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Application of Integrated Geological Prediction Technologies in Sub-river Tunnel of Liuyang
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作者 Qiaosen Lü,Jianping Chen,Xuedong Luo 1.Engineering Research Center of Rock-Soil Drilling & Excavation and Protection,Ministry of Education,China University of Geosciences(Wuhan),Wuhan 430074,China. 2.Faculty of Engineering,China University of Geosciences(Wuhan),Wuhan 430074,China 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期282-282,共1页
Because of the frequent serious geo-hazards met in constructing sub-river tunnels,the application of geological prediction is necessary to reduce the risk. Taking the Liuyang River Tunnel(10.1 km,with 362 m of the sub... Because of the frequent serious geo-hazards met in constructing sub-river tunnels,the application of geological prediction is necessary to reduce the risk. Taking the Liuyang River Tunnel(10.1 km,with 362 m of the sub-river part) which is one of the key projects of the dedicated-passenger railway from Wuhan to Guangzhou as an example,the application of integrated geological prediction technologies is expounded in detail.The effects of TSP(tunnel seismic prediction) and infrared water detectors are analyzed as key points in order to summarize the advantages and disadvantages of these devices.The results of this research which can be adopted to improve the effects of the 展开更多
关键词 sub-river tunnel geological prediction TSP infrared water detector
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TBM智能施工研究进展及展望 被引量:3
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作者 刘耀儒 侯少康 +4 位作者 魏芳 喻葭临 何伟 程立 焦鹏程 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第1期21-45,共25页
TBM目前已集成上百个传感器和信息采集系统,可实时记录反映TBM施工状况及工作性能的运行数据,为开展数据驱动研究及实现TBM智能施工提供了良好的契机。在分析近年来TBM机器学习相关研究成果的基础上,综述TBM智能施工的研究进展。首先,... TBM目前已集成上百个传感器和信息采集系统,可实时记录反映TBM施工状况及工作性能的运行数据,为开展数据驱动研究及实现TBM智能施工提供了良好的契机。在分析近年来TBM机器学习相关研究成果的基础上,综述TBM智能施工的研究进展。首先,以引松工程3标段为例,介绍TBM运行参数及运行数据的基本情况,分析TBM控制参数及掘进循环的各工作阶段划分;然后,系统归纳TBM掘进过程隧道(洞)围岩智能感知、TBM掘进过程地质灾害预测预警、TBM掘进控制参数辅助决策3方面的研究进展;最后,结合当前的技术水平和研究现状,探讨目前研究中存在的瓶颈,并提出对后续研究展望的建议,即多源数据互补信息的利用、专业机制知识-数据的融合驱动、新工程/工况应用场景的迁移学习是该领域有待进一步研究的方向。 展开更多
