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深厚强透水含水层地铁深基坑地下水控制方案综合比选方法 被引量:2
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作者 曹成勇 彭远胜 《土木与环境工程学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第4期82-90,共9页
针对深厚强透水含水层地铁深基坑地下水控制方案比选问题,联合运用层次分析法、模糊综合评价法以及数值计算方法,提出深厚强透水含水层地铁深基坑地下水控制方法定性与定量化比选流程框架,建立了强透水地层地铁深基坑地下水控制方案综... 针对深厚强透水含水层地铁深基坑地下水控制方案比选问题,联合运用层次分析法、模糊综合评价法以及数值计算方法,提出深厚强透水含水层地铁深基坑地下水控制方法定性与定量化比选流程框架,建立了强透水地层地铁深基坑地下水控制方案综合比选方法。以福州地铁水部站深基坑工程为例,采用建立的比选方法,对5种不同深基坑地下水控制方案(敞开式降水、落底式止水帷幕、深层水平封底帷幕、悬挂式止水帷幕降水以及水下开挖)进行定性评估分析,结果表明,悬挂式帷幕降水方案为该车站深基坑工程地下水控制最优方案。采用数值模拟方法,分析得到了深基坑降水引发的周边地表沉降值在12~23 mm之间,表明42 m悬挂式止水帷幕降水方案能有效控制深基坑降水引发的地表沉降。 展开更多
关键词 深基坑 地铁 强透水含水层 地下水控制 方案比选
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基于严肃游戏的建筑地下空间水灾应急逃生路径评价研究
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作者 丁志坤 李金泽 +2 位作者 李永昌 孙梓桓 熊朝阳 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第1期196-204,共9页
在全球气候变化和城市化进程加速的背景下,地下建筑空间的水灾逃生问题日益突出。研究以深圳市某高校科教综合楼地下实验室为案例,开发了基于Unreal Engine游戏引擎的地下建筑水灾虚拟逃生严肃游戏平台。该平台融合了建筑信息模型(Build... 在全球气候变化和城市化进程加速的背景下,地下建筑空间的水灾逃生问题日益突出。研究以深圳市某高校科教综合楼地下实验室为案例,开发了基于Unreal Engine游戏引擎的地下建筑水灾虚拟逃生严肃游戏平台。该平台融合了建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)、流体仿真和严肃游戏模拟技术,通过BIM模型识别建筑逃生路网,并结合虚拟逃生试验获取逃生路径的评价指标数据。此外,采用客观权重法(Criteria Importance Through Intercriteria Correlation,CRITIC)对评价指标进行客观赋权,计算逃生路径的综合得分,实现了多目标决策下的最优逃生路径识别。研究开发的严肃游戏平台为地下建筑水灾应急逃生提供了创新的分析和决策工具,对提高地下建筑安全性和应急管理能力具有现实意义。 展开更多
关键词 安全工程 建筑地下空间 水灾应急逃生模拟 建筑信息模型 严肃游戏
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大客流场景下地铁电扶梯故障的乘客疏散 被引量:1
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作者 李微微 楼晓雷 +2 位作者 杨文杰 胡明伟 邓萱 《深圳大学学报(理工版)》 CSCD 北大核心 2024年第1期83-91,共9页
