目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 背景和意義 1
1.2 地下工程反饋分析與預警技術(shù)研究現(xiàn)狀 1
1.2.1 隧道施工期監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀 2
1.2.2 隧道施工反饋優(yōu)化研究現(xiàn)狀 3
1.2.3 隧道圍巖分級研究現(xiàn)狀 6
1.2.4 隧道圍巖位移時間序列及穩(wěn)定性評價研究現(xiàn)狀 7
1.2.5 隧道施工可視化管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 8
1.3 隧道施工分析存在的問題 9
1.4 本書的主要內(nèi)容 10
第2章 基于機器學習和可靠度的隧道圍巖動態(tài)分級 12
2.1 概述 12
2.2 基于超前地質(zhì)預報的圍巖動態(tài)分級 12
2.2.1 巖體分級簡介 12
2.2.2 隧道圍巖動態(tài)分級 14
2.2.3 基于超前地質(zhì)預報的圍巖動態(tài)分級指標 14
2.3 基于機器學習和可靠度的圍巖動態(tài)分級方法 18
2.3.1 機器學習與最小二乘支持向量機 18
2.3.2 細菌覓食優(yōu)化算法 19
2.3.3 基于BFOA-LSSVM的圍巖動態(tài)分級模型 20
2.3.4 基于BFOA-LSSVM可靠度圍巖分級方法 21
2.4 地質(zhì)三維建�；�本原理與方法 24
2.4.1 廣義三棱柱構(gòu)模法 24
2.4.2 三維地質(zhì)體可視化實現(xiàn) 26
2.5 基于BFOA-LSSVM可靠度分級的工程應用 30
2.5.1 BFOA-LSSVM訓練及圍巖動態(tài)分級 30
2.5.2 Monte-Carlo抽樣次數(shù)對分級精度的影響 33
2.5.3 圍巖動態(tài)分級指標敏感性分析 34
第3章 隧道圍巖穩(wěn)定性判據(jù)研究 38
3.1 概述 38
3.2 隧道圍巖整體穩(wěn)定性判據(jù) 38
3.2.1 圍巖洞周位移判據(jù) 38
3.2.2 圍巖塑性區(qū)判據(jù) 39
3.2.3 圍巖安全系數(shù)判據(jù) 39
3.3 圍巖局部穩(wěn)定性判據(jù) 40
3.4 圍巖單元狀態(tài)指標 43
3.4.1 單元狀態(tài)指標的提出 43
3.4.2 單元狀態(tài)指標在FLAC3D中的實現(xiàn) 48
3.4.3 ZSI在典型巖土工程問題中的驗證與應用 50
3.5 基于H-B準則的ZSI 54
3.5.1 H-B準則 54
3.5.2 H-B準則與M-C準則的參數(shù)等效關系式 54
3.5.3 基于H-B準則的單元狀態(tài)指標推導 56
3.5.4 驗證分析 57
3.5.5 隧道工程應用 61
3.6 基于遍布節(jié)理模型的ZSI 65
3.6.1 節(jié)理巖體安全度研究情況 65
3.6.2 遍布節(jié)理模型 66
3.6.3 基于遍布節(jié)理模型的單元狀態(tài)指標推導 67
3.6.4 計算驗證 68
第4章 隧道圍巖參數(shù)智能反分析 70
4.1 概述 70
4.2 隧道圍巖彈塑性參數(shù)反分析 70
4.2.1 反分析原理 70
4.2.2 基于差異進化算法的圍巖反分析方法 71
4.2.3 彈塑性參數(shù)反分析應用 76
4.3 隧道圍巖節(jié)理參數(shù)反分析 89
4.3.1 巖體的遍布節(jié)理模型 89
4.3.2 圍巖節(jié)理參數(shù)識別問題 89
4.3.3 基于DE-GP的圍巖節(jié)理參數(shù)識別 90
4.3.4 圍巖節(jié)理參數(shù)反分析應用 93
4.4 隧道圍巖蠕變參數(shù)反分析 102
4.4.1 圍巖蠕變參數(shù)反分析必要性 102
4.4.2 蠕變參數(shù)反演流程 102
