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数据驱动的超大直径盾构开挖面稳定性分析方法
| 论文题名： | 数据驱动的超大直径盾构开挖面稳定性分析方法 |
| 关键词： | 隧道施工;盾构法;开挖面稳定性;数据驱动 |
| 摘要： | 由于超大直径盾构的特性，其开挖面上始终有内外压力差存在，开挖面处于“相对平稳和绝对失稳”的状态，有较高的失稳风险，但传统的开挖面稳定研究主要针对开挖面的失稳破坏条件，无法在实际工程中判断开挖面的相对稳定情况；开挖面稳定性受地层及机电液控制系统的影响，基于实时信息监控系统，盾构机收集了种类繁多、数据量极大的盾构数据，但参数间相互作用的机理及其对于开挖面稳定性的影响尚不明确。针对上述问题，在数据驱动的思路下，本研究提出了超大直径盾构开挖面稳定性表征方法，通过构建复杂网络将盾构参数间的关系可视化，分析了盾构参数之间及其与开挖面稳定性之间的关系。 本研究的主要工作如下： 1）基于Hilbert-Huang变换，提出了超大直径盾构开挖面稳定性表征方法，可以实时表征开挖面的相对稳定性。基于工程实测数据，分析了三段不同地层中开挖面稳定性的特点及其与盾构掘进参数方差之间的相关性； 2）提出了盾构掘进参数网络构建方法，将一环掘进的各类盾构参数结合成一个整体并使盾构参数间的关系可视化。通过对网络核心节点和宏观结构分析，研究了每环掘进的核心参数以及盾构参数间的相互作用关系； 3）研究了稳定性与盾构掘进参数网络指标的相关关系，拟合出稳定性与网络指标之间的经验公式。在三段地层中，网络指标与稳定性的相关系数分别为-0.819、-0.752与0.834，相关性相比于直接分析盾构参数方差显著提升；选取了测试集数据，验证了经验公式对实际工程的指导意义。 结果表明，本研究提出的数据驱动研究方法可以表征超大直径盾构的开挖面稳定性，将盾构参数之间的关系可视化并拟合出了开挖面稳定性与盾构参数网络指标之间的经验公式。本研究为未来盾构机的无人化、智能化打下了基础，但还存在局限性，并未涉及得到开挖面稳定性后如何调整各项盾构参数的问题。 |
| 作者： | 张泽坤 |
| 专业： | 土木工程建造与管理 |
| 导师： | 周诚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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