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基于机器学习的煤系地层TBM掘进巷道围岩强度预测
1
作者 丁自伟 高成登 +6 位作者 景博宇 黄兴 刘滨 胡阳 桑昊旻 徐彬 秦立学 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期49-60,共12页
为研究全断面掘进机(TBM)掘进参数与煤系地层岩体力学参数之间的互馈关系,准确、实时预测巷道围岩强度特征,基于TBM掘进过程中的现场监测,通过岩-机互馈关系分析,确定模型的输入特征参数,并建立了对应的数据库;将梯度提升决策树(GBDT)... 为研究全断面掘进机(TBM)掘进参数与煤系地层岩体力学参数之间的互馈关系,准确、实时预测巷道围岩强度特征,基于TBM掘进过程中的现场监测,通过岩-机互馈关系分析,确定模型的输入特征参数,并建立了对应的数据库;将梯度提升决策树(GBDT)、随机森林(RF)、支持向量回归(SVR)3种机器学习算法作为基学习器,线性回归(LR)算法作为元学习器,提出了一种基于Stacking集成算法的预测模型,并对比分析了Stacking集成算法与单一机器学习算法模型的预测性能。结果表明:二值判别与箱线图可有效对原始数据进行预处理;模型的主要输入特征参数为刀盘推力F、刀盘扭矩T、贯入度FPI、刀盘转速RPM、刀盘振动加速度A;Stacking模型在测试集上的拟合优度可达0.976,而均方误差、平均绝对误差、平均绝对百分误差分别仅有0.031,0.148和0.092,与其他3种模型相比,其拟合优度最高,误差指标数值最小,集成模型具有更高的预测精度,能够有效地预测煤矿TBM掘进巷道围岩点荷载强度。研究验证了Stacking模型的准确性,可为煤矿TBM掘进参数控制和巷道支护参数调整提供科学的参考依据。 展开更多
关键词 煤矿全断面掘进机 tbm掘进参数 Stacking集成算法 数据预处理 围岩强度预测
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煤矿岩巷TBM快速掘进研究进展与展望
2
作者 严红 吴林 +1 位作者 李桂臣 宋维斌 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期1-7,共7页
基于TBM在岩巷掘进中的显著优势,分析了我国煤矿岩巷TBM发展阶段分类及总体特点,归纳了2015—2024年煤矿岩巷TBM应用特征,包括主要应用省份、岩巷类型、刀盘直径和生产集团;分别从超前探测和预测预报技术、矿井生产地质条件适应性技术... 基于TBM在岩巷掘进中的显著优势,分析了我国煤矿岩巷TBM发展阶段分类及总体特点,归纳了2015—2024年煤矿岩巷TBM应用特征,包括主要应用省份、岩巷类型、刀盘直径和生产集团;分别从超前探测和预测预报技术、矿井生产地质条件适应性技术和巷道围岩稳定性控制技术三个方面分析了煤矿岩巷TBM掘进技术现状;最后从深部岩巷围岩稳定性控制、超前探测和掘进参数、装备构件适应性和快速组装工艺三个方面对煤矿TBM后续研究提出展望,对于煤矿TBM设计和应用具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 全断面掘进机(tbm) 岩巷 快速掘进 围岩控制 智能化煤矿
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EPB/TBM双模盾构机硬岩掘进卡机脱困技术
3
作者 段岳强 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第1期237-243,共7页
