【摘 要】
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伴随着我国地铁盾构隧道修建进程持续升温,盾构机的选型、掘进及相应不良地质所产生的工程问题随即涌现而出。大多数的盾构选型及掘进适应性评价问题,同时还有面对不良地质下的盾构辅助工法决策问题都以定性分析为主,尤其面对滨海地区复杂的地质条件,易造成盾构机停机、掘进过程缓慢或者发生喷涌、地面沉降等工程问题,因此盾构法施工是否顺利需要对其适应性及相应辅助工法进行评价和决策。由于目前盾构选型及掘进适应性评价与盾
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伴随着我国地铁盾构隧道修建进程持续升温,盾构机的选型、掘进及相应不良地质所产生的工程问题随即涌现而出。大多数的盾构选型及掘进适应性评价问题,同时还有面对不良地质下的盾构辅助工法决策问题都以定性分析为主,尤其面对滨海地区复杂的地质条件,易造成盾构机停机、掘进过程缓慢或者发生喷涌、地面沉降等工程问题,因此盾构法施工是否顺利需要对其适应性及相应辅助工法进行评价和决策。由于目前盾构选型及掘进适应性评价与盾构辅助工法决策还缺乏系统的程序化处理方法,因此开展滨海复杂地层下的盾构选型、掘进与智能决策系统研究开发已成为亟需解决的重大课题。本文在滨海地层复杂地质条件的基础上,综合采用模糊数学、多属性决策、数据包络分析及计算机编程等方法对滨海复杂地层盾构选型及掘进适应性评价与盾构辅助工法决策开展系统和深入的研究,主要工作和研究成果如下:(1)基于模糊数学理论,给出了盾构选型及掘进适应度的评价方法及分级标准,构建了相应的适应性评价指标体系;通过对评价指标来源进行国内外工程案例分析及文献调研,综合确定了各评价指标所映射的模糊隶属函数;基于盾构选型及掘进适应性模糊综合数学评价模型,并借助Java编程语言,在Access数据库的支持下将模型程序化为一套操作简便、功能齐全的可视化操作平台。(2)通过文献调研,总结了盾构穿越富水砂层、局部硬岩地层、软硬不均地层、含孤石地层及水下盾构五种不良地质下的辅助工法,考虑造价、工期等因素的影响,对比分析多种决策方法,选取了模糊多属性决策法作为决策模型的理论依据,同时确定了辅助工法决策流程,并结合群决策理论和判断矩阵转换公式构建盾构辅助工法模糊多属性决策模型,最后将该模型程序化,实现了五种不良地质下的盾构辅助工法决策功能子模块。(3)传统数据包络分析法与层次分析法相结合(DEAHP)易导致影响因素两两权重相等的情况出现,同时也很难凸显某一影响因素的主观偏好,针对此缺点重新定义了判断矩阵最优化目标函数,并引入通用一致性求解公式对传统DEAHP法进行了改进。(4)结合厦门地铁4号线彭蔡区间的盾构工程实例,采用所开发的系统对现场盾构选型及掘进适应性进行分析。结果表明,左、右线选用土压平衡盾构的适应性等级均为高度适应,高于泥水平衡盾构机的不适应;针对此选型结果分别对左、右线土压平衡盾构机的掘进适应性做出评价,结果为完全适应;考虑此盾构区间所含软硬不均地层及含孤石地层两种不良地质进行辅助工法决策分析,结果表明,前者最优辅助工法方案为衡盾泥带压进仓法,后者则为盾构超前注浆法。现该盾构区段已顺利贯通交付,结合施工期间的现场实际情况,可表明本文所开发的盾构选型、掘进与智能决策系统是准确、实用的。
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