关键词 TBM智能施工 运行数据 围岩感知 地质灾害预测 掘进参数优化
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基于水文分析及超前探测的隧道涌水量预测
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作者 张晓宇 赵晓彦 +4 位作者 杜世回 赵文 田振宇 李其帅 杨青 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第8期78-81,104,共5页
研究目的:隧道的裂隙涌水往往集中于洞身断裂带、裂隙带、岩性分界、土石界面、沟谷两侧等特殊地段,由于集中出水段落的难以确定,隧道涌水量预测与施工开挖揭示往往差异较大。针对施工期间隧道洞身集中出水段水量预测问题,首先充分利用... 研究目的:隧道的裂隙涌水往往集中于洞身断裂带、裂隙带、岩性分界、土石界面、沟谷两侧等特殊地段,由于集中出水段落的难以确定,隧道涌水量预测与施工开挖揭示往往差异较大。针对施工期间隧道洞身集中出水段水量预测问题,首先充分利用弹性波反射法、瞬变电磁获取的物性差异实现掌子面前方60~100m范围内的富水段落及特征的确定,在分析评价隧道地下水位、水压等水文地质条件基础上,应用地下水动力学法开展掌子面前方100m隧道涌水量预测。研究结论:(1)以某砂板岩隧道通过区域逆断层为例,通过水文地质分析确定了逆断层下盘及核部存在集中出水风险,该段地下水位埋深460m,以中等富水为主,反演渗透系数为0.1~0.3m/d;(2)依据弹性波反射法和瞬变电磁确定掌子面前方27m范围内为集中出水段落;(3)采用大岛志洋、古德曼等理论公式对掌子面前方27 m最大涌水量进行预测,预测最大涌水量为4017~4724 m^(3)/d,实际开挖总水量在3480~5280 m^(3)/d之间波动;(4)相关计算成果可为隧道突涌水处置提供支撑。 展开更多
关键词 隧道工程 超前探测 弹性波反射法 瞬变电磁 集中出水段 涌水量预测
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非煤地层隧道瓦斯等级合理性判定研究
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作者 陈明浩 周航 +4 位作者 邱鹏 徐正宣 李东 苏培东 周小涵 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第5期895-905,共11页
我国隧道工程中有害气体引发的工程灾害频发,主要涉及中毒窒息、燃烧爆炸及化学腐蚀等问题。针对煤层瓦斯目前已建立相对完整的勘察评价体系,而非煤瓦斯尚缺少较为准确合理的风险等级评价方法,严重制约非煤瓦斯隧道工程建设高质量发展... 我国隧道工程中有害气体引发的工程灾害频发,主要涉及中毒窒息、燃烧爆炸及化学腐蚀等问题。针对煤层瓦斯目前已建立相对完整的勘察评价体系,而非煤瓦斯尚缺少较为准确合理的风险等级评价方法,严重制约非煤瓦斯隧道工程建设高质量发展。通过现场检测、原位试验、理论分析和实测计算等方法,研究非煤瓦斯气体在勘察和施工阶段的风险等级评价方法。研究结果表明:1)在勘察阶段,一般非煤瓦斯区段可采用在勘察钻孔内开展“中途检测+终孔检测+封孔检测”的常规方法进行瓦斯等级判定,在高瓦斯区段需结合聚气试验和逸散试验,通过聚气速率(ν_g)和逸散曲线进一步判定瓦斯等级和瓦斯类型;2)在施工阶段,开挖工作面绝对瓦斯涌出量(Q_绝)可通过实测风管压入通风量和优化后的断面瓦斯检测点准确实测;3)开挖工作面前方瓦斯富集体绝对瓦斯涌出量(Q_绝)应结合超前地质预报工作,创新采用“TSP+超前钻孔+检测试验”方法进行实测;4)非煤地层隧道瓦斯等级评价方法已在成渝中线高铁、市域(郊)铁路成都至眉山线成功应用并指导现场安全施工。 展开更多
关键词 非煤地层隧道 瓦斯等级评价 聚气试验 逸散试验 绝对瓦斯涌出量 超前地质预报
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三维地震波超前地质预报及其应用效果
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作者 蔡盛 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第8期193-202,共10页
