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连拱隧道施工动态仿真与信息化管理研究

冯守中  
【摘要】:本文研究连拱隧道施工动态仿真与信息化管理理论与方法,并结合赣定高速 公路大老地隧道和下杨坑隧道工程做了实例分析研究,实现了工程施工过程的仿 真与优化,以及施工信息的科学管理与有效使用,为连拱隧道顺利施工提供了科 学、直观、适时的依据及指导。本文的主要工作和研究成果如下: (1)针对连拱隧道的施工方法和特点,提出了连拱隧道施工动态仿真与优 化方法,包括连拱隧道施工全过程动态仿真建模方法、连拱隧道施工过程的仿真 计算与优化分析方法以及连拱隧道施工仿真中的三维可视化技术,研制开发了连 拱隧道施工动态可视化仿真软件 ESAS-DLD1.0,并结合赣定高速公路大老地隧道 工程进行了实例研究,从而得到了合理的机械设备配套方案、优化的施工进度以 及工程关键路线、施工强度等重要参数,并将连拱隧道施工的三维进度面貌和整 体面貌形象直观地描绘出来,为复杂连拱隧道施工组织设计提供了依据。 (2)研究了基于实时仿真的连拱隧道施工进度预测与控制方法,提出了连 拱隧道施工过程的实时仿真与预测方法,以及基于动态仿真的隧道施工实时控制 方法,并结合大老地隧道工程做了实例分析。不仅能定量实时地预测工程总工期 及分析进度偏差情况,而且为选择合理的施工进度控制措施提供了指导。 (3)深入研究了连拱隧道监测与实施方案,结合大老地隧道工程,根据不 同围岩类别选择试验段,进行了隧道现场选测项目监测以及对该隧道全长实施了 常规性施工监控量测,并在此基础上研究了连拱隧道监测信息分析方法,为保证 工程施工提供了依据。 (4)提出了基于 RBF 神经网络的连拱隧道围岩变形预测方法,根据隧道实 际的监测信息,结合大老地隧道工程,对连拱隧道施工围岩变形进行了预测。该 方法不仅能解决传统回归统计方法描述存在反弯点的复杂围岩变形时程曲线的 困难,而且较之 BP 神经网络具有更快的收敛速度。 (5)针对我国公路隧道工程地质勘探和分析的实际情况,提出了基于 NURBS 技术的连拱隧道工程地质信息三维建模方法,在此基础上实现了地质信息三维可 视化分析功能,探讨了地质信息三维可视化分析在连拱隧道工程施工管理中的作 用,并结合下杨坑隧道工程,进行了实例研究。实现了隧道沿程的地质情况的直 观分析,并通过反馈分析,及时准确地预报地质情况,使方案设计和施工措施更 加接近实际地质情况。


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