地铁车站客流量大、疏散路线复杂、地下空间有限,一旦发生突发事件而乘客未得到及时疏导,易造成人员恐慌,引发严重安全事故和财产损失.因此,基于安全疏散的地铁车站客流调控,对确保乘客安全出行,维持地铁系统运营具有重要作用.基于社会... 地铁车站客流量大、疏散路线复杂、地下空间有限,一旦发生突发事件而乘客未得到及时疏导,易造成人员恐慌,引发严重安全事故和财产损失.因此,基于安全疏散的地铁车站客流调控,对确保乘客安全出行,维持地铁系统运营具有重要作用.基于社会力模型,以深圳地铁1号线车公庙站为例,运用仿真软件AnyLogic建立地铁车站大客流场景下的疏散模型,从微观角度模拟分析了叠加电扶梯故障突发事件对客流疏散的影响,对比实际调查的高峰期站台容纳量数据,突出大客流场景研究的重要性.通过仿真实验证明突发事件发生时平均分配疏散客流措施效果更佳,将原目的地为拥挤处电扶梯的乘客引导至其他电扶梯虽然会造成部分乘客走行距离的增加,但疏散速率会提升,高峰时期能够提升46.51%,大客流场景下能够提升93.26%.在大客流疏散背景下,叠加不同位置的电扶梯故障假设情景,分类讨论具体的客流平均分配方案,通过仿真实验定量确定各情景下的最佳客流分配方案,为地铁运营部门制定疏散预案提供参考. 展开更多
关键词 交通运输工程 地铁车站 大客流 突发电扶梯故障 客流疏散 微观仿真
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城市轨道交通车站短时客流机器学习预测方法 被引量:12
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作者 胡明伟 施小龙 +1 位作者 吴雯琳 何国庆 《深圳大学学报(理工版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期593-599,I0003,I0004,共9页
轨道交通具有载客量大、安全及环保等优点,已成为多数乘客的优先出行方式,是缓解城市交通压力的有效途径之一.为提高轨道系统的运行效率,实现轨道交通智慧化运营,基于机器学习算法理论,结合轨道交通车站的时间、空间及外部影响因素等客... 轨道交通具有载客量大、安全及环保等优点,已成为多数乘客的优先出行方式,是缓解城市交通压力的有效途径之一.为提高轨道系统的运行效率,实现轨道交通智慧化运营,基于机器学习算法理论,结合轨道交通车站的时间、空间及外部影响因素等客流特征,建立轻量的梯度提升机(light gradient boosting machine,LightGBM)、长短期记忆(long short-term memory,LSTM)及LightGBM-LSTM融合模型的车站短时客流预测模型,同时构建差分自回归移动平均(autoregressive integrated moving average,ARIMA)和极限梯度提升(extreme gradient boosting,XGBoost)模型作为预测实验的对照模型.以中国杭州地铁自动售票系统刷卡数据为例,选取了5种地铁车站(居住类型、工作类型、居住工作混合类型、购物类型及交通枢纽类型)和3个准确性评价指标(平均绝对误差、均方根误差及平均绝对百分误差),量化评价不同模型的预测准确性.结果表明,基于多特征的机器学习模型可以较好预测地铁车站短时客流,弥补了传统时间序列模型的不足.但单一模型在不同类型车站的预测效果波动性较大.基于多模型融合的LightGBM-LSTM模型可以综合单一模型的优点,预测性能更佳,对于不同类型车站的适应性更好. 展开更多
关键词 交通运输工程 城市轨道交通 短时客流预测 数据处理 特征工程 机器学习
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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:13
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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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超大直径盾构下穿高铁路基的沉降数值分析 被引量:7
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作者 娄洪峻 苏栋 +2 位作者 林星涛 王雪涛 宋明 《深圳大学学报(理工版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期377-386,共10页
