题施工处理技术

结合某轨道交通工程岩溶隧道施工中突泥、突水的工程实际,进行施工处理技术研究,首先及时提出岩溶临时处理方案并有效实施;然后针对岩溶隧道发生突水、突泥其治理过程一般十分复杂、漫长的特点,研究制订综合处理方案,提出并分析了3种处理方案,即封堵方案、引排方案、封排结合方案,通过技术、风险、投资估算和效果分析,确定封排结合方案最优,并制订了合理可行的封排结合方案和具体措施,顺利完成了施工,既降低了施工成本又缩短了施工工期。

基于云模型与D-S证据理论的盾构施工隧道管片上浮风险评价

为定量评价分析盾构隧道管片的上浮风险并进行针对性的风险管控,以武汉地铁8号线黄浦路站徐家棚站盾构区间段为背景,构建隧道管片上浮风险评价指标体系和评价标准,建立基于云模型与D-S证据理论的盾构施工隧道管片上浮风险评价模型。依据工程施工实测数据,对监测区段的上浮风险等级隶属度进行计算,经归一化形成证据并进行D-S证据融合;基于条件化线性组合规则,将历史证据与当前时刻证据进行证据更新,得出当前时刻该监测区间上浮风险的安全风险等级为较安全状态,最后针对安全等级不高的材料因素给出相应的处理措施,为施工阶段隧道管片上浮风险评价与管理提供一种新的思路和方法。

基于模糊贝叶斯证据理论的盾构下穿既有隧道安全风险评价

为了对盾构下穿既有隧道实现更加准确有效的安全风险评价,提出一套基于模糊贝叶斯和证据理论的安全风险评价方法。在总结大量文献和相关标准的基础上,选取14个主要影响因素建立一套较为完善的盾构下穿既有隧道安全风险评估体系及评价标准,引入可对不确定信息进行有效融合的证据理论,结合模糊贝叶斯网络构建盾构下穿既有隧道安全评价模型,并以武汉某地铁工程为例开展实证分析。得出:1)基于构建的安全评价模型进行风险推理和敏感性分析,确定工程的安全风险状态为一般,但有向较危险发展的趋势;2)关键控制因素为新建隧道直径、两隧道的平面夹角、内摩擦角、施工环境的复杂性和施工协调的复杂性。

基于PCBN模型盾构下穿既有隧道施工安全风险评价

为更全面准确地评估盾构下穿既有隧道施工过程中的相互作用风险,提出一种基于Pair-Copula贝叶斯(Pair-Copula Bayesian network,PCBN)模型的盾构下穿既有隧道施工风险评价方法。建立一套较为完善的盾构下穿既有隧道施工风险评价体系,将贝叶斯网络模型的不确定推理与Pair-Copula理论对于相关性的处理优势相结合,构建盾构下穿既有隧道施工风险评价PCBN模型,实现风险因素复杂依赖关系精确建模和评价,为盾构近接施工安全分析和管控提供有效方法。依托于武汉某隧道下穿工程进行实例分析,基于所提出的PCBN模型进行风险分析和指标相关性分析,确定工程的施工风险状态以及与施工风险相关性较高的关键风险因素,验证了本研究提出的评价方法的有效性和合理性。

基于云模型和改进证据理论的盾构下穿铁路安全风险评价

为评估盾构下穿铁路复杂系统安全风险水平,提出一种基于云模型、改进证据理论和蒙特卡洛模拟相结合的混合方法,。建立了一套共涵盖14个影响因素的安全风险评价指标体系和评价标准,通过云模型的相关性度量计算构造不同影响因素在不同风险状态下的基本概率赋值得到证据集,根据证据质量的考量,对证据进行筛选和预处理并基于提出的改进证据组合规则实现多源、冲突证据的组合,获得更准确可信的风险感知结果,为盾构隧道安全施工提供风险管理支持和决策依据。采用蒙特卡洛模拟方法,分析影响因子的全局敏感度,确定对最终风险状态影响程度较大的关键影响因素。最后以某地铁工程盾构隧道下穿铁路股道群为实例,验证了该安全风险分析方法的适用性和有效性。

某地区隧道岩溶区段施工处置对策分析

结合贵阳轨道交通工程岩溶隧道施工中突泥、突水的工程实际,进行施工处理技术研究.从施工对策技术研究出发,分析了岩溶对隧道的影响,针对贵阳轨道交通工程1号线蛮坡站左线ZDK19+200处岩溶隧道发生突水、突泥进行处理,研究制订综合处理方案,提出并分析了封堵、引排和封排结合等3个方案,通过详细方案比选,确定封排结合方案最优,并设计制订了合理可行的封排结合方案和具体措施.最后,根据文献以及工程经验,总结了对于不同类型溶洞的处理方案,以期为类似工程提供借鉴.

