基于物聯(lián)網(wǎng)的地下洞室群施工專(zhuān)家信息系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā).pdf

1、地下洞室群施工是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,會(huì)受到各種復(fù)雜天然地質(zhì)狀況等諸多未知因素的影響。針對(duì)地下洞室群施工過(guò)程的隨機(jī)性、突發(fā)性、不確定性和經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)等特點(diǎn),本文引入物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的技術(shù)與方法,從信息采集、工程進(jìn)度、工程安全、工程預(yù)警四個(gè)主要方面對(duì)地下洞室群施工過(guò)程開(kāi)展了系統(tǒng)地分析研究,研發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地下洞室群施工專(zhuān)家信息系統(tǒng)。本文主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　(1)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),給出了地下洞室群各種施工信息基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)采集建設(shè)

2、方案,搭建了地下洞室群施工信息實(shí)時(shí)采集平臺(tái)。
　　本文首次將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到地下洞室群施工信息采集中,結(jié)合地下洞室群施工過(guò)程中產(chǎn)生各類(lèi)信息的各自特點(diǎn),建立三種不同的信息采集方式,實(shí)現(xiàn)地下洞室群施工過(guò)程中信息的無(wú)線實(shí)時(shí)采集,彌補(bǔ)了目前地下洞室群施工信息采集中信息采集過(guò)程復(fù)雜、時(shí)效性差等不足之處,為地下洞室群施工過(guò)程中科學(xué)管理與決策提供即時(shí)的數(shù)據(jù)信息保障。
　　(2)提出了基于貝葉斯理論的地下洞室群時(shí)變施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法,同時(shí)

3、結(jié)合施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)控制理念,研發(fā)了基于貝葉斯理論的地下洞室群施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)控制專(zhuān)家系統(tǒng)。
　　本文將貝葉斯理論與實(shí)時(shí)仿真技術(shù)同時(shí)引入到地下洞室群施工進(jìn)度預(yù)測(cè)中,建立了基于貝葉斯理論的地下洞室群時(shí)變施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法。該方法將工序單位工作量施工時(shí)間的均值和方差視為隨機(jī)變量,利用現(xiàn)場(chǎng)采集到的實(shí)際施工記錄信息,不斷修正和改進(jìn)正在施工工序剩余工作時(shí)間和未施工工序工作時(shí)間的預(yù)測(cè)概率分布,同時(shí)結(jié)合柔性網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃仿真方法實(shí)現(xiàn)對(duì)工程后期整體施工進(jìn)

4、度的完工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)?；诒疚姆椒ǖ玫降氖┕みM(jìn)度預(yù)測(cè)結(jié)果更加貼近工程實(shí)際,對(duì)于地下洞室群施工進(jìn)度概率預(yù)測(cè)方法的發(fā)展起到了一定的推動(dòng)作用。
　　(3)給出了適用于實(shí)時(shí)仿真的數(shù)值模型建立方法,建立實(shí)際施工狀態(tài)與數(shù)值模型模擬狀態(tài)的實(shí)時(shí)映射關(guān)系,提出了基于數(shù)值模擬技術(shù)的地下洞室群施工結(jié)構(gòu)安全實(shí)時(shí)數(shù)值仿真方法。
　　本文通過(guò)對(duì)地下洞室群實(shí)際施工狀態(tài)與施工數(shù)值模擬狀態(tài)的深入分析,給出各自所包含的主要要素,并引入數(shù)學(xué)中集合的概念,建立了兩個(gè)狀

5、態(tài)之間的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)映射關(guān)系,完成了實(shí)際施工進(jìn)度、突發(fā)不良地質(zhì)及支護(hù)措施在大尺度精細(xì)化數(shù)值模型上的實(shí)時(shí)、自動(dòng)化映射模擬,實(shí)現(xiàn)了地下洞室群施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)安全的實(shí)時(shí)數(shù)值仿真,為現(xiàn)場(chǎng)工程師進(jìn)行指揮決策提供了重要的參考依據(jù)。
　　(4)將(2)、(3)兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行融合,提出了地下洞室群施工期結(jié)構(gòu)安全與進(jìn)度耦合實(shí)時(shí)仿真方法,研發(fā)了基于結(jié)構(gòu)安全與進(jìn)度耦合實(shí)時(shí)仿真的地下洞室群施工突發(fā)不良地質(zhì)處理措施專(zhuān)家系統(tǒng)。
　　大型地下洞室群施工安全與進(jìn)