【目的】针对传统隧道地震反射波超前地质预报技术受限于二维观测系统几何局限导致的异常体空间定位偏差问题,建立基于实际隧道几何结构的三维地震波超前预报方法。【方法】采用“理论分析–数值模拟–工程验证”技术路径,解决了三维探... 【目的】针对传统隧道地震反射波超前地质预报技术受限于二维观测系统几何局限导致的异常体空间定位偏差问题,建立基于实际隧道几何结构的三维地震波超前预报方法。【方法】采用“理论分析–数值模拟–工程验证”技术路径,解决了三维探测系统的波场重构、空间建模、偏移成像等关键技术难题。基于几何地震学原理论证了三维观测对异常体探测范围及定位精度的提升效应;应用旋转交错网格有限差分法实现了隧道全空间TTI介质三维波场正演,引入通量校正传输技术(FCT)抑制数值频散;结合快速行进法(fast marching method,FMM)计算波前走时,采用改进型Kirchhoff积分算法实现了三维偏移成像。【结果】鄂西铁路隧道现场试验表明:三维方法在掌子面前方20 m(里程412 m)处精准探测到密集裂隙发育带;异常体定位范围较二维预报方法缩小20%;三维预报成果图可多角度展示异常体空间形态。【结论】三维地震反射波超前地质预报技术提升了地质异常体的空间定位能力与解释直观性,为隧道施工地质灾害防控提供有效技术支撑。 展开更多
关键词 隧道 超前地质预报 三维地震反射波 TTI介质正演 快速行进法 Kirchhoff偏移成像
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砂化白云岩隧洞地质灾害风险分级研究 被引量:1
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作者 米健 唐俊 +2 位作者 代崇锐 董家兴 许正波 《人民长江》 北大核心 2025年第3期134-139,145,共7页
砂化白云岩隧洞施工过程中,地质灾害频发,尤其是富水砂化白云岩隧洞施工安全风险高,严重影响了工期和投资。为了研究砂化白云岩隧洞地质灾害风险与地质环境的内在联系,以滇中引水工程玉溪段为例,采用统计分析法对砂化白云岩隧洞地质灾... 砂化白云岩隧洞施工过程中,地质灾害频发,尤其是富水砂化白云岩隧洞施工安全风险高,严重影响了工期和投资。为了研究砂化白云岩隧洞地质灾害风险与地质环境的内在联系,以滇中引水工程玉溪段为例,采用统计分析法对砂化白云岩隧洞地质灾害案例进行了深入研究。结果表明:砂化白云岩隧洞地质灾害类型有塌方、涌突水及涌水涌砂3类;地质灾害影响因素主要为断层或挤压带、外水压力以及单位洞长集水面积等;依据孕灾地质条件,可将砂化白云岩隧洞地质灾害风险等级划分为极高、高、中等及一般4级。研究成果可为砂化白云岩隧洞选择施工处理措施以及布置隧洞线方案提供技术支撑,为砂化白云岩隧洞勘察设计、施工、管理提供参考。 展开更多
关键词 砂化白云岩隧洞 地质灾害风险 分级标准 孕灾地质条件 施工处理措施 滇中引水工程
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不同地质条件下盾构机掘进速度预测方法
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作者 王毓灿 元海文 +2 位作者 孙齐 杨磊 肖长诗 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第3期30-40,共11页
盾构机掘进性能受不同地质条件影响明显。该研究以电驱土压平衡盾构机为对象,统计了961环3761006条掘进数据,包括砂质黏性土层等6种地质组合以及对应的盾构机掘进参数。通过相关性分析,确定与掘进速度紧密相关的特征变量,包括总推力、... 盾构机掘进性能受不同地质条件影响明显。该研究以电驱土压平衡盾构机为对象,统计了961环3761006条掘进数据,包括砂质黏性土层等6种地质组合以及对应的盾构机掘进参数。通过相关性分析,确定与掘进速度紧密相关的特征变量,包括总推力、同步注浆量和泡沫压力等。然后,针对实际盾构工程存在数据分布不均衡问题,对原始数据高斯重采样,生成包含19950个有效样本的数据集。随后,提出了一种基于Kolmogorov-Arnold Network(KAN)的盾构机掘进速度预测方法,KAN模型通过多层次复合函数的组合逼近非线性关系,将多因素耦合的非线性关系又近似分解为一系列单变量函数组合,在确保模型预测精度的同时,极大提高计算效率。以深圳至大亚湾地铁盾构工程为例,开展实验论证,结果表明:与卷积神经网络(CNN)、长短时记忆网络(LSTM)等模型相比,KAN在处理高维数据和非线性耦合关系方面表现出优越性能,其预测结果能够精确拟合实测数据。在地质条件较为单一(如全风化混合花岗岩、土状强风化混合花岗岩)的预测误差较低,平均误差控制在5.12%~7.02%,而在混合地层中预测误差有所增大,但总体平均误差仍控制在15%以内。该方法为复杂地质条件下盾构机施工优化提供了有力的决策支持。未来将地质空间分布信息以序列形式引入模型,并增加刀盘磨损的输出预测,为盾构施工的智能化管理提供更加全面的解决方案。 展开更多
关键词 盾构机 掘进预测 地质分析 特征选择 Kolmogorov-Arnold Network