[目的]EPB(土压平衡盾构机)/TBM(全断面硬岩掘进机)双模盾构机在掘进过程中由于刀具磨损过于严重,掘进参数设置不当等问题,易引起卡机等事故,进而严重影响施工工期,甚至引发安全事故,需对EPB/TBM双模盾构机硬岩掘进卡机脱困技术进行研究... [目的]EPB(土压平衡盾构机)/TBM(全断面硬岩掘进机)双模盾构机在掘进过程中由于刀具磨损过于严重,掘进参数设置不当等问题,易引起卡机等事故,进而严重影响施工工期,甚至引发安全事故,需对EPB/TBM双模盾构机硬岩掘进卡机脱困技术进行研究。[方法]依托深圳地铁8号线二期三工区大梅沙站—小梅沙站区间隧道工程,基于EPB/TBM双模盾构机在全断面微风化硬岩掘进过程中的卡机事故全过程,系统地阐述了EPB/TBM双模盾构机的卡机脱困流程,并对卡机至脱困过程的掘进参数演变规律进行分析,总结盾构机卡机事故原因,并提出对应的预防措施及建议。[结果及结论]盾构机卡机主要由多因素共同作用引起,其中刀盘及刀具的异常磨损是核心原因之一。通过及时排查相关掘进参数的异常变化,如盾构掘进速度骤降,刀盘扭矩骤降,总顶推力显著提升,可提前预警甚至避免卡机现象的发生。排查时结合对刀盘和土仓内渣土堆积情况的综合判定,能够显著减少卡机现象的发生并防止其进一步加剧。通过盾构机卡机位置确定、切口环岩体破除、顶撑工装焊接、盾构机试推进、第一部分盾体切割及岩体破除、第二部分盾体切割及岩体破除、切割盾体原位焊接及盾构机恢复掘进等工序可实现成功脱困。 展开更多
关键词 地铁 EPB/tbm双模盾构机 卡机脱困技术 硬岩
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长距离硬岩隧洞微型TBM选型及关键技术研究
4
作者 安仓 《施工技术(中英文)》 2025年第6期158-163,共6页
为解决全断面硬岩掘进机(TBM)在长距离硬岩隧洞应用受限难题,研究设计一种微型TBM。首先,结合十堰市中心城区水资源配置工程马百支线隧洞工程的地质条件和特点,对微型TBM进行选型,提出微型TBM应用于马百支线隧洞工程时需考虑和解决的关... 为解决全断面硬岩掘进机(TBM)在长距离硬岩隧洞应用受限难题,研究设计一种微型TBM。首先,结合十堰市中心城区水资源配置工程马百支线隧洞工程的地质条件和特点,对微型TBM进行选型,提出微型TBM应用于马百支线隧洞工程时需考虑和解决的关键问题,如刀盘破岩能力、空间布置等,以提高微型TBM的适应性及成洞效率;其次,对微型TBM布置、高效破岩等针对性设计和优化改进措施进行研究,包括新型刀座、倒梯形式新型撑靴、紧凑型台车、可伸缩结构皮带机、无冷水箱变频供水与冷却系统等;最后,微型TBM在马百支线隧洞工程的首次成功应用证明,微型TBM具有良好的地质适应性和高效的机械化施工优势。 展开更多
关键词 隧洞 硬岩 隧道掘进机 施工技术 设计
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小转弯曲线隧道TBM选型与掘进姿态调控方法 被引量：2
5
作者 杜立杰 郝洪达 +5 位作者 杨亚磊 李青蔚 张卫东 刘家驿 冯宏朝 贾连辉 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第5期1106-1115,共10页
小转弯隧道施工时全断面隧道掘进机(full-section tunnel boring machine,TBM)的选型设计和掘进姿态控制具有特殊性,目前还缺乏通用的理论依据和指导方法。针对此问题,首先,对传统类型TBM小转弯选型进行研究,结合已有项目数据和几何模拟... 小转弯隧道施工时全断面隧道掘进机(full-section tunnel boring machine,TBM)的选型设计和掘进姿态控制具有特殊性,目前还缺乏通用的理论依据和指导方法。针对此问题,首先,对传统类型TBM小转弯选型进行研究,结合已有项目数据和几何模拟,确定传统类型TBM能适应的最小转弯半径。然后,对双盾敞开式TBM的推进系统和导向系统进行针对性设计,通过分析双盾敞开式TBM推进系统结构和实际施工,提出转弯时双盾敞开式TBM推进油缸内外侧行程差值的理论计算方法和施工过程中的姿态调控方法。最后,得出如下结论:1)当隧道转弯半径小于200 m时,敞开式TBM适应难度较大,需要采用双盾敞开式TBM;2)结合抚宁抽水蓄能电站项目实际施工情况,提出的双盾敞开式TBM的理论计算方法和姿态调控方法确保了转弯段隧道的轴线偏差在要求范围内。 展开更多
关键词 全断面隧道掘进机 选型设计 双盾敞开式tbm 小转弯掘进 姿态调控
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挤压性地层TBM隧道形变压力计算方法研究