4.4.3 蠕變參數(shù)反分析應用 104
第5章 隧道施工進尺確定及錨固參數(shù)優(yōu)化 110
5.1 概述 110
5.2 隧道施工進尺的確定 110
5.2.1 收斂-約束法的原理 110
5.2.2 基于圍巖特征曲線與縱向變形曲線的進尺確定方法 111
5.2.3 一般巖體隧道進尺確定 112
5.2.4 節(jié)理巖體隧道進尺確定 118
5.3 圍巖錨桿加固機制 128
5.3.1 錨桿的定義 128
5.3.2 錨桿的錨固力 129
5.3.3 錨桿與圍巖相互作用 130
5.3.4 錨固效果主要影響因素分析 130
5.4 隧道錨固參數(shù)優(yōu)化方法 132
5.4.1 錨固參數(shù)與圍巖變形指標的關系 133
5.4.2 錨固參數(shù)優(yōu)化數(shù)學表述 134
5.4.3 錨固參數(shù)的粒子群優(yōu)化算法 134
5.5 錨固參數(shù)優(yōu)化方法的工程應用 136
5.5.1 大連地鐵隧道工程應用 136
5.5.2 甄峰嶺公路隧道工程應用 142
第6章 隧道施工多元信息采集及時間序列預測模型 147
6.1 概述 147
6.2 隧道施工采集的多元信息 147
6.2.1 隧道施工信息監(jiān)測目的 147
6.2.2 圍巖支護結(jié)構(gòu)監(jiān)控量測信息 148
6.2.3 隧道施工人員裝備管理信息 149
6.3 隧道施工多元信息采集自動化 150
6.3.1 隧道信息自動化采集的優(yōu)點 150
6.3.2 隧道施工遠程監(jiān)測系統(tǒng)框架 151
6.3.3 隧道圍巖支護監(jiān)測的硬件構(gòu)建 152
6.3.4 人員裝備信息采集硬件構(gòu)建 158
6.4 隧道施工多元信息的傳輸機制 162
6.5 信息報警機制及時間序列預測模型 164
6.5.1 人員定位信息報警 164
6.5.2 隧道圍巖位移監(jiān)測信息預警 165
6.5.3 基于多變量DE-GP隧道變形時間序列預測算法 168
6.6 隧道施工多元信息自動采集系統(tǒng)平臺構(gòu)建 170
6.6.1 隧道人員定位考勤系統(tǒng) 170
6.6.2 隧道圍巖支護監(jiān)測采集系統(tǒng) 173
6.6.3 隧道信息采集系統(tǒng)云平臺構(gòu)建 176
6.7 隧道工程應用 183
6.7.1 工程簡介 183
6.7.2 軟、硬件系統(tǒng)搭建 183
6.7.3 多元信息采集管理 188
6.7.4 多變量時間序列預測結(jié)果 191
第7章 基于BIM的隧道施工反饋分析系統(tǒng)開發(fā) 195
7.1 概述 195
7.2 BTCFAS的隧道施工反饋分析方法 195
7.3 BTCFAS的隧道BIM建模及IFC擴展技術(shù) 197
7.3.1 隧道BIM建模流程 197
7.3.2 IFC隧道領域擴展方法 197
7.3.3 隧道模型組件庫的建立 202
7.4 BTCFAS的隧道三維圖形交互與數(shù)據(jù)管理 205
7.4.1 IFC數(shù)據(jù)三維圖形交互 205
7.4.2 基于IFC的監(jiān)測信息數(shù)據(jù)管理 208
7.5 BTCFAS的技術(shù)路線及程序?qū)崿F(xiàn) 210
7.5.1 系統(tǒng)的總體規(guī)劃與技術(shù)路線 210
7.5.2 開發(fā)平臺選擇 213
7.5.3 程序?qū)崿F(xiàn) 213
7.6 BTCFAS的隧道工程應用 222
7.6.1 工程簡介 222
7.6.2 IFC隧道信息集成模型創(chuàng)建 224
7.6.3 自動化監(jiān)測硬件安裝 227
7.6.4 基于BIM系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋分析 228
7.6.5 圍巖分級與工法推薦 231
7.6.6 基于BIM有限元計算及錨固參數(shù)優(yōu)化 233
參考文獻 237