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基于IAHP-CV组合赋权的煤瓦斯隧道施工风险模糊预测模型研究
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作者 姜安民 张道兵 +4 位作者 刘霁 王飞飞 董彦辰 李延超 尹华东 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1604-1616,共13页
为有效控制煤瓦斯隧道施工风险,对基于区间层次分析法与变异系数法组合赋权的煤瓦斯隧道施工风险模糊预测模型进行研究。首先,运用频次分析、鱼骨分析及专家访谈等方法筛选风险因素指标,从施工人员、机械设备、施工过程、工程特征与地... 为有效控制煤瓦斯隧道施工风险,对基于区间层次分析法与变异系数法组合赋权的煤瓦斯隧道施工风险模糊预测模型进行研究。首先,运用频次分析、鱼骨分析及专家访谈等方法筛选风险因素指标,从施工人员、机械设备、施工过程、工程特征与地质环境、瓦斯特征与赋存环境、施工管理这6个方面建立风险因素指标体系;其次,运用区间层次分析法与变异系数法进行组合赋权,确定风险因素指标权重;再次,对煤瓦斯隧道施工综合风险等级进行划分,构造风险等级隶属度函数,基于上述指标体系与权重构建煤瓦斯隧道施工风险模糊预测模型;最后,运用该模型对湖南某煤瓦斯隧道施工风险进行预测。研究结果表明:施工人员风险、机械设备风险、施工过程风险、工程特征与地质环境风险均处于III级(中等)至IV级(较小)之间,瓦斯特征与赋存环境、施工管理风险、施工综合风险所处等级均为II级(较大)至III级(中等)之间,风险预测结果与实际结果较接近;运用该模型对煤瓦斯隧道施工风险进行预测可操作性强,预测结果可靠。 展开更多
关键词 煤瓦斯隧道 施工风险 区间层次分析法 变异系数法 组合赋权 模糊理论 预测模型
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基于本征正交分解的施工隧道污染物体积分数快速预测
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作者 赵希望 夏文洁 +5 位作者 王继红 蒋爽 王树刚 吴元金 罗占夫 刘祺君 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第S1期32-41,共10页
为解决传统数值模拟方法计算耗时长、难以满足实时性需求的问题,提出一种本征正交分解与支持向量机相结合的预测方法,旨在实现复杂工况下施工隧道污染物浓度场的快速重构。首先,建立施工隧道爆破后CO运移的数值模型;其次,针对不同炸药... 为解决传统数值模拟方法计算耗时长、难以满足实时性需求的问题,提出一种本征正交分解与支持向量机相结合的预测方法,旨在实现复杂工况下施工隧道污染物浓度场的快速重构。首先,建立施工隧道爆破后CO运移的数值模型;其次,针对不同炸药量和海拔的典型工况,模拟爆破后隧道内CO体积分数分布,以此来获得样本数据集;再次,通过本征正交分解对高维度浓度场数据进行降维处理,基于能量截取前三阶模态作为特征基函数,降低计算的复杂度;最后,采用支持向量机模型建立已知工况参数与模态系数之间的非线性映射关系,实现目标工况下不同时间隧道内CO体积分数的快速预测。研究结果表明:该预测模型具有显著的准确性和高效性。其中,在预测未知炸药量工况下隧道爆破后的CO体积分数时,最大相对误差不大于15%,平均相对误差为2.73%;在预测未知海拔工况下隧道爆破后的CO体积分数时,最大相对误差不大于6%,平均相对误差为1%。此外,该预测模型耗时仅为数值模拟计算耗时的1/600,使施工隧道污染物浓度场的近实时获取成为可能。 展开更多
关键词 施工隧道 污染物体积分数 本征正交分解 支持向量机 快速预测
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深埋隧洞超前预报及特征数据三维分析的研究应用 被引量:1
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作者 苏波 钟果 +4 位作者 崔正伟 张世殊 胡清龙 唐友川 李付龙 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第S1期612-620,共9页
