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数字孪生技术在城市地下空间运维阶段的应用与研究进展 被引量：3
1
作者 曾仕琪 苏栋 +2 位作者 龚浩锋 刘平炜 陈湘生 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第1期57-76,共20页
系统综述数字孪生技术在城市地下空间运维阶段的应用现状和研究进展。首先,通过文献计量的方法,分析2019年1月1日至2024年4月21日发表的847篇学术文献,识别并总结数字孪生技术在城市地下空间运维管理中的核心技术和应用策略,从技术层面... 系统综述数字孪生技术在城市地下空间运维阶段的应用现状和研究进展。首先,通过文献计量的方法,分析2019年1月1日至2024年4月21日发表的847篇学术文献,识别并总结数字孪生技术在城市地下空间运维管理中的核心技术和应用策略,从技术层面对核心功能,例如实时数据监测、模型的持续更新、仿真与预测等进行系统总结。然后,探讨数字孪生技术在城市地下空间结构健康监测与管理、设施监控与管理、能源与环境管理以及灾害评估与应急管理4个主要领域的应用。最后,基于当前技术发展和需求,提出未来研究应集中构建系统性指标体系和开发多模态智能感知技术,以有效提升城市地下空间运维的安全性、可靠性和效率;同时,还需要通过构建多因素耦合作用下的运维性态演变规律和多维度性态智能评估技术研究,实现更为高效和精准的运维管理。 展开更多
关键词 数字孪生技术 城市地下空间 运维管理 结构监测 设施监管 能源环境 灾害应急
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城市轨道交通生命周期碳排放强度与碳减排潜力研究 被引量：39
2
作者 陈坤阳 周鼎 +2 位作者 粟月欢 段华波 陈湘生 《铁道标准设计》 北大核心 2022年第5期1-7,共7页
城市轨道交通在促进城市交通绿色低碳发展、大幅提升出行便利度的同时也产生了一定的碳排放。如何合理量化城市轨道交通碳排放水平并测度其减排潜力是实现交通部门碳达峰、碳中和的首要问题。本文基于生命周期评价理论构建了地铁全生命... 城市轨道交通在促进城市交通绿色低碳发展、大幅提升出行便利度的同时也产生了一定的碳排放。如何合理量化城市轨道交通碳排放水平并测度其减排潜力是实现交通部门碳达峰、碳中和的首要问题。本文基于生命周期评价理论构建了地铁全生命周期碳排放评价方法,对地铁的碳排放强度与碳减排水平进行了定量化分析,并进一步探讨了地铁的低碳、近零碳排放路径与策略。研究结果表明:近年来全国地铁建设和运营阶段碳排放总量为2500万~3500万t CO_(2)e,地铁隧道单位里程碳排放约为1.3万t CO_(2)e/km,单位面积地下车站碳排放约为371 t CO_(2)e/100 m^(2),地铁出行碳排放0.7 kg CO_(2)e/人次。以2020年为例,全国地铁运营碳减排当量约为730万t CO_(2)e,预计到2025年将达到1240万t CO_(2)e,过去20年居民选择地铁出行方式累计减碳量约占全国能源领域化石燃料碳排放总量的1%。2020年因地铁建设释放地上土地资源形成的城市绿地碳汇量约为30万t CO_(2)e,预计到2025年将达到44.8万t CO_(2)e。研究结果可为交通领域科学实现绿色低碳转型及制定地铁系统节能管理政策提供理论支撑及数据参考。 展开更多
关键词 城市轨道交通 地铁 生命周期评价 碳排放 碳减排 碳汇
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隧道照明的动态控制
3
作者 包小华 黄嘉志 +3 位作者 李浚弘 沈俊 陈湘生 崔宏志 《深圳大学学报(理工版)》 北大核心 2025年第3期256-263,I0002,共9页
