深度学习在隧道与地下工程中的应用现状及展望

1

作者 宋战平 杨子凡 +1 位作者 张玉伟 霍润科 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第2期221-255,共35页

为系统分析深度学习在隧道及地下工程中的应用研究进展,分别从参数反演分析、施工机械参数预测与优化、施工及运营过程控制与风险评估、隧道安全监测与缺陷检测、隧道结构健康预测、围岩分级、掌子面图像识别与分类等7个方向对深度学习... 为系统分析深度学习在隧道及地下工程中的应用研究进展,分别从参数反演分析、施工机械参数预测与优化、施工及运营过程控制与风险评估、隧道安全监测与缺陷检测、隧道结构健康预测、围岩分级、掌子面图像识别与分类等7个方向对深度学习在隧道及地下工程问题中的应用现状进行研究。结果表明:1)参数反演理论体系的建立已基本完善,结合新型监测技术、计算机技术及仿真技术,建立多源化智能反演模型是今后隧道及地下工程反演方法的发展方向;2)掘进参数的准确预测对于优化施工机械性能及智能掘进过程具有至关重要的作用,且考虑掘进参数之间的相关性与差异性可进一步提高预测模型的泛化能力;3)以多源监测数据在时间与空间上的高度融合为决策基础,基于数据驱动技术的风险控制分析方法为隧道施工及运营阶段的动态设计与信息化施工提供智能化管理;4)特征融合深度神经网络与自适应像素级分割算法相结合的计算机视觉技术不仅降低了缺陷检测成本,更进一步保障了智慧防灾及安全监测系统与工程现场之间的适用性;5)以结构健康监测方法为核心技术,通过融合物理机制和深度学习算法构建的优化系统保障了隧道稳定性与变形预测的准确性与可靠性;6)基于多源信息获取技术的深度学习框架可提取岩体结构面特征参数并转化为定量指标,实现对不同地质环境及施工方法的隧道围岩智能分级;7)利用图像处理技术和深度学习算法,能够从复杂的掌子面图像中自动提取轮廓的有效信息,并进行精确的裂隙特征识别和量化分析。基于深度学习在隧道及地下工程中7类应用方向的总结分析,指出现有研究中存在数据处理实时共享难度大、缺乏模型预测准确度评价标准等问题,并结合隧道及地下空间智能化、绿色化与可持续化建设趋势,针对深度学习理论与其工程应用、隧道结构智能化防灾技术及“双碳战略”下新型隧道建造方式等方面提出展望。 展开更多

关键词 隧道与地下工程 深度学习 多源监测数据 衬砌病害识别 智慧防灾系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

穿越充填溶洞隧道加固方案优化研究

2

作者 李晓林 卿伟宸 +1 位作者 王顺然 王怀正 《北方交通》 2024年第6期78-81,共4页

在岩溶地区建设高速铁路隧道,隧道开挖过程中会遇到岩溶空腔和低承载力充填物等问题,采取超前预加固措施至关重要。文章介绍了针对大型低承载力充填溶洞的两种预加固方案,其中大管棚预加固方案使用热轧无缝钢花管进行加固,通过注浆和充... 在岩溶地区建设高速铁路隧道,隧道开挖过程中会遇到岩溶空腔和低承载力充填物等问题,采取超前预加固措施至关重要。文章介绍了针对大型低承载力充填溶洞的两种预加固方案,其中大管棚预加固方案使用热轧无缝钢花管进行加固,通过注浆和充填钢管的方式增强围岩强度;小导管预加固方案则通过安装小导管并进行注浆压密,提高岩体的稳定性和密封性。 展开更多

关键词 隧道 充填溶洞 溶洞探测 加固方案

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于BIM技术的隧道协同管理平台架构研究 被引量：31

3

作者 宋战平 史贵林 +3 位作者 王军保 郑文杰 王娟娟 王涛 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S2期117-121,共5页