引水隧洞作为引水式电站建设中的关键项目,开展超前地质综合预报对保障隧洞安全开挖、按时间节点顺利贯通显得十分重要。针对川西某深埋引水隧洞开挖过程中部分洞段存在地应力大、断层破碎带发育、地下水丰富等复杂地质条件,结合地质分... 引水隧洞作为引水式电站建设中的关键项目,开展超前地质综合预报对保障隧洞安全开挖、按时间节点顺利贯通显得十分重要。针对川西某深埋引水隧洞开挖过程中部分洞段存在地应力大、断层破碎带发育、地下水丰富等复杂地质条件,结合地质分析法、TRT法、瞬变电磁法及探地雷达,提出了基于超前地质预报三维信息平台的地质综合预报方法。具体实施步骤为:首先,使用三维地震波法确定隧洞前方不良地质体发育的异常物探响应洞段;其次,对异常洞段进行地质信息分析,并使用瞬变电磁对异常洞段开展多角度复测,并三维化地质及物探信息;最后,结合地质雷达精细探测、地质先验资料的补充,开展对掌子面前方不良地质体发育情况的精确预测。将该方法应用于川西某深埋引水隧洞的超前地质预报中,开挖结果揭示:桩号(隧)6+950—(隧)6+867段围岩完整性差,节理裂隙发育,局部发育小断层,岩体较破碎-破碎,地下水发育,整体为Ⅳ类围岩;桩号(隧)6+867—(隧)6+830段岩体完整性较差,节理裂隙较发育,地下水较发育,岩体局部较破碎,整体为Ⅲ2—Ⅳ类围岩。应用结果表明:三维超前地质综合预报方法实现了地质与物探相结合、物探方法点、线、面的相结合,精确圈定了隧洞掌子面前方断层破碎带、节理裂隙、富水带等不良地质体的发育范围、空间分布等情况,为隧洞安全、顺利开挖提供可靠的技术依据。 展开更多
关键词 三维超前地质预报 地球物理 地质信息化 深埋隧洞 不良地质体
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考虑土层侧向力和变异性的隧道下穿引起既有隧道纵向沉降分析与控制 被引量:2
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作者 阚绍德 黄旭民 梁禹 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第4期1723-1734,共12页
在城市密集交通网络建设中,新建隧道通常会不可避免下穿既有隧道,引起既有隧道的沉降变形,甚至会引发工程结构的病害。因此需对既有隧道变形进行预测和评估,以采取对应的加固控制措施。综合考虑新建隧道下穿过程中土层侧向力和空间变异... 在城市密集交通网络建设中,新建隧道通常会不可避免下穿既有隧道,引起既有隧道的沉降变形,甚至会引发工程结构的病害。因此需对既有隧道变形进行预测和评估,以采取对应的加固控制措施。综合考虑新建隧道下穿过程中土层侧向力和空间变异性对既有隧道沉降变形的影响,基于随机场理论和双参数弹性地基梁理论,引入最小势能原理建立不确定性有限元力学分析模型,并通过2个典型算例,验证了模型的合理性和适用性。之后依托实际工程,对新建隧道下穿既有隧道的变形进行分析和预测,并提出了“地中水平定向钻孔注浆+洞内近接区域横纵向交叉注浆”的软土地层定向立体注浆加固技术。结果表明,考虑地层侧向力时,本文提出的方法求解得到的既有隧道变形更加接近实测数据;考虑地层空间变异性时,相比确定性方法更能准确反映地层变形的不安全状态。实际工程中应综合考虑这两者的影响。实际工程中,模型预测既有线的最大沉降变形区间为13.3~15.4 mm,可能处于不安全的状态。基于预测结果针对性地提出了定向立体注浆加固控制措施,分别为地中水平定向钻孔注浆、洞内径向孔超前注浆以及洞内纵向超前水平注浆。加固后地表最大沉降变形为6 mm,低于工程沉降控制值。本文研究工作可为类似新建隧道下穿既有隧道工况的变形预测及控制提供理论和技术参考。 展开更多
关键词 盾构隧道 下穿施工 最小势能原理 沉降控制 加固控制 变形监测
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大直径泥水盾构掘进参数智能预测 被引量:1
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作者 李健 陶博文 +2 位作者 蔡琦 姚建强 王赶 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第3期148-155,共8页
依托北京市东六环改造项目中京哈高速—潞苑北大街标段大直径泥水盾构隧道工程,结合地应力提取与掘进断面地层信息编码的地质数据处理方法,建立考虑地质条件的盾构参数智能预测模型,提出包含数据获取、数据预处理、数据分解、智能预测... 依托北京市东六环改造项目中京哈高速—潞苑北大街标段大直径泥水盾构隧道工程,结合地应力提取与掘进断面地层信息编码的地质数据处理方法,建立考虑地质条件的盾构参数智能预测模型,提出包含数据获取、数据预处理、数据分解、智能预测模型构建、模型训练与测试、结果评价与分析的一套智能预测分析方法,并对依托工程的盾构掘进参数进行了预测分析。分析结果表明在考虑地质条件后,盾构推力与刀盘扭矩的预测精度分别提高了38.53%与44.86%,保证了后续盾构掘进的施工安全。 展开更多
关键词 盾构隧道 掘进参数 智能预测 地质编码 盾构推力 刀盘扭矩
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基于改进Stacking多模型融合的高速公路隧道建设碳排放预测模型