为降低公路隧道入口段照明能耗并提升驾驶员的视觉适应性,提出一种基于色温调节的隧道照明动态控制方法.该方法综合考虑洞外亮度、车速、车流量和色温4个关键因素,通过亮度折减系数的动态调节,实现隧道内亮度的智能控制,并与传统分级调... 为降低公路隧道入口段照明能耗并提升驾驶员的视觉适应性,提出一种基于色温调节的隧道照明动态控制方法.该方法综合考虑洞外亮度、车速、车流量和色温4个关键因素,通过亮度折减系数的动态调节,实现隧道内亮度的智能控制,并与传统分级调光法和模糊控制法进行对比分析.结果表明:传统分级调光法虽简单易行,但缺乏动态调节能力,节能性较差;模糊控制法在部分时段存在亮度偏高及规则依赖性强的问题,节能效果一般;而色温控制法在满足照明标准的前提下,通过降低亮度水平实现节能,相比传统分级调光法,节能率高达37.1%,而模糊控制法仅为5.6%.该方法可实现色温与亮度的联动控制,在提升节能性与适应性的同时,有效避免亮度骤变带来的视觉不适和安全隐患,为隧道智能照明控制提供了新思路与理论支持. 展开更多
关键词 隧道工程 隧道照明 色温 亮度折减系数 模糊控制 照明仿真
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人工海岛建设技术现状与同步建造新思路 被引量：3
4
作者 张明 陈湘生 +5 位作者 陈长卿 周进威 陈佛赐 李强 关军 苏栋 《深圳大学学报(理工版)》 北大核心 2025年第1期19-29,共11页
随着城市发展、海洋资源开发以及旅游业需求的不断增长,人类开展了人工海岛的建设工作.然而,传统的非围堰式填海和围堰式湿法填海方法存在显著不足:地基处理缺乏系统性的加固措施,容易导致较大沉降;回填材料施工过程中易对海洋环境造成... 随着城市发展、海洋资源开发以及旅游业需求的不断增长,人类开展了人工海岛的建设工作.然而,传统的非围堰式填海和围堰式湿法填海方法存在显著不足:地基处理缺乏系统性的加固措施,容易导致较大沉降;回填材料施工过程中易对海洋环境造成扰动,影响水质和生态系统;后续工程施工中存在重复开挖工序,增加了工程量和成本.为了解决上述不足,提出一种同步建造人工海岛城市的施工方法,即围堰式干法填海.该方法的具体操作是:在预定区域的外侧两端相向构筑围堰,同时对填土区进行海上水泥土搅拌桩地基加固;围堰施工完成后,抽取海水并在原状海底平整铺设垫层;进行建筑桩基础施工,开展底部标高处的隧道、管廊和地下室等装配式地下结构的施工,并同步进行土体分层回填;回填至上一层结构的施工工作面,完成结构施工后再次回填,如此循环,直至回填至指定标高.同步建造人工海岛的方法能够减少填筑材料的用量以及再开挖施工的费用,极大地缩短建设周期、降低建设成本,并且减轻填海过程对海洋环境造成的污染.研究成果可为大型人工海岛的建造提供新的思路和参考依据. 展开更多
关键词 岩土工程 人工海岛 同步建造 围堰结构 地基加固 装配式结构
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超大城市地下空间系统智慧韧性发展策略研究 被引量：1
5
作者 韩凯航 黎俊轩 +7 位作者 陈湘生 金银富 林星涛 张楠 陈曦 苏栋 包小华 崔宏志 《中国工程科学》 北大核心 2025年第4期95-105,共11页
超大城市地下空间开发利用是缓解城市土地压力、优化交通和提升韧性的关键。然而,传统的“工程韧性”理念在全球气候变化和城市化加速背景下,难以应对地下空间系统复杂性、多灾害耦合及数据智能处理等挑战。因此,向人工智能赋能的“智... 超大城市地下空间开发利用是缓解城市土地压力、优化交通和提升韧性的关键。然而,传统的“工程韧性”理念在全球气候变化和城市化加速背景下,难以应对地下空间系统复杂性、多灾害耦合及数据智能处理等挑战。因此,向人工智能赋能的“智慧韧性”理念转变,聚焦韧性防灾减灾,成为未来发展亟需。本文首先梳理了超大城市地下空间系统面临的灾害类型,阐述了超大城市地下空间系统智慧韧性的内涵,进而指出了智慧韧性发展涉及的关键科学和技术问题,并从灾害类型与强度的时空分布、灾变分析与韧性评估理论、材料-结构协同体系、全域感知技术与高保真数据库、基于人工智能技术的自主决策与智能进化等方面剖析了超大城市地下空间系统智慧韧性发展现状及存在的问题。进一步构建了“物理-信息-仿真”三域融合与实时数据交互的多维度协同管控(PISMC)框架,明晰了超大城市地下空间系统智慧韧性体系的实施路径。研究建议,从物理、信息、仿真三域多维度强化保障措施,构建综合保障体系,推动超大城市地下空间系统智慧韧性发展的有序性与高效性。 展开更多
关键词 超大城市地下空间系统 智慧韧性 “物理-信息-仿真”三域 PISMC框架
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ECC+BFRP格栅复合加固钢筋混凝土梁弯曲抗冲击性能试验研究 被引量：1