以BIM技术全生命周期为核心理念,以实现隧道工程信息化管理为目标。覆盖隧道工程规划、设计、施工、运维各阶段,形成规划–设计–施工–运维一体化管理平台,促进业主、设计方、施工方、监理方等各工程参与方多方协同工作。针对BIM平台... 以BIM技术全生命周期为核心理念,以实现隧道工程信息化管理为目标。覆盖隧道工程规划、设计、施工、运维各阶段,形成规划–设计–施工–运维一体化管理平台,促进业主、设计方、施工方、监理方等各工程参与方多方协同工作。针对BIM平台开发过程中BIM标准不统一、BIM软件众多、相互间数据交换困难等问题,初步提出了BIM全生命周期意义上的隧道工程协同管理平台,并从阶段、维度、功能、技术和用户多个层面详细阐述了BIM隧道协同管理平台的初步架构体系,为平台的进一步开发提供了一个基本思路和初期技术路线。 展开更多

关键词 隧道工程 BIM技术 协同管理平台

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于谢家杰公式的浅埋隧道开挖进尺计算方法研究 被引量：8

4

作者 李辉 田小旭 +2 位作者 宋战平 王娟娟 周冠南 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2018年第5期662-667,共6页

选择合理的开挖进尺是实现隧道安全施工的重要环节,当开挖进尺选择不当时,在软质地层中修建隧道常常会导致掌子面失稳和拱顶塌落.从保证掌子面不失稳和拱顶不塌落的角度,基于谢家杰浅埋隧道围岩压力推导了软岩浅埋隧道开挖进尺的计算公... 选择合理的开挖进尺是实现隧道安全施工的重要环节,当开挖进尺选择不当时,在软质地层中修建隧道常常会导致掌子面失稳和拱顶塌落.从保证掌子面不失稳和拱顶不塌落的角度,基于谢家杰浅埋隧道围岩压力推导了软岩浅埋隧道开挖进尺的计算公式.并利用该公式计算了天恒山隧道台阶法和CRD法两种工法的开挖进尺,结果表明当采用台阶法施工时,隧道的开挖进尺由掌子面的稳定性控制,而当采用CRD法施工时,隧道的开挖进尺由拱顶的稳定性控制,这说明隧道的开挖进尺不能单独由拱顶稳定性或者掌子面稳定性确定,而是由二者共同确定,从而验证了该公式计算隧道开挖进尺的合理性. 展开更多

关键词 浅埋隧道 开挖进尺 计算方法 掌子面稳定 拱顶稳定

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于BIM技术的隧道全生命周期管理及应用研究 被引量：20

5

作者 宋战平 肖珂辉 +1 位作者 成涛 郭魏 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2020年第1期47-53,共7页

建筑信息模型(BIM)是以数字技术为基础对工程项目进行管理的一种技术手段,该技术正在引发一场建筑行业的革新.然而有两方面原因导致目前隧道领域对BIM技术的应用相对落后,一是由于隧道工程领域引进BIM技术较晚,二是因为其自身特点,不能... 建筑信息模型(BIM)是以数字技术为基础对工程项目进行管理的一种技术手段,该技术正在引发一场建筑行业的革新.然而有两方面原因导致目前隧道领域对BIM技术的应用相对落后,一是由于隧道工程领域引进BIM技术较晚,二是因为其自身特点,不能直接效仿民用建筑领域的相关标准及技术路线.本文以银西铁路环县隧道为依托,将BIM技术引入到隧道工程的全生命周期管理之中;介绍了BIM技术在各阶段的作用和优点,并根据研究成果和工程实例的总结,对BIM技术在中国隧道工程领域的发展做出了展望,提出了两点建议,为构建包括设计施工工后的全生命周期一体化管理提供了指导. 展开更多

关键词 BIM技术 隧道工程 全生命周期

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于SGD算法优化的BP神经网络围岩参数反演模型研究 被引量：4

6

作者 孙泽 宋战平 +1 位作者 岳波 杨子凡 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第12期2066-2076,共11页