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作者 吴佳润 林宇亮 +1 位作者 邢浩 宁曦 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期57-65,共9页
隧道工程作为交通基础设施的重要组成部分,其建设过程中的碳排放问题日益受到关注.构建合理的隧道建设碳排放预测模型为控制隧道工程碳排放量、实现隧道减碳设计提供重要的科学依据.据此,以勐绿高速公路隧道工程建设为依托,考虑围岩级... 隧道工程作为交通基础设施的重要组成部分,其建设过程中的碳排放问题日益受到关注.构建合理的隧道建设碳排放预测模型为控制隧道工程碳排放量、实现隧道减碳设计提供重要的科学依据.据此,以勐绿高速公路隧道工程建设为依托,考虑围岩级别、隧道总长度等12个特征参数,建立了120个隧道不同衬砌设计每延米隧道建设碳排放样本.在传统Stacking算法的基础上,提出了一种改进Stacking多模型融合的隧道建设碳排放预测方法.通过残差赋权方式组合基学习器交叉验证得到的各训练模型,降低了对噪声的敏感性.并以原始训练集和组合基学习器的预测结果作为元学习器输入,保留了原始数据集的信息.研究结果表明,改进Stacking算法预测碳排放量与实际碳排放量的均方根误差(E_(RMSE))、平均绝对误差(E_(MAE))以及决定系数(R^(2))不仅优于3种单一基学习器,也优于传统Stacking算法.因此,推荐将改进Stacking算法用于隧道建设碳排放预测. 展开更多
关键词 隧道建设 碳排放 单一基学习器 Stacking模型融合 预测模型
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融合时空特征的基坑施工诱发地铁隧道结构变形预测研究
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作者 范鑫宜 周建国 +2 位作者 柏文锋 闵星 罗海涛 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第8期3592-3603,共12页
对邻近基坑施工的运营地铁隧道结构变形进行预测有助于及时识别潜在的结构安全风险并采取措施。针对现有地铁隧道结构变形预测未考虑监测点的空间相关性,导致模型预测精度不高的问题,提出一种基于图卷积和长短期记忆网络(GCN-LSTM)的地... 对邻近基坑施工的运营地铁隧道结构变形进行预测有助于及时识别潜在的结构安全风险并采取措施。针对现有地铁隧道结构变形预测未考虑监测点的空间相关性,导致模型预测精度不高的问题,提出一种基于图卷积和长短期记忆网络(GCN-LSTM)的地铁隧道结构变形预测模型。该方法首先利用图卷积网络(GCN)提取监测点间的动态空间相关信息,进行邻接矩阵的计算,捕获各个监测点间的空间特征,再将其挖掘的信息构成时间序列作为长短期记忆网络(LSTM)的输入,提取监测点的时间信息特征,通过全连接层融合时空特征,从而提升模型的预测精度。以广州市某受基坑施工影响的运营地铁隧道监测数据为例,将预处理后的数据应用提出的GCN-LSTM模型对所选监测点的变形量进行多点联合变形预测。结果表明,当图卷积层为2,训练批次为32,历史步长为9时可取得最佳的模型性能。同时对比支持向量回归,BP神经网络,长短期记忆神经网络和卷积神经网络−长短期记忆网络模型的预测精度显示,融合时空特征的GCN-LSTM模型的MAE和RMSE指标值至少降低了8.3%和8.2%,R^(2)至少升高了0.01。这说明该模型相对于典型的机器学习模型具有优势,可提高运营地铁隧道结构变形的预测精度。研究结果能够为保障运营地铁隧道的稳定安全运行提供一定的参考价值。 展开更多
关键词 隧道结构变形 预测模型 基坑施工 图卷积网络 长短期记忆网络 时空特征
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钻爆法机械化施工隧道随钻地震波超前地质探测技术研究 被引量:7
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作者 李术才 王鑫 +2 位作者 郭伟东 田箴言 石少帅 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第4期617-632,I0005-I0020,共32页
为适应我国隧道建设机械化、智能化、无人化发展趋势,围绕钻爆法机械化施工隧道,提出以凿岩台车破岩振动为震源的钻爆法机械化施工隧道随钻地震波超前地质探测技术。针对凿岩台车多震源连续激发带来的地震数据波场混叠、有效信息难以识... 为适应我国隧道建设机械化、智能化、无人化发展趋势,围绕钻爆法机械化施工隧道,提出以凿岩台车破岩振动为震源的钻爆法机械化施工隧道随钻地震波超前地质探测技术。针对凿岩台车多震源连续激发带来的地震数据波场混叠、有效信息难以识别问题开展相关研究,提出VMD-SVD-RobustICA三臂混合先导信号分离方法与脉冲反褶积-小波域互相关地震记录重构方法,可实现三臂混合先导信号的分离与有效反射信号的提取。工程实践证明,利用凿岩台车搭载式无线高精度探测装备,该技术可初步实现“边钻边探”,降低预报环节对钻爆法机械化施工隧道正常施工带来的影响。最后,明确该技术目前存在的问题及解决思路。 展开更多