6
作者 赵德博 黄峰 +3 位作者 陈湘生 崔宏志 包小华 陈斌 《土木工程学报》 北大核心 2025年第4期24-36,共13页
文章对超高韧性水泥基材料(ECC)+玄武岩纤维复材(BFRP)格栅复合加固钢筋混凝土(RC)梁的静力与冲击动力行为进行试验研究,共进行4根梁的三点弯曲静力试验和9根梁的落锤冲击试验,考虑ECC强度、混凝土强度、FRP格栅种类、FRP格栅厚度等影... 文章对超高韧性水泥基材料(ECC)+玄武岩纤维复材(BFRP)格栅复合加固钢筋混凝土(RC)梁的静力与冲击动力行为进行试验研究,共进行4根梁的三点弯曲静力试验和9根梁的落锤冲击试验,考虑ECC强度、混凝土强度、FRP格栅种类、FRP格栅厚度等影响因素。试验中测量了支座反力、冲击力、加速度及挠度时程响应,并采用高速摄像机和非接触式数字成像测试系统(DIC)分析冲击过程中加固梁表面的动态应变。试验结果表明,随着加固层BFRP格栅配置率增大,相同冲击能量下加固梁表现出更小的挠度变形和界面剥离长度。当采用低强度ECC作为加固层基体时,提高梁体混凝土强度对界面黏结性能有所削弱,但可通过同时提高加固层ECC与梁体混凝土强度以增强界面黏结性能。采用基于平截面假定的简化模型可以较为准确地计算ECC+BFRP格栅复合加固RC梁的抗冲击承载力,但界面黏结滑移使得加固梁冲击最大挠度大于相同承载力的钢筋混凝土梁。 展开更多
关键词 ECC材料 BFRP 落锤冲击试验 抗冲击加固 界面剥离
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超大直径隧道机械法横通道施工下的结构响应 被引量：1
7
作者 郑镇跡 谢典延 +2 位作者 邱桐 苏栋 陈湘生 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第7期3194-3207,共14页
为揭示机械法横通道施工全过程对超大直径盾构隧道结构的力学扰动机制,以广州海珠湾隧道区间横通道工程为例,详细介绍国内首个机械法横通道与超大直径盾构主隧道同步施工的工艺设计。在此基础上,进一步建立精细化的三维仿真模型并结合... 为揭示机械法横通道施工全过程对超大直径盾构隧道结构的力学扰动机制,以广州海珠湾隧道区间横通道工程为例,详细介绍国内首个机械法横通道与超大直径盾构主隧道同步施工的工艺设计。在此基础上,进一步建立精细化的三维仿真模型并结合现场实测数据验证,深入分析横通道机械顶管法施工全过程对超大直径盾构隧道结构体系的力学扰动特性。研究结果表明:预制箱涵在顶进过程中产生了向靠背侧3.1 mm的水平附加变形;破洞后,钢套筒在洞门上下全切环与两侧半切环接缝处出现局部应力集中,最大应力达266.3 MPa;施工过程中,主隧道管片受力和变形均表现出显著的阶段性变化:顶切阶段,反力架上部传力构件处管片出现约3.06 MPa的局部拉应力,同时该处正弯矩增至670.9 kN·m;破洞及拆撑完成后,洞门两侧应力集中现象明显,最大压应力增至22.91 MPa。此外,切削侧负弯矩减少54.1%;施工过程中,全切环管片轴力逐步下降,最终拱顶轴力损失46.3%、切削侧几乎降至0,而半切环拱顶和拱腰轴力却增加20.85%和36.5%;通道破洞施工导致主隧道各部位变形增大,拱顶变形增幅为26.7%~50.1%,而靠背侧及切削侧分别增大11.9%~43.6%、28.1%~65.9%。研究结果为理解机械顶管法横通道施工对超大直径盾构隧道的影响机理提供重要的依据,并为今后同类工程的设计与施工提供参考。 展开更多
关键词 超大直径 盾构隧道 机械法 横通道 结构响应
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两墙合一预制地下连续墙纵向拼缝力学性能试验研究 被引量：1
8
作者 黄嘉欢 饶伟 +9 位作者 邱桐 陈湘生 陈武雄 杨立 陈坤阳 何秋凤 郑镇跡 吴贝钰 李爱东 路林海 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第3期556-566,共11页