为探究超大直径盾构隧道下穿城际铁路路基沉降规律,以中国武汉两湖隧道工程为例,基于Plaxis有限元软件,建立了铁路路基-土体-隧道的三维精细化数值模型,探讨盾构掘进过程中地层损失率、开挖面支护压力、盾尾注浆压力对隧道上方城际铁路... 为探究超大直径盾构隧道下穿城际铁路路基沉降规律,以中国武汉两湖隧道工程为例,基于Plaxis有限元软件,建立了铁路路基-土体-隧道的三维精细化数值模型,探讨盾构掘进过程中地层损失率、开挖面支护压力、盾尾注浆压力对隧道上方城际铁路路基沉降的影响.结果显示,盾构下穿复合地层的过程中,高铁路基道砟层表面在盾构掘进方向上会发生不同程度的沉降;当盾构掘进引起的地层损失率从1.0%增加到1.6%时,铁路路基的最大沉降从18.86 mm增加到22.71 mm,增大了20.4%;当开挖面支护力处于隧道拱顶侧向静止土压力的0.7~1.4倍时,不同工况下盾构掘进引起的铁路路基变形差异较小(小于0.67 mm);注浆压力对铁路路基的沉降影响明显,随着注浆压力增大,铁路路基的沉降明显减小.当隧道拱顶注浆压力增大到拱顶侧向静止土压力的3倍(648 kPa)或以上时,沿铁路路基的最大差异沉降未超过规范要求(≤5 mm/10 m).研究结果可为超大直径盾构下穿高铁路基时掘进参数的设置提供参考. 展开更多
关键词 隧道工程 超大直径盾构 盾构施工 下穿铁路 沉降控制 地表沉降 数值模拟
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浅埋超大断面矩形顶管顶进对既有箱涵的影响 被引量:6
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作者 苏栋 吴炯 +3 位作者 王雷 陈湘生 孙波 朱斌 《广西大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第1期1-9,共9页
针对浅埋超大断面矩形顶管顶进引起的环境影响效应,以深圳市某拟建顶管法地铁车站为背景,建立了顶管施工全过程三维有限元数值模型,研究了浅埋超大断面矩形顶管施工的背土效应及其对上方既有箱涵的影响。结果表明:顶管下穿箱涵前,箱涵... 针对浅埋超大断面矩形顶管顶进引起的环境影响效应,以深圳市某拟建顶管法地铁车站为背景,建立了顶管施工全过程三维有限元数值模型,研究了浅埋超大断面矩形顶管施工的背土效应及其对上方既有箱涵的影响。结果表明:顶管下穿箱涵前,箱涵的不均匀沉降增长缓慢,箱涵迎土面所受土压力不断增大;顶管下穿箱涵时,箱涵的不均匀沉降量急剧增大,箱涵迎土面所受土压力逐渐降低;顶管穿出箱涵后,箱涵的不均匀沉降量和迎土面所受土压力均先下降而后趋于稳定。浅埋超大断面矩形顶管施工的背土效应使得箱涵的最大水平位移大于最大竖向位移,实际工程中应采取措施减少背土效应的影响。 展开更多
关键词 浅埋超大断面矩形顶管 背土效应 数值计算 箱涵 顶管地铁车站
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软土地层并行曲线隧道施工顺序对既有隧道的影响 被引量:17
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作者 邓碧 张俊伟 +4 位作者 诸葛绪松 刘文献 林星涛 苏栋 陈湘生 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2021年第6期170-176,共7页
为了研究并行曲线隧道施工顺序对既有隧道的影响,以横琴杧洲隧道工程为依托,建立了并行曲线隧道三维有限元数值模型。在此基础上,研究了不同施工顺序和曲率半径r(r=500,800 m)下新建曲线盾构隧道开挖对既有隧道变形的影响。结果表明:施... 为了研究并行曲线隧道施工顺序对既有隧道的影响,以横琴杧洲隧道工程为依托,建立了并行曲线隧道三维有限元数值模型。在此基础上,研究了不同施工顺序和曲率半径r(r=500,800 m)下新建曲线盾构隧道开挖对既有隧道变形的影响。结果表明:施工顺序对既有隧道位移影响较小,曲率半径对既有隧道位移影响相对较大;随着曲率半径(r=500~800 m)的增加,既有隧道位移增加约15%;既有隧道的位移主要在盾构开挖面前方2D(D为隧道外径)、后方1D范围内产生;施工顺序对既有隧道内力的影响与曲率半径有关;隧道曲率半径为500 m时,施工顺序对既有隧道内力变化影响规律相似,即离盾构开挖面最近的既有隧道剖面产生的弯矩最大,且最大弯矩和最小弯矩均出现在靠近新隧道一侧;内侧隧道先开挖时,既有隧道的弯矩(绝对值)更小,此时对于并行曲线隧道施工,内侧隧道先开挖更安全;在盾构开挖面前方一定距离内既有隧道产生的轴力最大;隧道曲率半径为800 m时,双线隧道近似于平行隧道,施工顺序对既有隧道内力变化和大小影响较小。 展开更多
关键词 软土地层 曲线隧道 施工顺序 曲率半径 结构内力
