国家自然科学基金(41072206)
- 作品数：11 被引量：149H指数：7
- 相关作者：薛亚东黄宏伟赵丰豆海涛葛嘉诚更多>>
- 相关机构：同济大学上海核工程研究设计院有限公司浙江大学城市学院更多>>
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- 相关领域：建筑科学交通运输工程矿业工程更多>>
- 塑性应变强化修正模型与TBM刀具磨损精细模拟方法
- 全断面岩石隧道掘进机（Tunnel Boring Machine,TBM）广泛应用于各类隧道施工,盘形滚刀作为TBM破岩的主要工具,其磨损问题直接关系着工程的效率和成本,目前关于其普遍磨损机理的认识仍远不完善。基于离散元...
- 许李瑜薛亚东
- 关键词：PFC磨损金属塑性
- 围压条件下TBM边缘滚刀破岩模式被引量：2
- 2017年
- 为了解边缘滚刀的破岩特性,对其破岩过程与机理开展了系统研究.建立了某深埋全断面岩石隧道掘进机(TBM)开挖隧道三维有限元模型,在掌子面过渡圆弧周边设置边缘滚刀破岩模型边界,导出边界上的围压数值并施加在颗粒流模型边界上.模型考虑5种围压模式,相位角为0°,30°,60°,90°时的岩石应力状态分别记为模式1~模式4,无围压状态记为模式5.结果表明:围压模式1中岩石双向应力和、双向应力比均最大,破岩比能最低;模式3中,岩石受到滚刀水平向力作用而近似处于双向等值应力状态,破岩比能最高;从模式1到模式3,有利破岩的竖向应力递减;从模式5到模式3,不利破岩的水平应力增加,导致模式3条件下刀具破岩效率最低;有围压模式的侧向力系数和滚刀切入率均高于无围压模式.
- 薛亚东杨文亮黄宏伟张学强
- 关键词：TBM围压
- 基于掘进性能的TBM施工围岩综合分级方法被引量：27
- 2018年
- 传统围岩分级方法侧重于围岩的稳定性,对于TBM施工隧道工程,围岩与TBM均扮演重要角色,有必要建立一套服务于TBM隧道工程的围岩分级新方法。依托引汉济渭引水隧洞工程的现场数据,对场切深指数FPI与地质参数、掘进参数的相关性进行分析,建立TBM隧道的围岩可掘性分级;对影响TBM利用率的主要地质因素进行分析,建立TBM隧道的适应性分级。综合考虑工程的围岩可掘性及TBM适应性,以施工速度为指标,建立基于掘进性能的TBM施工围岩综合分级。分级选取岩石强度、岩体完整性、地下水状态、初始地应力状态、隧道轴线与主要软弱结构面夹角等5方面因素指标,对TBM推力、贯入度、利用率和施工速度进行影响关系综合分析。结果表明,新建立的TBM施工围岩综合分级方法可以进行TBM掘进性能预测与工期、成本分析,有效解决开敞式TBM工程实用围岩分级问题。
- 薛亚东李兴刁振兴赵丰
- 关键词：隧道工程TBM围岩分级
- 砂卵石地层浅埋盾构隧道开挖面稳定模型试验被引量：15
- 2018年
- 为探究浅埋砂卵石地层对盾构开挖的响应及开挖面的稳定性规律,设计了土压平衡盾构精细模拟装置,并开展室内模型试验研究。试验分析了浅埋砂卵石地层盾构开挖面变形对地表沉降、沉降槽形态的影响,得到了开挖面的破坏模式及变形破坏细观过程,并与纯砂地层试验进行对比。研究结果表明:(1)不同空间位置土体对开挖面位移的敏感性不同,但土体的破坏规律相似;(2)随开挖面位移增大,地层沉降–开挖面位移曲线表现出不敏感阶段、缓慢线性沉降阶段、加速沉降阶段、快速线性沉降阶段等4个阶段的规律;(3)浅埋情况下土体未出现局部失稳,经历弹性变形、弹塑性破坏之后直接发展为整体失稳破坏;(4)砂卵石土沉降槽两侧在对称性上存在差异;(5)浅埋砂卵石地层中盾构开挖对侧面土体影响范围较小,对前方土体影响范围较大。
- 李伟平李兴薛亚东张森葛嘉诚
- 关键词：隧道工程砂卵石地层模型试验开挖面稳定地表沉降
- 基于深度学习的盾构隧道衬砌病害识别方法被引量：44
- 2018年
- 隧道衬砌病害的检测是隧道维护和保障运营安全的重要环节.以基于CCD线阵相机移动式地铁衬砌病害检测系统的采集图片为研究对象,利用计算机科学最前沿的深度学习方法,提出了一种完全区别于传统手段的隧道病害识别方法,通过提取并建立隧道病害样本库,搭建深度学习框架,利用深度卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)训练样本,建立隧道衬砌特征图像分类系统.针对既有的CNN模型GoogLeNet,采用优化的卷积核,并改进了其inception模块与网络结构,获得了准确率超过95%的网络模型.通过实例对目前流行的深度学习框架(Caffe与Torch)以及图像对比度增强处理方法(如直方图均衡化处理(Histogram Equalization,HE))进行了测试.测试结果表明,深度学习方法用于隧道衬砌图像处理,具有准确率高,速度快,可扩展性好等特点,特别是对背景复杂条件下的图像处理更具鲁棒性.