为充分利用现场监测数据所反馈的围岩变形信息,对岩体力学参数进行反演,以贵州省剑河至黎平高速公路TJ-1标段牛练塘隧道为工程背景,选择围岩弹性模量、黏聚力、泊松比及内摩擦角为影响因素,通过设计正交试验及有限元模拟,获取25组围岩... 为充分利用现场监测数据所反馈的围岩变形信息,对岩体力学参数进行反演,以贵州省剑河至黎平高速公路TJ-1标段牛练塘隧道为工程背景,选择围岩弹性模量、黏聚力、泊松比及内摩擦角为影响因素,通过设计正交试验及有限元模拟,获取25组围岩物理力学参数组合及其对应的拱顶沉降值和拱腰收敛模拟值。基于随机梯度下降算法(stochastic gradient descent algorithm,简称SGD算法)对传统BP神经网络模型进行改进,建立以拱顶沉降值和拱腰收敛值为输入参数,以围岩弹性模量、黏聚力、泊松比及内摩擦角为输出值的基于SGD算法优化的BP神经网络模型,实现围岩参数的反演分析。将反演所得的围岩参数代入有限元模型,验证优化BP神经网络模型的可行性和准确性。最后,分析围岩变形及初期支护受力特性并给出施工建议。结果表明:1)基于SGD算法优化的BP神经网络模型计算得出的拱顶沉降值、拱腰收敛值、拱肩收敛值与现场实测值的相对误差率在2.50%~24.01%,均低于传统BP神经网络模型计算得出的误差率(11.51%~93.71%),验证优化BP神经网络模型的可行性和优越性;2)上、下台阶拱脚处的喷层和锚杆有应力集中现象,有破坏风险,建议施工中加强拱脚支护,防止发生工程事故。 展开更多

关键词 隧道工程 围岩参数反演 随机梯度下降算法 神经网络 正交试验法 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

山岭浅埋隧道进洞方案优化与洞口段稳定性分析 被引量：5

7

作者 陈兴 王怀正 +2 位作者 宋战平 曾涛 田小旭 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2023年第3期359-367,共9页

若隧道洞口开挖时未采取合理的边坡加固措施,易导致边坡产生开裂、滑坡甚至崩塌等危害.以格鲁吉亚F3标5号公路隧道为背景,探讨了隧道洞口在微型桩墙支护和锚网喷支护两种加固方案下,隧道开挖引起的围岩位移场及应力场变化特征.利用有限... 若隧道洞口开挖时未采取合理的边坡加固措施,易导致边坡产生开裂、滑坡甚至崩塌等危害.以格鲁吉亚F3标5号公路隧道为背景,探讨了隧道洞口在微型桩墙支护和锚网喷支护两种加固方案下,隧道开挖引起的围岩位移场及应力场变化特征.利用有限元分析软件MIDAS-GTS建立三维模型,模拟隧道施工过程,并结合实际工程监测数据,对比研究了两种支护方案优劣性.结果表明:锚网喷支护方案围岩最大横纵向位移分别为3.55 mm和8.73 mm,最大拉应力为1.91 MPa;衬砌沿隧道开挖方向的最大弯矩为33.71 kN·m,最大横向位移为3.55 mm.锚网喷支护方案较微型桩墙支护方案更为有效,显著提高了洞口边坡稳定性.因此,锚网喷支护方案在该地形中更具合理性.其结论对山岭地区公路隧道的建设提供一定的指导作用. 展开更多

关键词 隧道洞口 对比分析 数值模拟 稳定性

在线阅读 下载PDF 职称材料

降雨入渗对隧道下穿路基段边坡变形稳定性的影响分析 被引量：8

8

作者 谢伟东 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2020年第4期470-477,共8页

隧道下穿运营高速公路路基边坡施工扰动造成既有路基边坡的松动和变形,降雨入渗引起的下滑力增加和滑面抗剪强度的降低进一步加剧了边坡的变形,考虑降雨入渗和隧道下穿施工影响的路基边坡稳定性分析及确定合理、可行的加固方案对确保路... 隧道下穿运营高速公路路基边坡施工扰动造成既有路基边坡的松动和变形,降雨入渗引起的下滑力增加和滑面抗剪强度的降低进一步加剧了边坡的变形,考虑降雨入渗和隧道下穿施工影响的路基边坡稳定性分析及确定合理、可行的加固方案对确保路基边坡的稳定性尤为重要.以贵阳轨道交通1号线下麦西地铁隧道下穿运营高速公路路基边坡工程为背景,考虑雨水入渗条件下隧道施工扰动对边坡稳定的影响,基于路基边坡土体的土水特征曲线特性构建非饱和土体的流固耦合计算模型,分析雨水入渗条件下扰动路堤边坡的位移、塑性区特性和路堤边坡的安全性,分析结果表明降雨入渗对含软弱夹层的路基边坡稳定性影响显著,造成路堤边坡沿该弱面的塑性区贯通;考虑降雨的影响,经历降雨影响后的边坡安全系数降低,低于原边坡的安全系数,因此对受临近施工扰动的边坡需要考虑不同降雨次数后边坡安全性的累积作用.考虑降雨对扰动路堤边坡的影响,对比分析了锚索和抗滑桩加固措施对边坡滑移的控制效果,建议并实施了路堤边坡的施工,取得了良好效果. 展开更多

