摘要：TBM(全断面隧道掘进机)工法在深长隧洞/道开挖过程中,具有施工速度快、效率高,对周边环境影响小且安全环保等优点,但受复杂地质条件制约,隧洞在掘进过程中可能发生围岩挤压大变形灾害,隧洞断面尺寸变小进而引起TBM掘进卡机和后续钢拱架等支护措施不能及时安装的问题,使TBM施工安全风险和隧道建设成本大大增加。针对深部围岩挤压大变形和TBM卡机问题,传统研究方法大多侧重于岩体本构关系和岩体-支档结构相互作用,常因简化现场复杂地质条件使得分析结果与实际偏差较大。本研究借助于机器学习方法挖掘复杂非线性关系的强大能力,同时考虑TBM掘进特征,开展了TBM掘进过程围岩大变形预测和卡机灾害监测预警方面的研究,主要研究成果如下。

摘要：地应力场是煤矿深部巷道开挖支护设计的基础数据。针对煤矿深部地层地应力实测值有较大随机误差的特点,提出基于支持向量回归(SVR)优化算法的地应力场反演方法。该方法以特征向量结构风险最小化为原则,将经验风险和置信范围最小化,减小实测地应力随机误差对参数反演的干扰。基于平煤一矿地质及地应力实测资料,建立三维有限元计算模型,引入侧压力系数,使用均匀设计表试验设计方法构造应力边界条件。根据计算分析结果建立学习样本,进而通过支持向量回归算法对边界条件参数进行优化,确定最佳应力边界条件,施加到模型上计算分析得到整个模型的地应力场。地应力测点反演值与实测值对比分析结果表明,反演值与实测值误差在合理范围,反演值比实测值随机性更小;反演地应力场分布规律与平顶山矿区地应力场分布规律一致;反演结果准确可靠。

摘要：人工冻结技术可以短期提升地层稳定性并隔绝地下水,是在江底构建临时盾构检修环境的有效方法,而已有研究成果尚无法对冻结施工过程的评价提供参考。依托南京市新济洲越江供水廊道工程,研究了盾构泥水仓内形成冻土过程中温度分布特征及影响规律。结果表明:通过盾构工作面的接力换热装置,可将地面低温盐水以较小循环压力输入冻结管,从而降低冻结管内盐水渗漏风险,在稳定冻结阶段工作面盐水温度较地面温度偏高约2.5℃;施工过程中冻结管端头温度的变化过程基本一致,但受到冻结管周围地层吸热能力差别的影响,间距较大位置的冻结管端头温度偏高约1℃;盾构结构钢材导热性能和散热系数的差别会影响冷量传递过程,造成盾构刀盘周围位置的冻土温度偏低3℃左右,而盾构面板的散热导致相应位置的冻土温度偏高约4℃;在水平冻结管最大布置间距3.12 m的条件下,冻结80 d时可将盾构泥水仓全部冻实,从而具备打开盾构泥水仓进行盾构应急检修的施工条件。