- 薛亚东李宜城
- 关键词：盾构隧道衬砌病害卷积神经网络图像分类
- 引汉济渭工程岭北隧洞TBM利用率分析被引量：8
- 2015年
- 为了分析TBM利用率的主要影响因素,统计分析引汉济渭工程岭北隧洞连续掘进2 100 m的围岩特征和掘进记录,确定了导致TBM非正常停机的底事件,建立了TBM非正常停机故障树模型,结果表明出渣系统故障、支护设备故障、刀盘刀具故障和电气故障是导致TBM利用率不高的主要因素。通过TBM利用率及主要故障与场切深指数(Field Penetration Index,FPI)相关性分析,表明节理破碎岩体中TBM利用率与FPI之间不存在明显相关性,出渣系统故障、支护设备故障、刀盘刀具故障与FPI有较强的相关性。分析主要故障发生原因,从设备管理和现场施工管理2个方面提出TBM利用率提高措施。
- 刁振兴薛亚东王建伟
- 关键词：故障树
- 围岩空间变异性对隧道结构可靠度的影响分析
- 采用随机场模型能够有效地模拟围岩参数的空间变异性。文章将局部平均随机场理论、有限差分法和Monte-Carlo模拟结合在一起,得到了Monte-Carlo随机有限差分法,基于该方法编制了可考虑围岩空间变异性的隧道结构可靠...
- 方超薛亚东
- 关键词：公路隧道结构可靠度随机场模型相关距离
- 文献传递
- 塑性应变强化修正模型与TBM刀具磨损精细模拟方法
- 全断面岩石隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)广泛应用于各类隧道施工,盘形滚刀作为TBM破岩的主要工具,其磨损问题直接关系着工程的效率和成本,目前关于其普遍磨损机理的认识仍远不完善。基于离散元...
- 许李瑜薛亚东
- 关键词：PFC磨损金属塑性
- 文献传递
- 隧道衬砌渗漏水红外辐射特征影响因素试验研究被引量：24
- 2011年
- 针对隧道渗漏水红外热成像检测问题,总结渗漏水红外辐射特征的影响因素(渗漏温差、流量、位置以及衬砌表面材料等),采用室内混凝土试块注水模拟各工况下隧道衬砌渗漏水,并利用红外热像仪记录分析渗漏水的红外辐射特征,研究不同因素对渗漏水红外辐射特征的影响规律。试验结果表明:渗漏水热图像呈现水流方向温度递减,水流横断面温度呈抛物线分布的规律;随渗漏水温差增大、渗漏水流量增大、渗漏面与水平面夹角减小、渗漏表面辐射率减小,渗漏点温度值基本呈线性增加,沿渗漏点水流方向温度梯度增大,但沿渗漏点水流横断面温度梯度减小。另外,针对不同衬砌表面材料,建立隧道衬砌表面辐射率修正指标,并且编写Matlab图像处理程序提取渗漏水红外热图像特征。结果显示:经过辐射率修正后的渗漏水形状和面积与实际更符合。研究成果可为红外热成像技术在隧道衬砌渗漏水的快速检测与分析提供依据与方法。
- 豆海涛黄宏伟薛亚东
- 关键词：隧道工程隧道衬砌渗漏水红外热成像红外辐射辐射率
- 基于MatDEM的TBM滚刀破岩机理研究被引量：12
- 2020年
- 全断面隧道掘进机(TBM)以其高效、安全、环保等诸多优势被广泛地应用于隧道工程建设中,其中滚刀破岩机理是TBM设计阶段和施工阶段的核心问题。由于岩石与滚刀相互作用时会发生断裂破碎,离散元法(DEM)成为研究滚刀破岩机理的有效手段,但采用一般离散元软件构建的模型尺寸相对较小,且多简化为二维侵入问题,尺寸效应明显。采用基于离散元法的MatDEM软件构建滚刀破岩大尺寸三维模型,模拟真实滚刀破岩过程。采用团簇单元模拟刚性滚刀,实现双滚刀在不同条件下的破岩动态过程。监测破岩过程中滚刀的受力特征,计算分析不同刀间距/贯入度比(S/P)下的滚刀受力模型和比能变化。模拟结果表明,滚刀破岩时的滚刀力是一种复杂无规律的冲击荷载,其值与滚刀切割参数、岩石性质等因素有关;贯入度和刀间距的增加导致滚刀需要更大的力来破碎岩石;对于一种岩石材料,存在最优刀间距/贯入度比值,使得破岩比能最小;MatDEM软件能较好模拟滚刀的破岩过程,与室内线性切割试验相结合,有利于深入、全面地探索滚刀破岩机理。
- 薛亚东周杰赵丰李兴
- 关键词：破岩机理离散元