6
作者 李志军 王明年 +4 位作者 王志龙 于丽 姜志毅 张霄 上官宇文 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期63-68,共6页
研究目的:目前国内外主要围绕挤压性地层条件下双护盾TBM的设备选型与施工技术进行研究,但是针对管片结构设计方面的研究却较少,尤其是针对管片结构所受围岩压力的研究。为了弥补这方面的研究不足,本文结合TBM隧道施工的时空效应,重点... 研究目的:目前国内外主要围绕挤压性地层条件下双护盾TBM的设备选型与施工技术进行研究,但是针对管片结构设计方面的研究却较少,尤其是针对管片结构所受围岩压力的研究。为了弥补这方面的研究不足,本文结合TBM隧道施工的时空效应,重点研究双护盾TBM隧道管片在挤压性地层中的形变压力计算方法。研究结论:(1)通过采用遗传蠕变模型,模拟了围岩变形的时序效应,并将其整合到隧道纵向变形曲线中,因此形成了一种考虑时空效应的隧道纵向变形曲线计算方法,通过考虑第一阶段的超前变形量,构建了基于等效开挖洞径的围岩特性曲线公式;(2)利用厚壁圆筒的弹性理论,推导出了管片-豆砾石组合支护的刚度计算公式,同时,建立了临界弹性模量的计算表达式;(3)基于收敛-约束法分析原理,推导出了组合支护力与组合支护位移的公式,进一步形成了管片形变压力的计算方法,最终这一形变压力计算方法的准确性通过实际工程案例得以验证;(4)本研究成果可应用于挤压性地层TBM隧道管片结构的设计。 展开更多
关键词 挤压性地层 管片 双护盾tbm 形变压力 隧道
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深部金属矿山巷道TBM掘进技术应用现状及研究进展 被引量：1
7
作者 刘泉声 潘玉丛 +3 位作者 余宏淦 邓鹏海 陈梓韬 杜承磊 《有色金属（矿山部分）》 2024年第6期25-41,共17页
未来10年,我国将有30%以上金属矿山开采深度达到或超过千米。深部金属矿山开采面临高地应力、高地温、地层多变、采掘强扰动等复杂地质环境,给巷道掘进带来严峻挑战。传统钻爆法巷道掘进非连续作业、效率低、灾害频发,难以满足建设需求... 未来10年,我国将有30%以上金属矿山开采深度达到或超过千米。深部金属矿山开采面临高地应力、高地温、地层多变、采掘强扰动等复杂地质环境,给巷道掘进带来严峻挑战。传统钻爆法巷道掘进非连续作业、效率低、灾害频发,难以满足建设需求,采用隧道掘进机(TBM)进行机械化连续掘进是深部金属矿山巷道建设的未来发展方向。然而,因深部金属矿山独有工程地质特点和巷道掘进需求,TBM技术在深部金属矿山巷道掘进中仍存在一些技术难题和挑战。本文首先总结了TBM技术在深部金属矿山巷道掘进中的三个应用难点:1)缺乏适用于深部金属矿山巷道的TBM适应性选型设计理论;2)缺乏适用于深部金属矿山巷道的TBM高效掘进技术;3)缺乏适用于深部金属矿山巷道的TBM掘进灾害监测预警与防控技术。然后,从六个方面介绍了深部金属矿山巷道TBM掘进技术应用的研究进展:适应性选型与设计技术、刀盘刀具高效破岩理论、掘进性能精准预测与评价方法、小半径转弯和倾斜巷道掘进技术、掘进灾害智能预警与防控技术、智能决策和辅助驾驶技术。上述研究成果为推动TBM掘进技术在深部金属矿山巷道中的广泛应用,实现深部金属矿山巷道快速掘进指明了发展方向。 展开更多
关键词 深部金属矿山巷道 隧道掘进机 采掘失衡 适应性选型与设计 掘进灾害预警与防控 智能决策和辅助驾驶
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煤矿复杂地层TBM掘进巷道新型装配式支护结构工程实践 被引量：3
8
作者 唐永志 唐彬 +2 位作者 程桦 王传兵 王要平 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期68-75,共8页