关键词 钻爆法隧道 机械化施工 凿岩台车 随钻震源 超前地质预报
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滇中引水工程隧洞综合超前地质预报分析及应用 被引量:7
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作者 张杨 周黎明 夏波 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第10期124-132,139,共10页
针对隧洞施工过程中不同工程地质条件下何种超前地质预报方法预测更为准确、更为适用和单一方法精确度不够、适用性不强的问题,分别介绍了基于地震波法的长距离隧洞超前地质预报技术和基于电磁法的中、短距离隧洞超前地质预报技术原理... 针对隧洞施工过程中不同工程地质条件下何种超前地质预报方法预测更为准确、更为适用和单一方法精确度不够、适用性不强的问题,分别介绍了基于地震波法的长距离隧洞超前地质预报技术和基于电磁法的中、短距离隧洞超前地质预报技术原理及特点,依据其工作原理、工作方式、预报距离等特点,探讨了不同超前地质预报方法的优、缺点及其最适用的工作场景,总结出一套实用性强的综合超前地质预报流程。依托滇中引水工程大理Ⅱ段两个隧洞的工程实例,利用所提出的综合超前地质预报流程,分别介绍了结合长距离的隧道地震预报(TSP)法、中短距离的瞬变电磁法和探地雷达法对断层破碎带和裂隙水等不良地质体的综合预报研究。首先,通过长距离预报方法对地质灾害危险程度进行分级、识别高危地段,再通过短距离预报方法对不良地质体进行更精确的识别与定位,综合分析3种超前地质预报方法的地球物理响应特征,可以推断出不良地质体的类型及其空间分布特征;其次,通过探地雷达探测溶蚀波场特征的案例分析,可以推断出溶蚀的物性特征、规模及其空间分布特征。预报结果与隧洞掌子面开挖揭示的结果基本一致,验证了3种超前地质预报方法预报隧洞不良地质体的可靠性,也证实了所提出的综合超前地质预报流程的实用性,有助于指导物探工作者对不良地质体进行更精确的预报,确保隧洞施工安全。 展开更多
关键词 隧洞超前预报 TSP 探地雷达 瞬变电磁 不良地质体
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隧道富水断层破碎带突涌预报与工程对策研究 被引量:1
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作者 林之恒 袁东 徐正宣 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第9期113-121,共9页
为解决高原隧道断层破碎带易发突泥冒顶灾害的问题,采用现场调查、地面物探、洞内地震波反射法、瞬变电磁法、超前钻孔等超前地质预报方法,推广洞内物探三维分析,对富水断层破碎带突泥灾害特征、超前地质预报综合成果和工程应对加固措... 为解决高原隧道断层破碎带易发突泥冒顶灾害的问题,采用现场调查、地面物探、洞内地震波反射法、瞬变电磁法、超前钻孔等超前地质预报方法,推广洞内物探三维分析,对富水断层破碎带突泥灾害特征、超前地质预报综合成果和工程应对加固措施进行研究。结果表明:三维物探成果能快速精准查明富水破碎带空间形态,成果直观,有效指导风险判识和工程处置措施;对富水断层带预报应充分结合勘察期成果,宏观初判断层分布特性,洞内采用物钻结合、长短结合的方法;首次提出按照“探明破碎带规模形态,查明破碎带物质组分性状,观测地下水特征变化情况”的思路,研判突泥涌水风险;施工处置应按照“探泄结合,先固后进,回堵再泄”的总体原则有序开展。研究成果和手段可为类似突涌灾害超前地质预报和工程应对措施提供参考。 展开更多
关键词 高原隧道 富水断层破碎带 突涌预报 物探三维分析 超前地质预报 工程对策
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基于机器学习的盾构姿态预测模型与控制方法研究 被引量:3
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作者 关振长 谢立夫 +2 位作者 周宇轩 罗嵩 许超 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第10期2032-2040,共9页