为探究两墙合一预制地下连续墙纵向拼缝的力学性能,依托某地铁车站建设工程,揭示两墙合一预制地下连续墙沉插节点传力机制和破坏模式,明确沉插节点的承载力和延性特性,开展模拟现场拼装状态的抗弯试验。研究结果表明:1)CT锁与混凝土间... 为探究两墙合一预制地下连续墙纵向拼缝的力学性能,依托某地铁车站建设工程,揭示两墙合一预制地下连续墙沉插节点传力机制和破坏模式,明确沉插节点的承载力和延性特性,开展模拟现场拼装状态的抗弯试验。研究结果表明:1)CT锁与混凝土间的裂缝及分离现象是节点进入塑性和极限承载的重要标志,CT锁的拉结固定设置可确保沉插节点具备良好的延性以及两墙合一预制地下连续墙纵向结构的稳定性;2)沉插节点表现出明显的3阶段发展特性,其弯矩-转角关系曲线呈现双折线形态,屈服承载力约为215 kN·m,极限承载力约为265 kN·m,屈服承载力约占极限承载力的80%,该节点的承载力约为连续截面的30%;3)在CT锁的约束作用下,沉插节点为具有延性特性的铰接节点。 展开更多
关键词 两墙合一预制地下连续墙 沉插节点 CT锁 足尺抗弯试验 纵向拼缝 力学性能
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联合时序InSAR和现场测量的地铁枢纽施工形变监测与多参量风险评估 被引量：1
9
作者 秦晓琼 张雅轩 +5 位作者 徐彬涛 刘宇舟 刘镇诚 洪成雨 陈湘生 汪驰升 《测绘通报》 北大核心 2025年第2期71-76,共6页
地铁里程的快速增长伴随着频发的施工事故,形变监测与解译对确保施工安全至关重要。本文针对地铁施工特性优化SAR影像集进行划分,改善施工区失相干现象,并联合现场测量补充其时空和视角缺失,解译了深圳地铁12号线沙浦站的施工形变过程,... 地铁里程的快速增长伴随着频发的施工事故,形变监测与解译对确保施工安全至关重要。本文针对地铁施工特性优化SAR影像集进行划分,改善施工区失相干现象,并联合现场测量补充其时空和视角缺失,解译了深圳地铁12号线沙浦站的施工形变过程,并基于形变结果进行多参量风险评估。结果显示:(1)沙浦站施工区的点目标数量和相干性显著提高;(2)联合分析InSAR、地下水位、水准测量数据,发现基坑开挖、隧道盾构导致周边构筑物发生10~30 mm不均匀沉降,并产生了3个沉降漏斗;(3)联合InSAR和机器视觉沉降监测结果,发现回填施工后主体结构形变主要原因为回填土荷载作用,回填土层平均压缩量约4.31 mm;(4)沿隧道和基坑两侧、车站37~42环块形变风险较高。 展开更多
关键词 形变监测 时序InSAR 地铁施工 风险评估
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装配式地铁车站大尺寸构件光纤监测与裂纹识别研究 被引量：1
10
作者 洪成雨 黎宏 +2 位作者 饶伟 陈湘生 雷振 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第3期499-510,共12页
为研究地铁地下车站大尺寸装配式构件在拼装过程中的应变特征与裂纹识别问题,以某装配式地铁车站工程为研究背景,针对大尺寸构件拼装过程中的分布式光纤(distributed fiber optic system,DFOS)监测开展研究,提出主成分层次聚类模型(PCA-... 为研究地铁地下车站大尺寸装配式构件在拼装过程中的应变特征与裂纹识别问题,以某装配式地铁车站工程为研究背景,针对大尺寸构件拼装过程中的分布式光纤(distributed fiber optic system,DFOS)监测开展研究,提出主成分层次聚类模型(PCA-HC),融合多个应变分布参数,对裂纹区域应变分布进行特征识别,并开展现场底板拼装裂纹验证。研究结果表明:1)根据DFOS获取的应变特征,拼装顶板时受拉区平均应变增长率为105.42%,受压区平均应变增长率为110.27%。就底板而言,顶板拼装对其变形影响最大。2)DFOS清晰地反映了裂纹应变异常信号,拼装过程中底板与支撑结构接触处出现裂纹,建议增大支座与拼装构件的接触面积,以减小拼装施工对结构应力/应变集中的影响。3)PCA-HC模型相互融合的降维、特征提取和层次化聚类方法有效识别了裂纹潜在特征,实现了大尺寸装配式构件的裂纹自动化识别与分类,为保障地铁车站大尺寸装配式结构安全施工提供了方法。 展开更多
关键词 地铁车站 预制拼装结构 分布式光纤 裂纹识别 聚类分析