基于BIM技术的物联网运营地铁结构健康监测系统设计与实现

为对运营隧道的健康状态进行实时监测,提高监测的准确性,以武汉地铁3号线王宗区间监测项目为背景,研究基于BIM技术的物联网运营地铁结构健康系统架构。针对监测指标的具体特征(例如沉降、倾角、加速度),阐述传感器网络的布设与监测数据的传输方案,进行预警分析和评估结果系统界面演示。通过BIM核心数据库的内容构建,基于DYNAMO参数化提出运营隧道三维建模方案,实现三维模型与多级预警制度的集成,实现监测预警的可视化,为运营隧道结构健康监测系统设计、传输方案选取、监测量预警分析与预警可视化方向提供思路。

基于物联网的运营地铁隧道结构健康监测系统软件平台开发

建立基于三维全景监测技术的运营地铁隧道结构健康监测系统,对武汉地铁3号线跨江段进行了监测;建立数据采集与传输子系统,实现地铁隧道健康监测数据的转换、汇集和传输;编写Java与Matlab语言交互与调用程序,开发相对应的监测功能软件模块,实现全自动全站仪、倾角传感器的远端三维可视化自动监测,以及三维激光扫描监测断面数据的解析、计算、拟合和分析功能。使用MVC(模型视图控制)以及Struts框架等相关Web框架搭建技术,对软件平台进行了框架搭建,并将开发的监测模块、评估模块集成至框架中,研发形成一套完整的运营地铁隧道结构健康监测系统软件,为实现运营地铁结构健康监测系统的智能化分析与决策提供有效的基础数据与知识支持。

面向运营隧道结构健康监测系统大数据压缩感知研究

为解决运营隧道健康监测系统中多节点传感器网络下高频采样带来的大数据储存和传输问题,在运营隧道结构健康监测系统数据采集和传输层引入传感器网络框架表示模型,对传统的压缩采样数据重构算法进行改进,用迭代方法求解最小化范数问题,提出基于传感器网络的压缩感知重构算法,并通过工程实例对提出的方法进行了验证。结果表明:1)在一定采样率条件下,基于传感器网络的压缩感知重构算法可以有效地增加数据恢复的效率,加速度信号采样率越大其重构精度越高;2)相同采样率条件下,基于传感器网络的压缩感知重构算法得到的重构数据精度要高于传统单节点压缩感知重构算法;3)压缩采样率为60%以上时,信号重构误差不超过20%,符合工程应用标准;4)基于传感器网络的压缩感知重构算法具有局限性,传感器节点个数存在耦合上限,当传感器节点超过6个时,重构信号的精度无明显变化。

基于BIM技术的绿色建筑绿色度评价分析

主要针对绿色建筑绿色度评价思路与方法展开分析。以构件、材料、设备、环境质量影响等方面进行IFC信息表达与传递,构建基于BIM建筑性能设计数据信息转换与绿色度评价流程;结合国内外现有绿色建筑评价体系进行对比、筛选,确定绿色建筑的绿色度评价模型。结合研究中提出的指标体系建立思路和步骤,在调查问卷、层次分析等方法基础上,从环境质量(Q)和建筑负荷(L)方面建立了建筑绿色度评价的指标体系;结合绿色度评价数学模型针对不同层级指标进行分析,确定不同指标的结构计算方式,并对绿色度总体评价进行了分级。以某市民之家为工程案例,针对绿色建筑绿色度评价进行了实证分析,结果表明,该建筑绿色度与项目定位相符。

基于BIM绿色建筑信息化设计和绿色度评价研究

以实际工程为背景,基于BIM进行建筑性能设计信息,明确绿色度评价的性能设计模型构件、设计模型信息管理、设计模型材料信息内容,基于BIM进行建筑性能设计与环境影响分析,包括建筑能耗分析、建筑风环境分析、建筑光环境分析、建筑可视度分析。结合大量工程实践经验,建立绿色建筑性能设计绿色度三级评价体系,确定了建筑的绿色度评价模型,对绿色度总体评价进行了分级,将建筑的绿色度评价分为了5个等级,提出不同层级的取值范围,构建了绿色建筑的绿色度分级标准,为解决建筑的绿色设计与评价问题提供了参考和借鉴,具有一定的工程指导意义。

基于LSSVM和NSGA-Ⅱ混凝土耐久性多目标配合比优化

为减少由于耐久性不足而导致的混凝土结构劣化损伤,实现快速准确地确定配合比优化方案,以吉林某隧道工程为背景,选择混凝土耐久性主要指标抗冻性(动弹性模量)和抗渗性(氯离子渗透系数)为研究目标,建立一种LSSVM-NSGA-Ⅱ算法。基于原材料及配合比,利用最小二乘支持向量机(LSSVM)模型实现混凝土动弹性模量和氯离子渗透系数耐久性指标高精度预测,将回归预测函数作为适应度函数并结合规范及工程项目要求建立原材料及配合比相关的约束条件;在此基础上,利用NSGA-Ⅱ实现多目标优化。研究结果表明:1)将相对动弹性模量和氯离子渗透系数作为耐久性评价指标并利用LSSVM模型进行预测的结果精度高;2)所得预测回归函数作为适应度函数,以混凝土抗冻性和抗渗性为目标,利用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化后,可以获得配合比优化目标值;3)经试验可知,混凝土工作性能等均符合规范和工程项目要求,且与工程实际情况相符。研究结果反映了该模型在配合比多目标寻优中的智能化、精准化。