TBM(Tunnel Boring Machine)全断面掘进机已在煤矿深井巷道掘进工程中成功应用,取得了显著的社会经济效益。但仍存在影响其进一步推广应用的技术瓶颈。针对当前支护结构与支护技术难以同时满足支护效率、支护强度和施工成本方面的要求,... TBM(Tunnel Boring Machine)全断面掘进机已在煤矿深井巷道掘进工程中成功应用,取得了显著的社会经济效益。但仍存在影响其进一步推广应用的技术瓶颈。针对当前支护结构与支护技术难以同时满足支护效率、支护强度和施工成本方面的要求,TBM难以充分发挥其速度优势的技术瓶颈,研究团队研发了新型钢管片型装配式支护结构。开展了新型装配式支护结构大比尺模型试验,获得新型支护结构在受载条件下变形破坏规律,根据试验结果优化新型支护结构型式。基于新型钢管片支护下TBM掘进巷道数值模拟评估新型支护结构可靠性。最后开展工业性试验,现场验证新型钢管片式支护结构用于煤矿TBM掘进巷道的可行性。试验结果表明,巷道围岩最大拉应变为803×10-6,钢管片支护结构变形量小于1 mm。新型支护结构安装速度快,可在90 min内掘进1.5 m并完成一环管片的安装工作,显著提高了TBM掘进巷道的支护强度和TBM掘进作业线的地层适应性。为未来进一步提高煤矿巷道掘进速度、保障煤矿采掘接替提供技术参考。 展开更多
关键词 巷道掘进 全断面掘进机 复杂地层 tbm掘进 装配式支护结构
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渗流-应力耦合作用下穿断层破碎带TBM输水隧洞结构安全研究 被引量：2
9
作者 康凯 张飞儒 +5 位作者 王正中 许建建 刘彪 赵玮 刘铨鸿 王鑫 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期173-182,191,共11页
为分析敞开式隧道掘进机(TBM)穿越断层破碎带深埋长输水隧洞围岩的稳定性及其支护结构的安全性,依托东庄水利枢纽北线输水隧洞工程,采用ABAQUS软件建立隧洞开挖过程渗流-应力耦合三维动态施工仿真模型,研究了隧洞开挖支护过程中断层破... 为分析敞开式隧道掘进机(TBM)穿越断层破碎带深埋长输水隧洞围岩的稳定性及其支护结构的安全性,依托东庄水利枢纽北线输水隧洞工程,采用ABAQUS软件建立隧洞开挖过程渗流-应力耦合三维动态施工仿真模型,研究了隧洞开挖支护过程中断层破碎带处围岩的稳定性和支护结构的受力特性及其变化规律。结果表明:隧洞围岩由于卸载作用其孔隙度最大值较初始状态增大了0.88%,渗透系数最大值较初始状态增大了2.59%;隧洞围岩孔隙水压力随开挖支护过程先下降—再平缓—最后回升至稳定;围岩塑性区出现在沿径向1 m范围内,等效塑性应变极值出现在围岩腰线处;锚杆应力在衬砌进行支护时达到峰值,其最大值为182.90 MPa;衬砌内、外缘均处于受压状态,衬砌环向应力值随开挖支护过程先出现最大值,随后略微减小至稳定,其值在6.66~11.92 MPa范围内;衬砌的变形整体上表现为向内收缩,收缩量从顶拱和底拱处向腰线处逐渐减小,其值在0.67~1.35 mm范围内;随着排水量的增加,围岩最大径缩量逐渐增大,衬砌外水压力折减系数逐渐减小。研究结果可为穿断层破碎带TBM隧洞工程结构设计及其安全施工和运营提供参考依据。 展开更多
关键词 输水隧洞 断层破碎带 渗流-应力耦合 隧道掘进机(tbm) 支护结构 施工仿真
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煤矿超深竖井TBM大巷施工物料运输方案研究
10
作者 吴根生 白玉杰 孙义 《施工技术(中英文)》 2024年第24期61-65,73,共6页
TBM在煤矿大巷开挖领域的应用日益增加,施工物料在巷道内运输对TBM施工效率、安全和质量具有重要影响。针对深井TBM大巷施工物料运输困难问题,开展全面分析研究,应用分块设计技术对TBM刀盘等大部件进行针对性设计,并开发了辅助运输工装... TBM在煤矿大巷开挖领域的应用日益增加,施工物料在巷道内运输对TBM施工效率、安全和质量具有重要影响。针对深井TBM大巷施工物料运输困难问题,开展全面分析研究,应用分块设计技术对TBM刀盘等大部件进行针对性设计,并开发了辅助运输工装,以克服TBM大件井下运输尺寸问题;对斜巷物料运输技术方案进行全流程设计,解决了长距离、大坡道物料提升困难难题;对TBM物料运输效率进行全面分析,为现场物料调度方案提出建议。从大件设备运输、长距离坡道运输、运输效率提升3个角度出发,分析主要问题,提出全新设计方案,顺利完成了超深竖井TBM大巷物料运输,保障了TBM效率。 展开更多