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地铁地下车站装配式结构施工受力特征监测分析
11
作者 洪成雨 林楷哲 +5 位作者 饶伟 陈湘生 邱桐 张斌 戴继 贾科 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第3期511-520,共10页
为解决地铁地下车站装配式结构质量与尺寸大、施工工况多,极易导致结构的变形和应力集中造成的损伤问题,基于高精度、高空间分辨率分布式OFDR技术,对地下装配式结构侧墙内部连续空间的应变进行监测,探索侧墙、顶板、相邻块的拼装,以及... 为解决地铁地下车站装配式结构质量与尺寸大、施工工况多,极易导致结构的变形和应力集中造成的损伤问题,基于高精度、高空间分辨率分布式OFDR技术,对地下装配式结构侧墙内部连续空间的应变进行监测,探索侧墙、顶板、相邻块的拼装,以及车站顶部回填土在多种施工工况下对侧墙内部变形特征的影响;量化分析不同施工工况对侧墙应变场与弯矩分布特征的影响规律,探究多种施工工况对侧墙结构中部与端部弯矩的贡献度,总结地铁地下车站装配式结构高风险点对应的施工工况。研究结果表明:1)侧墙在拼装与顶部回填土阶段呈现较明显的压弯效应,顶部回填土施工阶段为装配式侧墙结构的最不利工况。2)支撑倒换与侧壁回填工序会增大侧墙结构的弯矩,平均增幅分别为42.8%与19.3%;顶部土体回填期间,B1、B2侧墙最大弯矩分别较前一阶段增长510%、252%。3)侧墙两端与中部弯矩随拼装与回填土工况的进行而不断增大,产生明显弯曲效应。顶部回填土阶段对中部、顶部、底部的弯矩平均贡献度分别为70.4%、69.4%、55.1%;由于上部回填土对侧墙弯矩贡献度最大,回填土施工阶段需要关注上部回填土压力对拼装车站侧墙结构受力的影响。 展开更多
关键词 地铁 地下车站 装配式结构 光频域反射技术 施工工况 受力特征
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基于科学知识图谱的极端情况下城市应急管理研究
12
作者 蒋卫平 龚浩锋 +2 位作者 苏栋 林星涛 陈湘生 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第4期247-258,共12页
为了掌握极端情况下城市应急管理研究的发展趋势,系统梳理该领域的主要研究及其特征,利用科学知识图谱工具VOSviewer软件,以科学网核心合集(Wos CC)为数据检索源,对极端情况下应急管理研究文献进行可视化分析。结果表明:对极端情况下城... 为了掌握极端情况下城市应急管理研究的发展趋势,系统梳理该领域的主要研究及其特征,利用科学知识图谱工具VOSviewer软件,以科学网核心合集(Wos CC)为数据检索源,对极端情况下应急管理研究文献进行可视化分析。结果表明:对极端情况下城市应急管理的研究近些年来逐年增多,但总体发文量不大,2004-2024年总计文献为145篇;美国、中国、澳大利亚等是研究论文数量最多的国家之一,为该领域的发展作出重要贡献;当前已形成明显的研究团队,主要在中美两国,但缺乏国际合作;研究主题经聚类分析可归纳为灾害应急管理、灾害预测模型、城市脆弱性分析、智慧城市、气候特征影响等5个方面。目前,在城市面临极端风险的概率变大的情况下,急需加强国际合作,充分利用人工智能、大数据等最新技术,构建能够面对极端情况的城市应急管理理论体系。 展开更多
关键词 极端情况 城市应急管理 科学知识图谱 可视化 VOSviewer
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土壤冻胀离心模拟试验 被引量：25
13
作者 陈湘生 濮家骝 +1 位作者 罗小刚 殷昆亭 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第6期615-619,共5页
介绍了在清华大学离心机上进行的土壤冻胀离心模拟的模型模拟试验、４０ｇ 下离心模拟重复试验等初步试验成果． ３０ ｇ 和４０ ｇ 下的土壤冻结模型模拟试验结果一致， 说明土壤冻胀离心模拟试验中热传导缩比关系正确． ４０ ｇ 下土... 介绍了在清华大学离心机上进行的土壤冻胀离心模拟的模型模拟试验、４０ｇ 下离心模拟重复试验等初步试验成果． ３０ ｇ 和４０ ｇ 下的土壤冻结模型模拟试验结果一致， 说明土壤冻胀离心模拟试验中热传导缩比关系正确． ４０ ｇ 下土壤有／ 无荷离心模拟重复试验结果相近， 说明土壤冻融离心模拟试验的可行和可靠性． 展开更多