关键词 边坡工程 隧道下穿施工 雨水入渗 流固耦合 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

下沉式框架张拉台座设计研究 被引量：1

9

作者 晁晓辉 孙荧艺 +1 位作者 徐宇 李铭 《市政技术》 2023年第1期134-138,共5页

基于预制梁场施工过程中场地受限且不易施工等问题,以格鲁吉亚E60公路项目下沉式预制梁场为工程背景,根据该梁场位于路基填方区的特点设计了由传立柱、横梁、横系梁等组成的下沉式框架张拉台座;通过有限元分析软件Midas建立了张拉台座模... 基于预制梁场施工过程中场地受限且不易施工等问题,以格鲁吉亚E60公路项目下沉式预制梁场为工程背景,根据该梁场位于路基填方区的特点设计了由传立柱、横梁、横系梁等组成的下沉式框架张拉台座;通过有限元分析软件Midas建立了张拉台座模型,并验证了其整体结构的安全性和可行性。研究结果表明,下沉式框架张拉台座能够在满足3榀I梁超长张拉预制的基础上,保证张拉台座的强度和稳定性,同时其传立柱顶可作为3榀I梁浇筑罐车的车道,便于覆盖养生。该研究成果可为类似工程项目提供参考。 展开更多

关键词 预制梁场 下沉式 张拉台座 先张法 施工

在线阅读 下载PDF 职称材料

一次张拉串联多体梁连接分离技术研究

10

作者 刘江 李锦航 +1 位作者 宋世泽 胡奇超 《交通世界》 2023年第8期141-143,共3页

由于工期紧、场地受限,格鲁吉亚E60公路项目采用一次张拉串联多体梁的方式进行I梁的预制工作。以此为背景,从张拉台座设计、一次张拉串联多体梁钢绞线的连接、张拉、分离技术等方面对现场预制I梁的设计方案进行了研究,最终采用下沉式-... 由于工期紧、场地受限,格鲁吉亚E60公路项目采用一次张拉串联多体梁的方式进行I梁的预制工作。以此为背景,从张拉台座设计、一次张拉串联多体梁钢绞线的连接、张拉、分离技术等方面对现场预制I梁的设计方案进行了研究,最终采用下沉式-框架式台座结构,通过钢绞线连接器串联梁钢绞线的连接张拉,利用砂轮机对串联钢绞线进行分离。结果表明,一次张拉串联多体梁的先张拉法具有较高的工程应用价值。 展开更多

关键词 先张法 多体梁 预应力筋 张拉台座

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于BIM技术的曲线钢箱梁桥制作和施工控制技术 被引量：2

11

作者 刘实旺 孙荧艺 刘帅 《交通世界》 2023年第35期140-142,共3页

为实现主梁制造线形的高精度性和顶推过程的高同步性,减小梁体次内力,以某高速公路项目平坡立交段为例,针对其曲线顶推过程中存在的主梁线形复杂、施工控制难度高等问题,通过BIM技术对钢箱梁的加工工艺、拼装工序进行可视化模拟,并对顶... 为实现主梁制造线形的高精度性和顶推过程的高同步性,减小梁体次内力,以某高速公路项目平坡立交段为例,针对其曲线顶推过程中存在的主梁线形复杂、施工控制难度高等问题,通过BIM技术对钢箱梁的加工工艺、拼装工序进行可视化模拟,并对顶推全过程进行观测及控制。结果表明,基于BIM技术的曲线钢箱梁桥制作和施工控制技术能够满足小曲率桥的施工精度要求。 展开更多

关键词 BIM技术 钢箱梁 顶推施工 制作工艺 施工技术

在线阅读 下载PDF 职称材料