关键词 隧道掘进机 竖井 物料运输 煤矿巷道
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地铁施工物化阶段TBM区间碳排放核算与减排 被引量：1
11
作者 王冬冬 毕延哲 +12 位作者 王春胜 黄华 唐丽茹 罗楚桓 李建强 赵康 彭仕坤 曹晓强 张阳 谢晓宇 黄福志 陈连军 王刚 《建筑节能（中英文）》 CAS 2024年第2期136-142,共7页
目前,国内外对土建工程碳排放的研究主要集中在住宅、办公建筑领域,对地铁建设工程碳排放的研究较少。为计量地铁TBM区间土建工程物化阶段碳排放,识别其排放特点,运用碳排放系数法建立了包含TBM区间土建实体、建造配套设备、运输施工机... 目前,国内外对土建工程碳排放的研究主要集中在住宅、办公建筑领域,对地铁建设工程碳排放的研究较少。为计量地铁TBM区间土建工程物化阶段碳排放,识别其排放特点,运用碳排放系数法建立了包含TBM区间土建实体、建造配套设备、运输施工机具、周转材料、劳动力在内的系统边界,将物化阶段划分为建材及预构件生产、建材及预构件运输、现场施工三个环节对碳排放进行计量。对碳排放因子进行了定义选取,构建了TBM区间各环节碳排放的计量模型并对青岛地铁典型TBM工段进行了案例分析,得到物化阶段三个环节的碳排放强度分别为4875.87 tCO_(2)/km、49.54 tCO_(2)/km、1780.04 tCO_(2)/km,总碳排放强度为6705.45 tCO_(2)/km。通过情景假设法,得出地铁TBM区间再生建材的使用可以带来1.21%~2.43%的减排效益。 展开更多
关键词 碳排放 青岛地铁 隧道掘进机(tbm) 物化阶段 碳减排
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基于图像分析的TBM掘进参数与岩碴特征关系研究 被引量：1
12
作者 周小雄 肖禹航 +3 位作者 龚秋明 刘晓丽 刘俊豪 刘东鑫 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1142-1153,共12页
岩碴图像分析是隧道掘进机(tunnelboringmechine,TBM)智能掘进中实时破岩效率评价和掘进参数优化的重要手段。为了研究掘进参数与岩碴图像特征的关系,依托青岛地铁6号线创石区间TBM施工段,在一段较完整花岗岩地层中开展了分步推力掘进试... 岩碴图像分析是隧道掘进机(tunnelboringmechine,TBM)智能掘进中实时破岩效率评价和掘进参数优化的重要手段。为了研究掘进参数与岩碴图像特征的关系,依托青岛地铁6号线创石区间TBM施工段,在一段较完整花岗岩地层中开展了分步推力掘进试验,并通过搭载的岩碴图像分析系统对岩碴图像进行采集和分析。结果表明,岩碴图像的中位粒径d50、最大粒径dmax和粗糙度指数CI与推力、扭矩和贯入度之间均表现出正相关,与现场贯入指数FPI和工程比能SE之间均呈现出良好的负相关。当推力超过破岩临界值后,推力的提升将显著提高岩碴的d50和CI,而只有当推力进一步增大到一定水平后dmax才显著增大。此外,随着推力的提升,大岩片的二维形状逐渐呈现出长条形,其平均长短轴比也将增加,但是推力超过一定水平后,大岩片长短轴将保持不变。上述研究结果表明,岩碴粒径和形状参数均反映出破岩效率,可作为实时TBM掘进参数优化的评价指标。 展开更多
关键词 隧道掘进机 掘进试验 掘进参数 岩碴 掘进性能
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高压富水硬岩地层双护盾TBM前置式超前注浆堵水技术研究 被引量：1
13
作者 冀国栋 王立川 +5 位作者 陈典华 王灿林 王宝友 李庆斌 黄江帆 陈霞飞 《施工技术（中英文）》 CAS 2024年第1期87-92,共6页