为避免盾构轴线偏离引发衬砌管片错台、开裂等质量与安全问题,提出一种基于机器学习算法的盾构姿态智能预测模型与控制方法。以盾构掘进施工的实测数据为驱动,通过贝叶斯优化(BO)与支持向量回归(SVR)构建盾构姿态预测模型,挖掘施工参数... 为避免盾构轴线偏离引发衬砌管片错台、开裂等质量与安全问题,提出一种基于机器学习算法的盾构姿态智能预测模型与控制方法。以盾构掘进施工的实测数据为驱动,通过贝叶斯优化(BO)与支持向量回归(SVR)构建盾构姿态预测模型,挖掘施工参数-地层信息-盾构姿态三者间的非线性关系。结合模拟退火算法(SA)形成可控施工参数动态调整的盾构姿态控制方法,并将其应用于福州滨海快线南—三区间隧道的工程实践。主要结论如下:1)经数据预处理、特征筛选及BO超参数优化,基于SVR的盾构姿态预测模型具备优异的预测性能和泛化能力;2)结合SA算法进行可控施工参数调整时,需设置合理的优化规则,以确保所推荐的可控施工参数具备可操作性;3)将姿态控制方法应用于南—三区间后续掘进施工以辅助纠偏,盾尾垂直偏差在10环掘进过程中由45 mm减至18 mm,实现了连续稳定纠偏。 展开更多
关键词 盾构隧道 盾构姿态预测 盾构姿态控制 施工参数调整 机器学习
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卷积神经网络在断层破碎带智能判识中的应用
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作者 孙克国 贾敬龙 +2 位作者 江兵 熊志 周玉龙 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期90-95,共6页
研究目的:断层破碎带是隧道施工中最常见的地质异常体之一,易导致涌水突泥、塌方等地质灾害。为助力解决传统地质预报解译依赖经验多、准确率偏低等问题,本文提出一种基于卷积神经网络(Convolutional NeuralNetwork,CNN)的隧道断层破碎... 研究目的:断层破碎带是隧道施工中最常见的地质异常体之一,易导致涌水突泥、塌方等地质灾害。为助力解决传统地质预报解译依赖经验多、准确率偏低等问题,本文提出一种基于卷积神经网络(Convolutional NeuralNetwork,CNN)的隧道断层破碎带智能判识算法,以协助专业人员快速有效判识断层破碎带。研究结论:(1)基于地质大背景和标准化预报图片数据集,采用YOLOv5深度学习框架,引入BoTNet模块,并结合自注意力机制,形成断层破碎带智能判识算法(New_YOLOv5),可实现其位置、规模等要素的智能识别;(2)相较于传统的YOLOv5算法,优化后的算法对不良地质体的识别准确性较高,mAP以及mAP_(max)值的增长率分别为13.68%和9.96%,其中最高mAP值可达84.79%;(3)本研究成果在一定程度上可推动隧道断层破碎带的超前预报结果解译水平的进一步提升,实现由“经验为主、质量不一”向“智能判识、快速有效”的技术进步,可为隧道智能化建造提供有利的技术支撑,具有良好的工程应用前景。 展开更多
关键词 隧道工程 断层破碎带 卷积神经网络 HSP 超前地质预报 深度学习
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隧道涌水量预测计算方法综述 被引量:5
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作者 张兴波 李俊 +2 位作者 李雁冰 魏祥 黄晓敏 《人民长江》 北大核心 2024年第11期166-174,184,共10页
预测隧道涌水量对于保障隧道施工安全、进度、洞室稳定和人身安全问题至关重要。国内外学者已提出多种预测方法,但是存在不同适用条件,根据隧道的水文地质条件选取恰当的方法能有效提高预测精度。对解析公式法、经验公式法、数值法、随... 预测隧道涌水量对于保障隧道施工安全、进度、洞室稳定和人身安全问题至关重要。国内外学者已提出多种预测方法,但是存在不同适用条件,根据隧道的水文地质条件选取恰当的方法能有效提高预测精度。对解析公式法、经验公式法、数值法、随机性数学模型预测法等多种涌水量预测方法进行了系统梳理和分析,通过对这些方法的基本原理及适用条件进行综合分析,讨论了当前涌水量预测方法存在的不足之处,并提出改进方向。结果表明:解析公式法应用简单,但结果偏差较大;经验公式法源于工程案例总结,适用于相似条件下隧道涌水量预测;数值法通过数学模型模拟,可以解决复杂水文地质条件下的涌水量预测,但对勘察设计阶段获取的水文地质参数提出更高的要求;随机性数学模型方法需要大量数据来保证结果的准确性;其他方法主要依赖于地理信息系统(GIS)技术、同位素分析法等手段,通过科学分析来识别并判断地下水量及其流动通道的地质特征,需要充分的数据支持和详尽的地下勘探结果作为依据。研究成果可为实际工程中选择合适的涌水量预测方法提供参考。 展开更多
关键词 隧道涌水量预测 经验公式预测 解析公式预测 数值法预测 随机性数学模型预测 复杂地质条件
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