关键词 土壤 冻胀融沉 离心模拟 冻土地基
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冻结立井井筒机械化掘进现状及发展趋势 被引量：12
14
作者 陈湘生 王恒 +4 位作者 宋朝阳 陈汉青 陈曦 丁航 王磊 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1-17,共17页
针对我国“富煤贫油少气”的能源赋存结构及煤炭未来一段时间将长期占据能源消耗主导地位的特点,回顾了我国煤炭井工开采领域冻结立井井筒机械化掘进发展历程。钻爆法凿井作为我国立井井筒施工的主要工法,炸药的应用大幅提高了冻结井筒... 针对我国“富煤贫油少气”的能源赋存结构及煤炭未来一段时间将长期占据能源消耗主导地位的特点,回顾了我国煤炭井工开采领域冻结立井井筒机械化掘进发展历程。钻爆法凿井作为我国立井井筒施工的主要工法,炸药的应用大幅提高了冻结井筒的掘进效率,配套的伞钻打孔、抓岩机装岩、大型井架及设备提升、大模板砌壁等大型机械化设备的应用,大幅提高了井筒成井速度;竖井钻机、反井钻机及竖井掘进机作为特殊地层条件下立井井筒特殊凿井方式,也有各自应用范围。面对我国西部富水弱胶结地层特点及智慧矿山发展趋势,采用冻结+钻爆法施工难以满足千米级弱胶结岩层立井井筒智能化无人化的建设需求,而采用冻结+竖井掘进机钻井是未来超深立井井筒技术发展方向之一。结合国外冻结+竖井掘进机凿井工程案例,针对我国西部富水弱胶结岩层立井井筒建设,提出了冻结+竖井掘进机凿井在冻结壁厚度和强度设计理论、双层钢筋混凝土井壁永久支护、低温环境下竖井掘进机掘进破岩形式以及分级上排渣方式等冻-掘-支-运协同作业方面提出了合理化建议;明确了井壁结构与弱胶结围岩相互作用机理,优化双层井壁结构方法,构建竖井掘进机掘-支-运同步作业模式等,提升井筒建设综合效率,提高信息化水平,推动立井井筒向机械化、绿色化和智能化发展。 展开更多
关键词 特殊凿井 机械破岩 冻结井壁 竖井掘进机
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极端环境隧道建造面临的主要问题及发展趋势 被引量：16
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作者 陈湘生 全昭熹 +2 位作者 陈一凡 沈翔 苏栋 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第3期401-432,I0005-I0036,共64页
聚焦艰险山区、深水海域与城市敏感区3类极端环境,全面梳理和总结了在此环境下隧道建造面临的主要问题、相关技术突破和未来发展趋势。针对艰险山区中极高地应力、高地温、高海拔以及活动断裂带等极端条件,总结分析围岩和隧道的变形机... 聚焦艰险山区、深水海域与城市敏感区3类极端环境,全面梳理和总结了在此环境下隧道建造面临的主要问题、相关技术突破和未来发展趋势。针对艰险山区中极高地应力、高地温、高海拔以及活动断裂带等极端条件,总结分析围岩和隧道的变形机制、破坏机制及防护措施,并指出未来可通过大数据、机器学习等手段建立更精准的预测模型,以实现隧道建造过程的实时监控和风险评估;针对深水海域中高水压、高烈度地震、强侵蚀环境等极端条件,分析多因素耦合下沉管法及盾构法隧道管片及接头的劣损和破坏机制,总结提升其力学和耐久性能的主要技术措施,并提出未来仍需针对海底隧道管片接头的防水、抗震及抗侵蚀性能开展更深入的研究,以形成完整的理论和技术体系;针对城市敏感区隧道穿越既有隧道、敏感建构筑物、地下障碍物等挑战,总结分析盾构法和顶管法施工环境响应规律、地层变形评估方法和控制技术措施,提出未来可采用机器学习等技术辅助隧道建设,以提升预测和控制的准确性,减小建设过程对城市环境的扰动。目前,相关研究成果为极端环境下的隧道工程建设提供了重要支撑,但部分技术仍需进一步在实践中完善并形成规范,以指导后续的工程建设;而随着新一代信息技术的发展,未来隧道建造必将朝着数字化、智能化、自动化的方向发展,从而保障极端环境下隧道建设的安全、绿色、高效。 展开更多