晋中引黄输水隧洞双护盾TBM施工穿越高压富水裂隙,掌子面高压大流量突涌水严重,采用常规后置式超前注浆技术对掌子面突涌水进行超前处置效果不佳,主要原因是受外插角影响,采用常规后置式超前注浆存在注浆目标区域受限、钻探效率低、超... 晋中引黄输水隧洞双护盾TBM施工穿越高压富水裂隙,掌子面高压大流量突涌水严重,采用常规后置式超前注浆技术对掌子面突涌水进行超前处置效果不佳,主要原因是受外插角影响,采用常规后置式超前注浆存在注浆目标区域受限、钻探效率低、超前注浆控制难度大等问题,难以形成有效的止水帷幕结构。对隧洞水文地质条件、突涌水情况及超前注浆技术进行系统研究分析,提出双护盾TBM前置式超前注浆堵水工艺,通过优化注浆设备,在掌子面处实施超前注浆堵水。开展现场注浆试验,对坚硬岩面钻孔施工、注浆材料、注浆参数控制及注浆段长优化等技术进行研究,并根据现场试验信息,不断优化注浆设备及工艺。通过对晋中引黄输水隧洞实施前置式超前注浆堵水技术,洞内平均出水量降至3 702m~3/d,降幅达75.9%,同时在一定程度上提高了TBM施工效率。实践证明该技术方法有效。 展开更多
关键词 地下工程 输水隧洞 硬岩地层 双护盾tbm 突涌水 注浆
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小断面土石组合地质条件下TBM施工围岩可掘性分级识别 被引量：1
14
作者 杨耀红 刘德福 +2 位作者 张智晓 韩兴忠 孙小虎 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第3期79-87,共9页
围岩可掘性分级以及识别研究对隧道掘进机(TBM)高效率施工及智能化控制意义重大。依托南水北调安阳市西部调水工程TBM施工实际数据,利用掘进性能综合指标单位贯入度推力(FPI)、单位贯入度扭矩(TPI)建立了小断面土石组合地质条件下TBM施... 围岩可掘性分级以及识别研究对隧道掘进机(TBM)高效率施工及智能化控制意义重大。依托南水北调安阳市西部调水工程TBM施工实际数据,利用掘进性能综合指标单位贯入度推力(FPI)、单位贯入度扭矩(TPI)建立了小断面土石组合地质条件下TBM施工围岩可掘性分级标准;提出了PCA-RF模型对围岩可掘性分级进行识别,并与BP、SVR和RF模型进行了比较讨论。结果表明:①建立的小断面土石组合围岩TBM施工可掘性分级标准是适用的,克服了土石组合围岩下传统围岩分类方法的局限性;②小断面土石组合围岩TBM施工可掘性分级PCA-RF识别模型的识别准确率达到了98.3%,高于BP、SVR和RF模型,可以满足工程施工需要。 展开更多
关键词 隧道掘进机(tbm) 小断面 土石组合 可掘性分级 PCA-RF模型
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基于VMD与加权RF的TBM掘进速度预测SHAP解释模型
15
作者 张建明 侍克斌 +3 位作者 贾运甫 任志强 巴合特别克·达拉依汗 刘昭 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第5期1012-1028,共17页
为较准确地实现TBM掘进速度(PR)的预测,构建一套基于加权随机森林(RF)结合变分模态分解(VMD)的集成学习预测模型。模型建立过程中,通过收集来自KS隧洞与兰州水源地输水隧洞中涵盖不同岩性下的数据,利用VMD对数据进行4次模态分解,在保留... 为较准确地实现TBM掘进速度(PR)的预测,构建一套基于加权随机森林(RF)结合变分模态分解(VMD)的集成学习预测模型。模型建立过程中,通过收集来自KS隧洞与兰州水源地输水隧洞中涵盖不同岩性下的数据,利用VMD对数据进行4次模态分解,在保留数据特性的同时去除最高频噪音;采用SHAP对未加权传统RF从模型贡献角度进行特征度量,以此实现未加权传统RF加权,并使用RFECV与网格搜索对加权RF进行特征遴选、超参数优化;通过实际工程对模型的性能进行验证,基于SHAP理论对模型从全局与局部进行解释。结果表明:1)所建模型预测精度较高,其在测试集上的均方根误差(MSE)、平均绝对误差(MAE)与决定系数(R^(2))分别为0.0649(m/h)^(2)、0.1875 m/h、0.9254。2)在实际工程的验证中,模型取得了MSE=0.0503(m/h)^(2)、MAE=0.1613 m/h、R^(2)=0.9505的性能表现,精度理想,且性能均高于常用的深度神经网络、支持向量回归、未加权传统RF。3)经过VMD处理可有效提升PR的预测精度,处理后的模型在测试集上MSE、MAE、R^(2)分别提升了82.50%、59.00%、33.25%。4)岩石单轴抗压强度是精准预测PR时最重要的因素,地质参数在预测中的交互性明显优于掘进参数。预测分析重要洞段的PR时,需结合全局与局部2个角度进行综合分析。 展开更多
