山嶺隧道動態(tài)設(shè)計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，該法以圍巖分級為工程類比的橋梁，然后依據(jù)施工中的監(jiān)測信息，及時調(diào)整初步設(shè)計，形成動態(tài)信息化施工。合理的巖體質(zhì)量分級對于制定隧道工程設(shè)計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結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，也影響到施工進度和費用。如何優(yōu)化爆破工藝參數(shù)，同時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)問題。
　　在隧道施工監(jiān)控量測過程中，手工管理大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，既容易

2、丟失數(shù)據(jù)，且不便于生成各種曲線，并對圍巖和支護結(jié)構(gòu)的變化情況進行分析，施工過程中圍巖變形的時空效應(yīng)難以評估，從而缺乏判斷圍巖穩(wěn)定性的科學(xué)依據(jù)。
　　論文針對現(xiàn)階段長大隧道施工存在的以上問題，結(jié)合安徽省績（溪）-黃（山）高速公路佛嶺長大隧道施工，采用現(xiàn)場測試、室內(nèi)試驗、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)，對隧道施工期圍巖現(xiàn)場分級、光爆工藝參數(shù)優(yōu)化和監(jiān)控量測信息管理展開深入研究，最終將研究成果集成化，開發(fā)隧道施工智能

3、輔助決策系統(tǒng)可視化軟件，為今后公路隧道動態(tài)設(shè)計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.以國標BQ圍巖分級方法為依據(jù)，提出了適應(yīng)現(xiàn)場施工的隧道圍巖快速分級指標及各指標的簡便測試方法，引入進化支持向量回歸理論，建立了圍巖級別與分級指標之間的非線性數(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)、雙曲線函數(shù)和對數(shù)函數(shù)的回歸系數(shù)，實現(xiàn)了任意監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動擬合，并采用PSO與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)耦合算法建立圍

4、巖變形與時間之間的非線性智能模型，以進行圍巖變形的超前預(yù)報;引入有限單元法，通過對關(guān)鍵點圍巖壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)插值，采用荷載-結(jié)構(gòu)模型計算初期支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力以進行初期支護穩(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，達到圍巖松動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