限于環(huán)境、地形和地質(zhì)條件,從工期、造價(jià)和技術(shù)進(jìn)步三個(gè)方面考慮,TBM(Tunnel Boring Machine)工法是深埋長(zhǎng)大隧道施工的首要選擇。在復(fù)雜地質(zhì)條件下,突涌水、軟巖大變形、斷層破碎帶、巖爆等不良地質(zhì)會(huì)影響TBM工法的適用性,因此TBM工法能否適用需要對(duì)TBM的適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。由于目前TBM的選型及掘進(jìn)適應(yīng)性評(píng)價(jià)還缺乏系統(tǒng)理論和量化分析方法,因此開(kāi)展復(fù)雜地質(zhì)條件下TBM選型及掘進(jìn)適應(yīng)性評(píng)價(jià)研究,已成為T(mén)BM工法應(yīng)用中亟待解決的重大課題。本文在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,綜合采用模糊數(shù)學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、人工智能、計(jì)算機(jī)編程等方法對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下TBM的選型及掘進(jìn)適應(yīng)性評(píng)價(jià)開(kāi)展系統(tǒng)和深入的研究,主要工作和研究成果如下:(1)基于模糊數(shù)學(xué)理論,給出了 TBM系統(tǒng)適應(yīng)度(含綜合適應(yīng)度)的定義和確定方法,建議了TBM適應(yīng)性評(píng)價(jià)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn);將模糊數(shù)學(xué)理論和智能決策設(shè)計(jì)理論相結(jié)合,提出了基于模糊多智能體與案例推理的TBM選型及掘進(jìn)適應(yīng)性評(píng)價(jià)分析方法;將基于模糊多智能體和案例推理的TBM選型及掘進(jìn)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法相結(jié)合,構(gòu)建了基于人工智能的TBM選型及掘進(jìn)適應(yīng)性評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)IEDSS-TBMSAT(Integrated evaluation decision support system-TBM selection and tunneling)的體系框架及結(jié)構(gòu)。(2)選取了影響TBM選型及掘進(jìn)適應(yīng)性的主要因素,基于模糊數(shù)學(xué)分析方法,構(gòu)建了TBM選型及掘進(jìn)適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)及體系,確定了各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù)。采用所編寫(xiě)的權(quán)重輔助計(jì)算程序,確定了三種TBM機(jī)型選型及掘進(jìn)適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重�；谒@取的TBM選型及掘進(jìn)知識(shí),構(gòu)建了TBM適應(yīng)性評(píng)價(jià)的決策知識(shí)庫(kù)和評(píng)價(jià)指標(biāo)知識(shí)推理樹(shù)。(3)基于案例推理CBR(Case-Based Reasoning)方法,提出了IEDSS-TBMSAT中案例推理模塊(CBR模塊)的結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)決策流程,開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的分析與計(jì)算程序。(4)根據(jù)TBM適應(yīng)性評(píng)價(jià)的功能需求和評(píng)價(jià)決策的目標(biāo)要求,確定了IEDSS-TBMSAT的總體構(gòu)架及各組成模塊的功能,設(shè)計(jì)了 IEDSS-TBMSAT的評(píng)價(jià)決策流程、決策支持系統(tǒng)模型及相關(guān)的知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)和案例庫(kù),采用Java語(yǔ)言編程開(kāi)發(fā)了IEDSS-TBMSAT。(5)采用實(shí)際TBM工程案例對(duì)本文開(kāi)發(fā)的IEDSS-TBMSAT進(jìn)行了驗(yàn)證,所推薦的TBM機(jī)型合理、掘進(jìn)適應(yīng)性評(píng)價(jià)結(jié)果與工程實(shí)際相符,表明了IEDSS-TBMSAT的可行性和有效性。另外,適應(yīng)性評(píng)價(jià)目標(biāo)案例與源案例的評(píng)價(jià)結(jié)果與相似度呈正相關(guān)關(guān)系,說(shuō)明IEDSS-TBMSAT具備了初步的自學(xué)習(xí)能力。綜上所述,IEDSS-TBMSAT可用于復(fù)雜地質(zhì)條件下TBM的選型及掘進(jìn)適應(yīng)性的量化評(píng)價(jià),具有較好的工程實(shí)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U455
【部分圖文】：

