隧道掘進(jìn)機(jī)輔助智能化施工技術(shù)

目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 TBM的發(fā)展與應(yīng)用 1
1.1.1 TBM發(fā)展概況 1
1.1.2 TBM工程挑戰(zhàn) 6
1.2 人工智能技術(shù)在 TBM中的應(yīng)用 7
1.2.1 人工智能技術(shù)的發(fā)展 7
1.2.2 TBM施工特點(diǎn)與人工智能技術(shù)運(yùn)用 8
1.3 TBM輔助智能化施工技術(shù)體系 10
第2章 TBM巖-機(jī)相互作用機(jī)理 14
2.1 滾刀破巖試驗(yàn) 14
2.1.1 試驗(yàn)平臺(tái) 14
2.1.2 滾刀間距對(duì)破巖的影響機(jī)理 17
2.1.3 地應(yīng)力對(duì)滾刀破巖的影響機(jī)理 22
2.1.4 節(jié)理間距對(duì)滾刀破巖的影響機(jī)理 23
2.1.5 刀具參數(shù)對(duì)破巖的影響機(jī)理 26
2.1.6 鑲齒滾刀旋轉(zhuǎn)破巖機(jī)理 27
2.1.7 線性破巖與旋轉(zhuǎn)破巖效果比較 29
2.2 滾刀破巖過(guò)程數(shù)值模擬 30
2.2.1 滾刀破巖過(guò)程數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀 30
2.2.2 滾刀破巖過(guò)程數(shù)值模擬方法介紹 32
2.2.3 單滾刀侵入的破巖機(jī)理 37
2.2.4 雙滾刀作用下的破巖機(jī)理 55
2.3 現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)試驗(yàn) 62
2.3.1 不同地應(yīng)力對(duì)現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)的影響 62
2.3.2 不同層厚對(duì)現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)的影響 65
2.4 TBM巖-機(jī)作用模型 66
2.4.1 TBM巖-機(jī)作用模型介紹 66
2.4.2 巖體特性模型 69
2.4.3 中鐵裝備巖-機(jī)關(guān)系模型 72
第3章 TBM復(fù)雜環(huán)境不良地質(zhì)超前探測(cè)方法 78
3.1 用于水體探測(cè)的 TBM激發(fā)極化超前預(yù)報(bào)方法 78
3.1.1 隧道激發(fā)極化超前探測(cè)聚焦測(cè)深型觀測(cè)模式 78
3.1.2 基于距離加權(quán)函數(shù)的反演成像方法 84
3.1.3 典型含水體超前探測(cè)響應(yīng)特征分析 85
3.2 用于斷層等不良地質(zhì)探測(cè)的破巖震源地震超前探測(cè)方法 88
3.2.1 TBM破巖震源地震觀測(cè)方式及波場(chǎng)特征分析 88
3.2.2 基于光滑約束互相干干涉的 TBM破巖震源波場(chǎng)特征恢復(fù) 92
3.2.3 TBM破巖震源地震數(shù)據(jù)處理與偏移成像方法 95
3.3 TBM掘進(jìn)不良地質(zhì)超前探測(cè)系統(tǒng)搭載與應(yīng)用 97
3.3.1 TBM搭載的不良地質(zhì)超前探測(cè)系統(tǒng) 98
3.3.2 工程應(yīng)用與評(píng)價(jià) 100
第4章 TBM渣片感知與分析 105
4.1 渣片在線分析系統(tǒng) 106
4.1.1 渣片在線分析系統(tǒng)研制 106
4.1.2 渣片圖像數(shù)據(jù)處理方法 110
4.1.3 系統(tǒng)調(diào)試和工程驗(yàn)證 119
4.2 融合渣片參數(shù)與掘進(jìn)參數(shù)的巖體條件識(shí)別 125
4.2.1 渣片的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù) 125
4.2.2 巖-機(jī)-渣相關(guān)性分析 126
4.2.3 基于渣片參數(shù)和掘進(jìn)參數(shù)的巖體等級(jí)預(yù)測(cè)模型 130
第5章 TBM設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè) 135
5.1 刀盤狀態(tài)監(jiān)測(cè) 135
5.1.1 刀盤狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 136
5.1.2 刀盤狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及工程應(yīng)用 145
5.1.3 滾刀磨損規(guī)律與異常破壞分析 148
5.2 主機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè) 155
5.2.1 主機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及工程應(yīng)用 156
5.2.2 振動(dòng)數(shù)據(jù)規(guī)律分析 159
