输水隧洞TBM施工进度分析与实时控制研究

论文摘要

长距离输水隧洞的TBM施工技术复杂,工序繁多,且受到众多不确定性因素（尤其是地质条件）的影响,采用隧道掘进机（TBM）开挖需要针对隧洞的具体情况采取不同的施工措施,给施工进度安排和管理带来一定的难度。本文采用系统工程方法和计算机仿真技术,开展了输水隧洞TBM施工进度分析与进度实时控制研究。本文主要工作和成果如下:（1）利用TBM施工条件下岩性分类的QT BM模型,估计了不同岩性条件下TBM贯入速度（PR）,改进了TBM掘进系统施工循环网络仿真模型,进而分析了施工过程中刀盘推力对工程工期的影响,为合理选取适应不同围岩类别下的刀盘推力提供了依据。同时,提出了TBM后配套系统的优化分析方法,定量分析后配套系统对于施工进度的影响,以合理确定渣车容积、渣车列数以及岔道个数;在此基础上,综合考虑TBM后配套系统与刀盘掘进系统的相互制约关系,建立了耦合后配套运输系统的隧洞TBM施工全过程仿真模型,对工程施工进度进行分析,并结合新疆八十一大坂输水隧洞工程进行了应用研究。（2）在分析围岩岩性分布随机特性的基础上,提出了基于Markov过程的地质岩性风险预测方法,确定了沿隧洞轴线上岩性的分布概率,克服了以往方法难以量化地质风险的弊端,为定量分析地质风险提供了新的途径。在此基础上,建立耦合地质风险的TBM施工随机循环网络仿真模型,并采用Monte-Carlo方法,对隧洞工程施工进度进行了风险分析。（3）利用进度实时仿真预测方法与进度实时调整方法,分析了隧洞TBM施工进度控制的流程,开发了隧洞TBM施工进度分析与实时控制系统,并结合新疆八十一大坂输水隧洞工程,对后期施工进度进行了预测分析与调整,为工程进度控制提供了一个有效的分析手段。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 输水隧洞施工TBM 效率优化与进度仿真分析
• 2.1 引言
• 2.2 基于岩体分类的隧洞开挖速度估算
• TBM 模型'>2.2.1 岩体分类的Q_TBM模型
• 2.2.2 TBM 的贯入速度（PR）估计
• 2.2.3 不考虑后配套影响下的TBM 掘进速度（AR）仿真计算
• 2.3 TBM 机械参数的灵敏度分析
• 2.4 TBM 后配套运输系统的优化分析
• 2.5 耦合后配套运输系统的TBM 施工进度仿真模型
• 2.6 工程应用
• 2.7 本章小结
• 第三章 岩性Markov 预测下的输水隧洞TBM 施工进度风险分析
• 3.1 引言
• 3.2 基于Markov 过程的地质岩性风险预测
• 3.2.1 地层岩性分布的Markov 特性
• 3.2.2 地质岩性风险预测的步骤
• 3.3 岩性不确定下的TBM 施工进度风险分析
• 3.3.1 不同岩性条件下TBM 施工循环网络仿真模型
• 3.3.2 基于仿真的TBM 施工进度风险分析
• 3.4 工程应用
• 3.5 本章小结
• 第四章 输水隧洞TBM 施工进度的动态调整与实时控制
• 4.1 引言
• 4.2 工程施工进度控制方法分析
• 4.2.1 进度偏差比较分析方法
• 4.2.2 施工进度实时仿真预测方法
• 4.2.3 施工进度实时控制流程与调整方法
• 4.3 TBM 施工进度分析与实时控制系统开发
• 4.3.1 系统开发目标与原则
• 4.3.2 系统总体结构
• 4.4 系统模块划分及功能实现
• 4.4.1 数据库子系统功能
• 4.4.2 初始计划仿真分析子系统功能
• 4.4.3 施工实时仿真子系统功能
• 4.4.4 施工进度动态控制子系统功能
• 4.5 工程应用
• 4.6 本章小结
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