关键词 隧道 极端环境 艰险山区 深水海域 城市敏感区 施工技术
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人工筑岛关键技术及环境影响分析
16
作者 董紫君 张明 +4 位作者 梁嘉影 陈佛赐 孙晓辉 陈长卿 陈湘生 《深圳大学学报(理工版)》 北大核心 2025年第5期529-540,共12页
人工筑岛工程作为一种重要的土地资源扩展手段,对生态环境的影响具有双重性,既可能产生积极的效益,也可能引发潜在的环境风险.在进行人工岛建设的过程中,选择不同的施工工艺技术对环境的影响程度也存在差异.介绍了对新型地下设施同步建... 人工筑岛工程作为一种重要的土地资源扩展手段,对生态环境的影响具有双重性,既可能产生积极的效益,也可能引发潜在的环境风险.在进行人工岛建设的过程中,选择不同的施工工艺技术对环境的影响程度也存在差异.介绍了对新型地下设施同步建造关键技术在人工岛建设中的应用,系统对比了多种填海方式、不同的地基处理技术以及不同的地下基础设施建造施工模式的正负环境效应.结果表明,相较传统方式,利用深层水泥搅拌法进行地基处理及围堰抛填结合同步建造模式进行填岛,可有效减少填海施工期间的环境扰动,降低对生态系统的长期影响,对环境更具友好性.分析结果可为人工筑岛的施工技术选择、新型地下同步建造关键技术的规模应用提供借鉴. 展开更多
关键词 岩土工程 人工筑岛 填海技术 同步建造技术 环境效应 生态影响 环境影响
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工程建设余泥渣土高效利用技术研究与展望
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作者 孙晓辉 张明 +4 位作者 陈湘生 陈长卿 董紫君 陈佛赐 韩志豪 《深圳大学学报(理工版)》 北大核心 2025年第6期678-687,I0008,I0009,共12页
为提升城市工程建设余泥渣土的绿色高效处理处置能力,探讨了城市工程建设中产生的巨量余泥渣土的高效资源化利用技术与未来的研究方向.提出构建余泥渣土的物相分离-资源转化耦合理论方法,基于材料体系研发、工艺-技术-评估方法构建和智... 为提升城市工程建设余泥渣土的绿色高效处理处置能力,探讨了城市工程建设中产生的巨量余泥渣土的高效资源化利用技术与未来的研究方向.提出构建余泥渣土的物相分离-资源转化耦合理论方法,基于材料体系研发、工艺-技术-评估方法构建和智能化装备开发,建立了余泥渣土的绿色高效资源化利用成套技术,解决巨量余泥渣土的处理处置难题,指出余泥渣土的未来研究可在规模化处理处置、功能化工程利用和固废基先进材料研究3个层次开展.提出了余泥渣土基城市水土耦合利用概念,基于地聚物基固化-介孔功能化调控,将余泥渣土转化为透水、透气且具备催化、固碳和污染去除等功能的先进填筑材料,在处理处置余泥渣土的同时,产生水土污染治理的环境正效应.本研究可为工程建设余泥渣土处理处置难题提供新的解决思路,对城市生态环境治理具有重要意义. 展开更多
关键词 岩土工程 环境工程 固废资源化 余泥渣土 水土耦合利用 地聚物技术 智能化装备
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机器学习方法在盾构隧道工程中的应用研究现状与展望 被引量：15
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作者 陈湘生 曾仕琪 +1 位作者 韩文龙 苏栋 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-13,共13页
随着盾构隧道工程信息化水平的提升,隧道掘进设备作业过程监测技术日益完善,记录的工程数据蕴含了掘进设备内部信息及其与外部地层的相互作用关系。机器学习因其数据分析能力强,无需先验的理论公式和专家知识,相较于传统的建模统计分析... 随着盾构隧道工程信息化水平的提升,隧道掘进设备作业过程监测技术日益完善,记录的工程数据蕴含了掘进设备内部信息及其与外部地层的相互作用关系。机器学习因其数据分析能力强,无需先验的理论公式和专家知识,相较于传统的建模统计分析方法具有更大的应用空间。通过机器学习方法对收集的信息与数据进行深度挖掘并分析其内在联系,有助于提升盾构隧道工程建设的效率和安全保障水平。简述机器学习方法的基本原理,总结和分析机器学习方法在盾构工程中的应用研究状况,综述基于机器学习的盾构设备状态分析、盾构设备性能预测、围岩参数反演、地表变形预测和隧道病害诊断等5个方面的进展,并分析当前研究的不足。最后,分析盾构隧道工程向智能化方向发展需重点攻克的难题。 展开更多