ＴＢＭ選型涉及到很多因素的影響，包括自然環(huán)境、施工條件、人文、經(jīng)濟(jì)、逡逑機(jī)械等。采用ＴＢＭ施工，合理選型是工程成功的關(guān)鍵。如１９８５邋￣邋１９９２天生橋二逡逑級(jí)水電站引水隧洞工程使用了美國(guó)羅賓斯公司制造的開(kāi)敞式ＴＢＭ，直徑為１０．８邋ｍ，逡逑由于選型與地質(zhì)不適應(yīng)，且設(shè)備故障率較高，進(jìn)度較低，平均月進(jìn)尺僅６５邋ｍ［１９］；逡逑１９９１？２００３印度ＤｕｌＨａｓｔｉ水電工程引水隧洞采用開(kāi)敞式ＴＢＭ，穿越斷層破碎帶中逡逑ＴＢＭ被卡８?jìng)�(gè)月，機(jī)器損毀。穿過(guò)不良地質(zhì)段，ＴＢＭ花費(fèi)了邋２０多個(gè)月［２（）］。為此，逡逑為了提高ＴＢＭ的選型適應(yīng)性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。逡逑Ｓｈａｈｒｉａｒ等［２１］討論了基于巖土風(fēng)險(xiǎn)最小化的ＴＢＭ選型問(wèn)題，應(yīng)用決策樹(shù)決策逡逑理論提出了一種新的方法，認(rèn)為在危害處理前后具備最小的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的ＴＢＭ機(jī)型逡逑才是最優(yōu)機(jī)型。并對(duì)Ｎｏｓｏｕｄ輸水隧道的選型進(jìn)行評(píng)價(jià)，驗(yàn)證了該方法的有效性。逡逑Ｂｉｅｎｉａｗｓｋｉ等［２２］基于西班牙和埃塞俄比亞大量隧道數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，逡逑建立了邋ＴＢＭ選型的具體標(biāo)準(zhǔn)。Ｈａｍｉｄｉ等［２３］為了解決地質(zhì)和巖土參數(shù)的不確定性逡逑問(wèn)題，討論了一種有效的決策方法一模糊層次分析方法，可以預(yù)先考慮地層條件逡逑與不同標(biāo)準(zhǔn)的ＴＢＭ選型適應(yīng)性。逡逑［２４］

逑１．４研究技術(shù)路線逡逑基于上述的研宄內(nèi)容，建立了論文的研究技術(shù)路線（圖１－４）。逡逑基于人工智能的ＴＢＭ選型及掘進(jìn)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法與決策支持系統(tǒng)研宄逡逑＿邐＿，，邐■邐｜邋ｒ邐■邋Ｉ逡逑ｉＩ科學(xué)Ｉｉ邋｜邐｜研宄內(nèi)容｜邐１１｜邋ｍ％邋Ｉ；逡逑Ｉ邋問(wèn)題；Ｉ邋ｒ邐ｒ邋－邐－一－…邐，＾邋方法邋Ｉ逡逑：邐；；；邐國(guó)內(nèi)外ＴＢＭ選型及掘進(jìn)適應(yīng)性相關(guān)資料調(diào)研邐ｉｄ邐：逡逑ｉ邋ｊ邋；邐｜邐邐邋；邋；邋；邐；逡逑ｉ邋ｉ邋ｉ邋￣￣￣＊￣￣——＾——￣＾￣邋￣＾￣邋：邋

邐北京交通大學(xué)博士學(xué)位論文邐逡逑２．１．２評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重逡逑評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重采用層次分析法（Ａｎａｌｙｔｉｃ邋Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ邋Ｐｒｏｃｅｓｓ，邋ＡＨＰ）確定。逡逑ＡＨＰ是一種定量分析與定性分析相結(jié)合的多目標(biāo)決策分析方法，它把數(shù)學(xué)處理與逡逑人的經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷相結(jié)合，能夠有效地分析目標(biāo)準(zhǔn)則體系層次間的非序列關(guān)系逡逑和綜合測(cè)度評(píng)價(jià)的判斷和決策［１１４］。確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的方法如下。逡逑（１）評(píng)價(jià)指標(biāo)層次化逡逑根據(jù)要達(dá)到的評(píng)價(jià)目標(biāo)，按照評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相互影響以及隸屬關(guān)系，將指標(biāo)逡逑層次的遞階由高到低分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層（圖２－１），其中上一層次指標(biāo)逡逑對(duì)下一層次指標(biāo)起支配作用。逡逑

本文編號(hào)：2829222