关键词 tbm隧道 tbm掘进性能 净掘进速度预测 变分模态分解 随机森林
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超特长隧洞TBM智能辅助掘进技术研究及应用 被引量：2
16
作者 谭忠盛 邓铭江 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第3期442-463,I0037-I0058,共44页
为解决目前TBM掘进存在依赖于司机经验,难以对异常情况做出及时响应,导致掘进减缓或刀具磨损加剧的问题,不仅需要在不停机状态下及时准确获取掌子面围岩信息,还要在了解掌子面围岩信息的情况下实现智能辅助决策。依托北疆供水二期工程,... 为解决目前TBM掘进存在依赖于司机经验,难以对异常情况做出及时响应,导致掘进减缓或刀具磨损加剧的问题,不仅需要在不停机状态下及时准确获取掌子面围岩信息,还要在了解掌子面围岩信息的情况下实现智能辅助决策。依托北疆供水二期工程,分析围岩类别、掘进效能和掘进参数等掘进指标,基于图像识别、数据挖掘和机器学习等技术,通过岩渣图像识别、刀盘振动监测和超前地质预报实现围岩状态的实时感知;构建地质信息、掘进参数、设备与支护参数数据库,进行大数据预处理及关联分析;采用多目标智能优化算法,以掘进速度和刀具寿命为目标,对掘进参数进行优化。在此基础上,提出掘进参数、支护方案、卡机应对措施等辅助决策方法。通过TBM智能辅助掘进技术在XE隧洞试验段中的应用可知,掘进速度总体可提升15.6%,刀具寿命总体提升4.5%,且未发生因掘进参数选择不当导致掘进停滞或设备异常损坏等问题。 展开更多
关键词 隧洞工程 tbm 智能辅助掘进 围岩感知 大数据分析 掘进参数优化
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中心城区复杂岩石地层双护盾TBM施工位移变形模式研究
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作者 王者永 刘成龙 +4 位作者 徐振 肖永强 宗超 孙英韬 江玉生 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第S2期135-143,共9页
为解决城市地铁双护盾TBM施工在复杂岩石地层中引起的地层位移变形问题,确保施工安全并减少对周边环境的影响,针对完整岩体及破碎带岩体,采用先进的深部地层分层监测手段,结合FLAC3D数值模拟软件,对双护盾TBM施工过程中的地层位移进行... 为解决城市地铁双护盾TBM施工在复杂岩石地层中引起的地层位移变形问题,确保施工安全并减少对周边环境的影响,针对完整岩体及破碎带岩体,采用先进的深部地层分层监测手段,结合FLAC3D数值模拟软件,对双护盾TBM施工过程中的地层位移进行实时监测和模拟分析。研究结果表明:1)在微风化花岗岩地层中,双护盾TBM施工引起的完整岩体地层位移在-1~1 mm,属于弹性变形。2)在破碎带地层中,双护盾TBM施工引起的土层位移模式呈现为“横一区、竖一层、纵向两阶段”的特点。3)在微风化花岗岩地层中施工对完整岩体的影响较小,但在破碎带地层中需特别关注地层位移,采取有效措施进行控制。 展开更多
关键词 双护盾tbm 复杂岩石地层 地层位移 位移监测 变形控制
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不同岩体条件下双护盾TBM施工性能分析
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作者 刘俊豪 胡甄巍 +2 位作者 周小雄 龚秋明 刘东鑫 《施工技术（中英文）》 CAS 2024年第18期7-12,24,共7页