关键词 盾构隧道 机器学习 隧道施工 大数据 人工智能
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双洞密贴顶管法装配式地铁车站建造方案及其力学性能研究 被引量：10
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作者 陈湘生 王雷 +3 位作者 阳文胜 苏栋 吴永照 刘树亚 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第7期1089-1098,共10页
为解决采用较小断面的矩形顶管施工大断面装配式地铁车站的难题,以深圳市轨道交通12号线沙三站为工程背景,对双洞密贴顶管法装配式地铁车站建造方案及其力学性能开展研究。首先,介绍该新工法的设计理念及总体方案,包括车站断面分割、结... 为解决采用较小断面的矩形顶管施工大断面装配式地铁车站的难题,以深圳市轨道交通12号线沙三站为工程背景,对双洞密贴顶管法装配式地铁车站建造方案及其力学性能开展研究。首先,介绍该新工法的设计理念及总体方案,包括车站断面分割、结构转换及施工工序等,结合新型结构体系特点,提出双洞车站子结构向整体车站结构转换的竖向、横向受力体系转换方法,并对相应的施工工序进行介绍;然后,介绍顶管法装配式地铁车站结构的管节分块、接头和结构防水体系等方面的设计;最后,采用ABAQUS有限元软件建立基于荷载-结构法的车站结构三维有限元模型,分析施工过程中车站结构的弯矩变化规律。研究表明:1)车站左、右洞子结构在各施工工况下弯矩峰值变化不大,说明了施工工序设计的合理性;2)由于左、右洞子结构接头位置的非对称设计和施工时边界条件的不同,其弯矩具有较大的差异,设计时需注意对控制截面的校核。 展开更多
关键词 双洞密贴矩形顶管 装配式地铁车站 接头 结构设计 结构转换 防水设计 受力分析
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地铁双线隧道下穿既有车站冻结加固冻胀控制措施 被引量：5
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作者 陈湘生 丁航 +5 位作者 李方政 陈曦 高伟 王恒 王磊 陈汉青 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期172-180,共9页
针对城市长距离大断面地下空间冻结工程的冻胀特性问题,依托上海地铁18号线国权路站双线隧道下穿既有车站冻结工程,基于热力耦合方程,利用有限元软件建立三维数值模型,结合室内试验所得物理参数,研究该工程的冻胀位移场演化规律,并探究... 针对城市长距离大断面地下空间冻结工程的冻胀特性问题,依托上海地铁18号线国权路站双线隧道下穿既有车站冻结工程,基于热力耦合方程,利用有限元软件建立三维数值模型,结合室内试验所得物理参数,研究该工程的冻胀位移场演化规律,并探究错峰冻结、调整盐水温度等措施对冻胀位移场的影响规律。在本试验条件下,研究结果表明:①冻胀引起的车站底板变形主要发生于积极冻结期;双线隧道同时冻结模式下,冻结45 d时车站底板竖向位移量达到冻结90 d时竖向位移量的77.72%。②冻结90 d时,错峰冻结工况下车站底板竖向位移量较双线隧道同时冻结时减小了7.7%,表明错峰冻结避免了同一时间段内的冻胀叠加效应,一定程度上降低冻胀效应。③冻结90 d时,调整盐水温度工况下车站底板竖向位移量较温度调控前减小34.2%;表明调整盐水温度可控制冻土扩展速率,有效降低冻胀效应。实际工程中,采用错峰冻结、调整盐水温度等措施协同控制冻胀,车站底板最大竖向位移为25.41 mm;数值模拟所得车站底板抬升规律与实测数据基本一致,有效指导了工程施工。 展开更多
关键词 隧道 地铁车站 冻胀 地下空间 数值分析
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