第6章 TBM施工信息管理云平臺(tái) 164
6.1 TBM施工數(shù)據(jù)采集傳輸 164
6.1.1 TBM施工數(shù)據(jù)特點(diǎn) 164
6.1.2 TBM施工數(shù)據(jù)采集終端的設(shè)計(jì) 165
6.1.3 數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的搭載運(yùn)行 169
6.2 TBM施工數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 171
6.2.1 TBM施工數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 171
6.2.2 TBM施工數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 173
6.2.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理 178
6.3 TBM施工信息管理云平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 185
6.3.1 TBM施工信息管理云平臺(tái)的搭建方法 185
6.3.2 TBM施工信息管理云平臺(tái)的功能介紹 188
第7章 TBM掘進(jìn)參數(shù)智能控制技術(shù) 194
7.1 TBM掘進(jìn)參數(shù)智能控制策略 194
7.1.1 TBM掘進(jìn)控制的特點(diǎn) 194
7.1.2 TBM掘進(jìn)參數(shù)智能控制策略研究現(xiàn)狀 195
7.1.3 TBM掘進(jìn)參數(shù)復(fù)合智能控制策略 197
7.2 TBM掘進(jìn)參數(shù)多模態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 199
7.2.1 TBM掘進(jìn)多模態(tài)控制策略 199
7.2.2 多元算法融合的巖體參數(shù)實(shí)時(shí)感知 201
7.2.3 多模態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模型 209
7.3 TBM掘進(jìn)參數(shù)模糊仿人控制 214
7.3.1 TBM掘進(jìn)參數(shù)模糊仿人控制技術(shù) 214
7.3.2 TBM掘進(jìn)參數(shù)適應(yīng)性模糊綜合評(píng)價(jià) 215
7.3.3 TBM掘進(jìn)參數(shù)模糊仿人控制器 221
7.4 TBM掘進(jìn)參數(shù)復(fù)合智能控制系統(tǒng) 223
7.4.1 TBM掘進(jìn)參數(shù)復(fù)合智能控制系統(tǒng)架構(gòu) 223
7.4.2 TBM掘進(jìn)參數(shù)復(fù)合智能控制系統(tǒng)性能分析 224
第8章 TBM支護(hù)等級(jí)智能決策技術(shù) 230
8.1 TBM圍巖支護(hù) 230
8.1.1 圍巖穩(wěn)定性影響因素 231
8.1.2 常見(jiàn)的圍巖分類方法 232
8.1.3 TBM施工中圍巖分類與支護(hù)設(shè)計(jì) 234
8.2 TBM支護(hù)等級(jí)智能決策算法 234
8.2.1 SMOTE過(guò)采樣 234
8.2.2 LightGBM樣本特征篩選 235
8.2.3 支持向量機(jī)分類 237
8.3 TBM支護(hù)等級(jí)智能決策模型 240
8.3.1 模型數(shù)據(jù)庫(kù) 240
8.3.2 模型建立方法 241
8.3.3 模型驗(yàn)證 243
第9章 TBM掘進(jìn)姿態(tài)智能控制技術(shù) 245
9.1 TBM掘進(jìn)姿態(tài)測(cè)量模型 245
9.1.1 TBM掘進(jìn)姿態(tài)測(cè)量原理對(duì)比分析 245
9.1.2 雙棱鏡姿態(tài)測(cè)量模型 246
9.2 TBM DTA軌跡跟蹤模型 248
9.2.1 糾偏規(guī)則分析 248
9.2.2 糾偏軌跡模型 249
9.3 TBM掘進(jìn)姿態(tài)控制運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 251
9.3.1 TBM水平調(diào)向方程 251
9.3.2 TBM豎直調(diào)向方程 252
9.4 TBM掘進(jìn)姿態(tài)智能控制系統(tǒng) 253
9.4.1 TBM掘進(jìn)姿態(tài)智能控制系統(tǒng)構(gòu)成 253
9.4.2 TBM DTA軌跡跟蹤仿真分析 254
第10章 TBM輔助智能化施工系統(tǒng)應(yīng)用 259
10.1 TBM-SMART技術(shù)架構(gòu) 259
10.2 TBM-SMART功能模塊 264
10.3 TBM-SMART現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 269
10.3.1 測(cè)試內(nèi)容 269
10.3.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 270