针对复杂地质条件下城市地铁隧道双护盾TBM的掘进性能评价,依托青岛地铁6号线创石区间左、右线TBM施工段,对全线施工数据进行收集与分析,研究不同围岩类别下双护盾TBM掘进参数与施工性能参数的变化规律。不同围岩类别下TBM利用率分析表... 针对复杂地质条件下城市地铁隧道双护盾TBM的掘进性能评价,依托青岛地铁6号线创石区间左、右线TBM施工段,对全线施工数据进行收集与分析,研究不同围岩类别下双护盾TBM掘进参数与施工性能参数的变化规律。不同围岩类别下TBM利用率分析表明,双护盾TBM对岩体质量较差的围岩段具有良好适应性。分析了不同围岩类别下各掘进参数与工程破岩比能SE间关系,贯入度与SE的相关性最好,更适合作为评价TBM掘进过程中能量消耗的指标,且在不同围岩类别下,贯入度与工程破岩比能SE呈较好的负幂指数关系,在Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ类围岩类别下,当贯入度分别>2,5,8,10mm/r时,其对应的工程破岩比能SE在较低水平。 展开更多
关键词 隧道掘进机 双护盾 掘进性能 掘进参数 围岩等级 施工技术
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敞开式TBM隧道穿越断层破碎带防卡机技术研究 被引量：1
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作者 刘晓春 《施工技术（中英文）》 CAS 2024年第5期124-128,共5页
隧道TBM穿越断层破碎带等不良地质易发生卡机风险,严重影响施工进度和安全。在大凉山1号隧道工程中,针对TBM穿越断层破碎带不良地质条件,分别总结刀盘卡机、盾体卡机及刀盘盾体卡机机理。基于现场勘察和实测数据,分析刀盘卡机现场概况... 隧道TBM穿越断层破碎带等不良地质易发生卡机风险,严重影响施工进度和安全。在大凉山1号隧道工程中,针对TBM穿越断层破碎带不良地质条件,分别总结刀盘卡机、盾体卡机及刀盘盾体卡机机理。基于现场勘察和实测数据,分析刀盘卡机现场概况及掘进参数变化情况,提出有效的预防卡机预处理技术。基于有限元分析确定最佳注浆加固范围,进一步提出TBM卡机脱困措施。研究表明,TBM掘进至断层区域后,刀盘扭矩提升、推力减小,掘进参数变化加剧。因超前地质预报可有效探测不良地层信息,故应预先采取注浆加固、适应性改造TBM、增强设备配置等有效措施。 展开更多
关键词 隧道 隧道掘进机 断层破碎带 卡机 施工技术
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TBM豆砾石回填灌浆层性能与密实度对支护效果的影响
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作者 杨风威 金俊超 杨凡杰 《人民黄河》 CAS 北大核心 2024年第1期139-145,共7页
双护盾TBM采用预制管片、回填豆砾石和灌浆的方式进行支护施工,豆砾石回填灌浆层的性能和密实度是影响TBM隧洞工作性能的重要指标。以西北某双护盾TBM施工的引水隧洞为工程依托,基于室内试验研究了不同部位豆砾石回填灌浆层的力学性能,... 双护盾TBM采用预制管片、回填豆砾石和灌浆的方式进行支护施工,豆砾石回填灌浆层的性能和密实度是影响TBM隧洞工作性能的重要指标。以西北某双护盾TBM施工的引水隧洞为工程依托,基于室内试验研究了不同部位豆砾石回填灌浆层的力学性能,并通过数值模拟分析了豆砾石回填灌浆层性能与密实度对支护效果的影响。结果表明:受灌浆密实度不均匀的影响,豆砾石灌浆体的弹性模量和单轴抗压强度存在较大差异;在衬砌与豆砾石不存在脱空状态的条件下,豆砾石回填灌浆层参数取值不同对衬砌受力分布规律影响不大,但衬砌各个部位的应力有所变化;衬砌与豆砾石脱空部位受力状态与不脱空时存在显著差异,在脱空部位管片出现了较为明显的受力情况,部分区域应力超过衬砌混凝土的抗拉强度设计值,衬砌混凝土可能出现裂缝。在隧洞施工中应重点关注衬砌与豆砾石之间结合是否紧密,加强豆砾石回填、灌浆的质量监督。 展开更多
关键词 双护盾tbm 隧洞施工 豆砾石回填灌浆 管片衬砌 灌浆层密实度 支护效果
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