基于工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析的TBM掘進(jìn)功率建模.pdf

1、 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 基于工程 基于工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析 分析的 TBM 掘進(jìn)功率 掘進(jìn)功率 建模 建模 The modeling of TBM boring power based on the measured data 學(xué)科專業(yè)：固體力學(xué) 研 究 生：成志飛 指導(dǎo)教師：秦慶華 教授（張茜） 天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2016 年 12 月 I 中文 中文摘要 摘要 硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)（Tunnel Boring Machine

2、，簡(jiǎn)稱 TBM ）是用于隧道一次成型的大型裝備。掘進(jìn)功率是反映裝備性能的重要參數(shù)，分析地質(zhì)條件、掘進(jìn)狀態(tài)等關(guān)鍵工程因素對(duì)裝備掘進(jìn)功率的影響規(guī)律并建立預(yù)估模型具有重要意義。 隨著信息收集技術(shù)的發(fā)展， 探索如何利用工程數(shù)據(jù)建立多因素影響、 非線性關(guān)系明顯的預(yù)測(cè)模型十分必要。 本文首先分析裝備掘進(jìn)過程， 解析影響掘進(jìn)性能的影響變量， 針對(duì)特定工程建立相關(guān)變量的數(shù)據(jù)組， 并對(duì)其分布特征以及變量間的相關(guān)性進(jìn)行初步分析。 為進(jìn)一步建模做準(zhǔn)備。 然后

3、，在工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，分別利用線性、非線性回歸方法建立掘進(jìn)功率的預(yù)測(cè)模型。 通過討論各方法的建模過程及結(jié)果， 分析各方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及對(duì)于該工程問題的適用性。 本文采用可以克服自變量間多重共線性的偏最小二乘回歸建立掘進(jìn)功率的線性回歸模型； 采用多項(xiàng)式回歸模型結(jié)合逐步回歸建立掘進(jìn)功率非線性顯式模型； 最后利用支持向量機(jī)回歸建立掘進(jìn)功率的非線性預(yù)測(cè)模型。 最后，在數(shù)據(jù)分析建模工作基礎(chǔ)上，將力學(xué)分析方法與之相結(jié)合，分析裝備掘進(jìn)過程的

4、力學(xué)特征， 挖掘掘進(jìn)參數(shù)、 地質(zhì)參數(shù)等關(guān)鍵工程參量與裝備掘進(jìn)功率及性能間的影響規(guī)律， 建立能反映裝備控制規(guī)律的掘進(jìn)功率近似力學(xué)模型。 先對(duì)裝備掘進(jìn)過程的力學(xué)特征進(jìn)行分析， 抓住影響裝備掘進(jìn)過程的主要因素， 推導(dǎo)出掘進(jìn)推力和刀盤驅(qū)動(dòng)扭矩表達(dá)式。 基于輸入能耗與載荷間的依存關(guān)系， 建立了裝備掘進(jìn)功率的近似預(yù)估模型， 并結(jié)合工程數(shù)據(jù)識(shí)別反映具體工況等因素的模型系數(shù)。 進(jìn)一步利用未參與建模過程的獨(dú)立檢驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)本文所建立模型的有效性和適用性進(jìn)行討