基于三维激光扫描地铁运营隧道渗漏水监测预警及管养系统研究

研究三维激光扫描技术下的运营隧道渗漏水监测预警及管养系统,采用三维激光扫描仪监测隧道渗漏,建立三维激光扫描仪监测隧道渗漏工作流程,确立三维激光仪器扫描步骤和方法。对武汉地铁隧道采用运营地铁隧道的机载可移动式渗漏水感知器设备,通过沿隧道的长度方向移动来带动三维扫描仪移动,使三维扫描仪随着移动以扫描隧道的不同区域,提高检测效率;基于大量工程实践和相关文献,提出渗漏水监测病害等级划分和预警标准;为提高隧道渗漏水管理养护工作的科学性与高效性,采用基于Java的Jess专家系统,构建隧道渗漏水养护与维修技术措施相应的专家系统,形成渗漏水诊断和管养系统,基于该系统对隧道渗漏水进行病害检测,将检查得到的病害症状输入监测及诊断预警系统,系统便能根据输入的运营地铁渗漏水病害情况进行推断,并输出相应的渗漏水病害养护、维修和治理措施。结合实际应用于武汉地铁中南路、王家湾路与香港路隧道,结果与实际情况相符。

季冻区橡胶改性沥青性能研究

为了改善沥青混凝土的路面性能,对30目70号、30目90号、40目90号和SBS+40目90号4种橡胶改性沥青的道路性质进行研究。首先基于马歇尔试验得到AC-20和SMA结构的最适级配曲线,根据级配曲线确定最优油石比,由此得到橡胶沥青混合料的最佳配合比;并对最佳配合比下各种橡胶沥青的路用性能和力学性能进行试验,综合试验结果,橡胶改性沥青的各项性能符合沥青道路的规范要求,其中SBS+40目90号的各项性能综合最优,40目90号次之,且根据低温抗裂性能,SMA-13型结构更适于季冻区道路建设。在吉林某高速公路工程中进行了试验路段铺筑,对试验路的测试结果表明:道路压实度等构造相关参数符合规范要求,1年后使用效果良好,橡胶改性沥青适用于季冻区道路施工。

基于RF-NSGA-Ⅱ算法的高耐久性混凝土配合比优化研究

高寒复杂环境中混凝土会遭遇耐久性不足的问题,进行配合比设计以保证混凝土良好的工作性能和耐久性能具有重要意义。采用RF-NSGA-Ⅱ算法,以抗冻性和抗渗性两个重要的混凝土耐久性指标为研究目标,建立配合比优化设计的多目标模型,实现高精度的混凝土相对弹性模量和氯离子渗透系数预测以及配合比优化。首先基于混凝土材料及配合比样本数据分别建立随机森林(RF)混凝土抗冻性和抗渗性预测模型,然后将回归预测函数作为目标函数结合JGJ 55—2011《普通混凝土设计规程》和工程要求建立配合比因素的约束范围,最后利用NSGA-Ⅱ算法进行多目标寻优,获得最佳配合比。研究结果表明:混凝土相对弹性模量和氯离子渗透系数的RF预测模型效果很好,均方根误差φ_(RMSE)低至0.04,决定系数R2高达0.985,经优化获得了满足耐久性和力学试验要求的混凝土配合比优化目标值,与工程实际情况相符。

基于随机森林的支持向量机混凝土早期抗裂性预测研究

混凝土收缩开裂问题严重危害建筑工程的结构安全和正常使用,准确快速预测混凝土早期抗裂性成为研究重点。将随机森林结合支持向量机算法(RF-SVM)引入混凝土早期抗裂性研究,以某项目混凝土为例,基于材料和配合比选取了12个影响因素的混凝土早期抗裂性指标体系,采用基于重要性排序的随机森林回归算法,对影响因子进行特征提取,选出最优特征变量集,达到降维的目的,同时明确了该实际工程中应当注意加强控制的因素。然后采用十折交叉验证方法对支持向量机(SVM)模型进行参数优化,利用SVM模型对筛选后的样本进行训练和预测,输出预测结果,并与未进行特征筛选的支持向量机预测模型、人工神经网络预测模型对比,结果显示:RF-SVM预测结果最接近实测值,模型精度最高。RF-SVM预测模型可为实现混凝土早期抗裂性快速预测提供一种有效的方法。

非线性静力分析MMPA方法的准确性评估

MMPA方法是将按类似弹性振型组合方法对各阶振型侧力模式下pushover分析计算结果进行耦合,按得到结构的弹塑性地震响应的一种非线性静力分析方法。该方法考虑了高阶振型对于高层结构的地震反应的影响。本文分别对两栋不同结构形式的规则高层结构进行了均匀侧力分布,第1振型水平侧力分布和MMPA方法的静力非线性分析。通过与弹塑性动力时程响应分析结果的比较分析,对MMPA方法计算高层建筑结构的准确性进行了评估。