6、度受突發(fā)不良地質(zhì)狀況影響較大,實(shí)時(shí)確定不良地質(zhì)對(duì)施工結(jié)構(gòu)安全與進(jìn)度的綜合影響具有重要工程意義。本文將突發(fā)不良地質(zhì)狀況映射到數(shù)值模型上,根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)值仿真結(jié)果對(duì)不良地質(zhì)段施工的結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估,對(duì)不滿(mǎn)足安全要求的施工狀態(tài)提出相應(yīng)的處理措施,并對(duì)處理效果進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真預(yù)測(cè),將確定的處理措施以施工參數(shù)的形式反饋給施工進(jìn)度控制系統(tǒng),實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)處理措施對(duì)總體施工進(jìn)度的影響。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了地下工程安全施工與進(jìn)度控制的現(xiàn)場(chǎng)辦公一體化,為地下工程現(xiàn)場(chǎng)施工

7、的安全與進(jìn)度控制提供了技術(shù)支持。
　　(5)基于強(qiáng)度折減的思想,結(jié)合(3)中的實(shí)時(shí)數(shù)值仿真方法,提出了基于實(shí)時(shí)數(shù)值仿真的地下洞室群施工期圍巖劣化損傷折減計(jì)算方法,該方法能夠給出施工期某一施工狀態(tài)下的圍巖變形動(dòng)態(tài)預(yù)警指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了施工期動(dòng)態(tài)安全預(yù)警。
　　針對(duì)開(kāi)挖擾動(dòng)會(huì)導(dǎo)致圍巖內(nèi)部產(chǎn)生劣化損傷區(qū)的事實(shí),本文引入邊坡開(kāi)挖中常用的強(qiáng)度折減法的計(jì)算思想,提出了基于實(shí)時(shí)數(shù)值仿真的施工期圍巖劣化損失折減計(jì)算方法。該方法利用屈服接近度

8、指標(biāo)劃定圍巖劣化損失區(qū)的范圍,每次只對(duì)劣化損傷區(qū)內(nèi)的指定參數(shù)進(jìn)行折減,直到數(shù)值計(jì)算不收斂為止,得到某施工狀態(tài)下圍巖變形與折減系數(shù)關(guān)系曲線;通過(guò)對(duì)曲線劃分為勻速、加速和破壞三個(gè)變形過(guò)程,利用三段的分界值建立該開(kāi)挖狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了地下洞室群施工期的動(dòng)態(tài)安全預(yù)警。
　　(6)基于多層次模糊綜合評(píng)價(jià)方法,提出了基于實(shí)測(cè)性態(tài)的地下洞室群安全性綜合評(píng)價(jià)方法。
　　本文基于對(duì)地下洞室群安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入分析與廣泛調(diào)研,

9、建立了基于實(shí)測(cè)信息的地下洞室群安全評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)體系,采用層次分析法和專(zhuān)家打分法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重;然后通過(guò)混合使用―乘與取大算子M(·,∨)‖和―乘與和算子M(·,+)‖兩種算子,對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)方法的權(quán)重向量與模糊關(guān)系矩陣的合成進(jìn)行改進(jìn),充分考慮斷面最危險(xiǎn)區(qū)域?qū)φw安全性評(píng)價(jià)結(jié)果的重要性,將不穩(wěn)定危險(xiǎn)因素更好的向上層傳遞,使得最終的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評(píng)判結(jié)果更加真實(shí)可信。此方法也為地下洞室群整體安全性評(píng)價(jià)提供一個(gè)新的思路。
　　(7)綜上,研發(fā)