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影响黏土3D打印性能的主要参数研究 被引量:2
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作者 朱旻 苏栋 +2 位作者 杨伟鸿 黄俊杰 李强 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2021年第6期40-47,共8页
针对影响以黏土作为原材料的小尺寸3D打印性能的主要参数(包括含水率、打印线速度和打印层高)进行了全面研究,并通过试验确定在不同条件下黏土浆体的打印性能,包括浆体流动性、可挤出性、可堆积性等。试验首先研究3D打印系统中挤出压力... 针对影响以黏土作为原材料的小尺寸3D打印性能的主要参数(包括含水率、打印线速度和打印层高)进行了全面研究,并通过试验确定在不同条件下黏土浆体的打印性能,包括浆体流动性、可挤出性、可堆积性等。试验首先研究3D打印系统中挤出压力与浆体挤出速率的关系,根据二者关系调节气泵压力来控制挤出速率。分别改变黏土含水率、打印线速度、打印层高等影响参数,进行黏土的3D打印,并对打印试件进行流变试验,观察试件的成型情况,测量打印试件的相对偏差,分别用于评估黏土浆体的流动性、可挤出性和可堆积性。结果表明:最适合3D打印的黏土含水率为34%~35%,相比于黏土的液限高出3%~4%;最佳打印线速度为4~5.5 mm·s^(-1);最佳打印层高为1.4~1.8 mm,约为喷嘴直径的1倍~1.3倍;打印参数的设置既要考虑打印材料的特性,又要考虑打印系统的特点,各参数取值还应当受质量守恒定律的约束;进行黏土3D打印试验时,在确定打印机喷嘴尺寸后,应当率先确定黏土的含水率,随之确定打印系统的线速度、层高、挤出速率和挤出压力等参数。 展开更多
关键词 3D打印 黏土 流动性 可挤出性 可堆积性 变形
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滨海软土地层浅埋超大直径盾构隧道开挖面破坏机理及加固范围研究 被引量:18
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作者 宋棋龙 祁文睿 +3 位作者 李文静 张新建 苏栋 林星涛 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2021年第6期155-162,共8页
为了确定软土地层中隧道加固的合理范围,保证盾构隧道在软土地层施工的安全性,以珠海横琴杧洲隧道工程为背景,开展了软土地层浅埋超大直径盾构隧道开挖面破坏机理及合理加固范围的研究。基于三维有限元分析,研究了加固范围对开挖面主、... 为了确定软土地层中隧道加固的合理范围,保证盾构隧道在软土地层施工的安全性,以珠海横琴杧洲隧道工程为背景,开展了软土地层浅埋超大直径盾构隧道开挖面破坏机理及合理加固范围的研究。基于三维有限元分析,研究了加固范围对开挖面主、被动破坏形式及地表变形的影响。结果表明:随着加固土层厚度t的增加,地层受开挖扰动的区域逐渐缩小,地层显著位移区域由地表收缩至开挖面前方土体,破坏形式由整体破坏转为局部破坏,t=0.20D(D为隧道直径)相比t=0时地表沉降(隆起量)减少70%~80%,地表最大变形点沿纵向的位置基本一致,均在开挖面前方约0.5D处;随着t的增加,开挖面支护压力可调节范围增加,t=0.20D时相比t=0时可调节范围增加了32.5%,这使得实际施工过程更有利于维持开挖面的稳定性;结合经济及加固效果两方面考虑,实际工程进行地层加固时取加固土层厚度t=0.20D为较合理的方案。 展开更多
关键词 软土地层 加固范围 超大直径盾构隧道 开挖面 破坏机理
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加固厚度对软土地层大直径盾构隧道抗浮的影响 被引量:11
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作者 谭毅俊 彭元栋 +2 位作者 刘爽 苏栋 雷国平 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2021年第6期163-169,共7页
为研究软土地层隧道工程中软土地基的加固厚度对隧道上浮量的影响,以珠海市横琴杧洲隧道为依托,采用小应变硬化模型(HSS模型)作为软土本构模型,在PLAXIS 3D软件中建立了软土地层大直径盾构隧道的有限元模型,计算并对比了不同环形加固厚... 为研究软土地层隧道工程中软土地基的加固厚度对隧道上浮量的影响,以珠海市横琴杧洲隧道为依托,采用小应变硬化模型(HSS模型)作为软土本构模型,在PLAXIS 3D软件中建立了软土地层大直径盾构隧道的有限元模型,计算并对比了不同环形加固厚度下的隧道上浮量、河底土体位移和隧道周围土体的受扰动范围。结果表明:未对软土进行加固时,数值模拟得到的土体位移与二维理论推导的结果吻合较好;软基地层预加固处理能使加固土体与隧道整体抗浮,有效抑制隧道局部的上浮变形;软土加固厚度为0.10D(D为隧道外径)时,河底上浮量和隧道上浮量分别比未加固时减小了32.8%和36.4%,隧道上浮量和地层受扰动区域随加固厚度增加逐渐减小;该工程中隧道环形加固厚度大于0.20D时,计算得到的管片上浮量控制在30 mm以内,河底最大上浮量控制在20 mm以内;根据管片接头错台量和隧道上浮量的关系得到可控制管片接头偏差在5 mm以内,满足规范中管片拼装和验收时接头允许偏差量的要求。 展开更多
关键词 大直径盾构隧道 软土地层 加固厚度 管片上浮
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砂土临界状态模型的隐式积分算法在有限元分析中实现 被引量:1
12
作者 陈洲泉 陈湘生 庞小朝 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2279-2286,共8页
材料状态相关的临界状态砂土模型,能够合理描述不同密实度砂土在不同围压条件下的应力-应变关系以及剪胀特性。考虑到实际工程问题中的土体通常处于真三轴应力状态,基于该模型在多轴应力状态下的扩展形式,在包含第三应力不变量的模型框... 材料状态相关的临界状态砂土模型,能够合理描述不同密实度砂土在不同围压条件下的应力-应变关系以及剪胀特性。考虑到实际工程问题中的土体通常处于真三轴应力状态,基于该模型在多轴应力状态下的扩展形式,在包含第三应力不变量的模型框架中构造了模型隐式应力积分算法的迭代格式。然后,基于ABAQUS的材料用户子程序Vumat进行二次开发,将砂土本构模型在有限元分析中实现。通过Explicit分析模块,模拟了不同密实度条件下砂土的单元试验,同时分析了圆形及条形基础的地基承载力问题。结果显示该隐式算法收敛性较好,强健有效,适用于计算大规模的边值问题。 展开更多
关键词 全隐式积分算法 状态相关本构模型 弹塑性理论
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一种新的高渗透性地层中盾构隧道同步注浆浆液损失的多物理场模拟方法 被引量:4
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作者 刘映晶 杨杰 +1 位作者 朱汉华 尹振宇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2744-2756,共13页
为满足精细化分析的要求,首先建立了一种计算高渗透性饱和地层中盾构隧道同步注浆浆液渗流扩散的多物理场水力耦合模拟方法。该方法以基于连续介质力学的质量平衡方程描述浆液的运移,通过在质量平衡方程中引入了质量交换项来考虑浆液在... 为满足精细化分析的要求,首先建立了一种计算高渗透性饱和地层中盾构隧道同步注浆浆液渗流扩散的多物理场水力耦合模拟方法。该方法以基于连续介质力学的质量平衡方程描述浆液的运移,通过在质量平衡方程中引入了质量交换项来考虑浆液在土体孔隙中的淤堵及其引起的土体渗透特性的变化,并结合混合物系统的动量平衡来考虑多孔介质的水-力耦合过程。随后,通过ABAQUS二次开发,建立了一个新的7自由度平面应变单元,使得该方法可被应用于分析工程尺度的初边界值问题。最后,以一个典型的盾构隧道开挖与注浆过程为例,进行建模分析。结果表明,所提出的多物理场模拟方法可以实现对注浆及注浆后浆液压力、地面沉降以及浆液扩散范围的时空变化预测。研究还发现,当地层渗透系数大于1.0×10-6 m/s时,需考虑浆液在地层中的渗透流失;同时,浆液在土体孔隙中的淤堵会导致土体孔隙度及渗透性的降低,从而减少了浆液的进一步流失,但其对地层变形没有显著影响,因此在工程实际中,可不考虑浆液淤堵以分析浆液最大流失量及地层变形。 展开更多
关键词 盾构 壁后同步注浆 浆液损失 有限元方法 高渗透性地层
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