TBM施工隧洞不良地质实时超前探测与掘进智能决策理论研究

基本信息
批准号:51739007
项目类别:重点项目
资助金额:305.00
负责人:刘斌
学科分类:
依托单位:山东大学
批准年份:2017
结题年份:2022
起止时间:2018-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李术才,崔俊芝,LANBO LIU,张文生,聂利超,孙怀凤,冉令强,余翌帆,陈磊
关键词:
岩体结构精细建模不良地质实时探测破岩震源三维地震隧洞岩石掘进机掘进参数智能决策
结项摘要

In the construction of hydraulic tunnels or traffic tunnels, China has topped the world for the growing demand for tunnel boring machines (TBMs). However, there is no real-time geo-hazards ahead prospecting method, at home and abroad, that is suitable for the complex environment and fast excavation of TBM. The determination of excavation parameter usually depends on experience, which always lead to inefficient tunneling, water/mud inrush, tunnel collapses, TBM blocked or even damaged and casualties. Therefore, a further research on real-time geo-hazards ahead prospecting and excavation intelligent decision-making theory in TBM tunneling is in need. By using the rock vibration of TBM tunneling as seismic source, a breakthrough of the theory in high-resolution imaging and water-body recognition, will help to overcome the major difficulties in the real-time prospecting of geo-hazards like faults, fractured zones or water-bearing structures ahead of TBM. For the rock mass structure near TBM (0-15 m ahead), a precise modeling technique and a high-order multi-scale algorithm for micro-nano scale structures, will be studied for a quantitative prediction of the physical and mechanics parameters. Based on real-time ahead prospecting, the corresponding response of TBM tunneling parameters in different geological condition will be revealed to construct an intelligent decision-making theory of TBM tunneling parameters, especially when encountering adverse geology bodies. In the end, the basic theory, supporting software, and practical method of real-time geo-hazards ahead prospecting and excavation intelligent decision-making in TBM tunneling will be established. This project will fill the foreign and domestic blank and provide vital support for a fast and safe TBM tunnel excavation. It will also improve China’s core competence in TBM manufacturing and tunneling all over the world.

我国水工和交通隧洞建设中岩石掘进机(TBM)的需求增长迅速,居世界首位。然而,国内外没有适用于TBM复杂环境和快速掘进的不良地质实时超前探测方法,其掘进参数选择依靠经验,往往导致效率低下、突水突泥、塌方卡机甚至机毁人亡等严重后果。因此本项目开展TBM不良地质实时超前探测与智能决策理论研究。巧妙利用TBM破岩震动为震源,突破高精度成像、水体识别等理论瓶颈,破解断层破碎带、含水构造等不良地质实时探测的重大难题。研究TBM近前方(0-15m)岩体构造精细建模方法与细-微观结构高阶多尺度算法,实现其物理力学参数的定量预测。以实时超前探测为支撑,揭示不同地质和岩体条件下TBM掘进参数响应规律,构建掘进参数和不良地质应对方案的智能决策方法。最终形成TBM不良地质实时超前探测与智能决策的基础理论、支撑软件和实用方法,填补国内外空白,为保障TBM安全高效掘进、提升TBM施工和制造的核心竞争力提供关键支撑。

项目摘要

我国水工和交通隧洞建设中岩石掘进机(TBM)的需求增长迅速,居世界首位。然而,国内外没有适用于TBM复杂环境和快速掘进的不良地质实时超前探测方法,其掘进参数选择依靠经验,往往导致效率低下、突水突泥、塌方卡机甚至机毁人亡等严重后果。为此,本项目开展了TBM不良地质实时超前探测与智能决策理论研究。巧妙利用TBM破岩震动为震源,深入研究破岩地震波场特征,建立了“震源特性先导传感+波场信息阵列测量”的观测方式,创新了波场特征恢复和有效信息提取方法,解决了破岩震源科学利用的难题;进而研究了波速准确反演和成像方法,自主研发了专用仪器与软件,实现了断层等不良地质随TBM掘进实时探测、跟踪校正和动态成像。针对掘进面近前方岩体构造、物理力学参数预测难题,发展了基于红外深度成像的岩体结构精细扫描和智能识别方法,创新了跨孔地质雷达岩体内部构造精细刻画方法,实现了多元信息融合的岩体结构建模;基于建立的岩体结构模型,提出了岩体力学参数高阶多尺度预测模型,实现了近前方岩体抗压强度、抗拉强度等力学参数的快速动态预测。针对TBM安全高效掘进难题,研发了关键岩体参数原位感知技术与TBM岩-机大数据平台,提出了物理规律与数据挖掘双驱动的TBM岩-机关系建模方法;以此为基础,创新提出了“以不良地质防控和TBM额定能力为安全约束,以高效、低消耗为目标,以双目标动态优化为途径”的TBM主控掘进参数智能寻优控制方法,推动了TBM掘进由“依赖经验”向“准确感知、智能决策”的进步。最终形成了一套TBM施工不良地质实时超前探测和掘进参数智能决策的基础理论、关键技术和支撑软件。相关成果在新疆某工程TBM隧洞、大瑞铁路高黎贡山隧道TBM、杭州市第二水源输水通道TBM、珠江三角洲水资源配置工程TBM等成功应用,为保障TBM安全高效掘进、提升TBM施工和制造的核心竞争力提供了关键支撑。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
3

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
4

自然灾难地居民风险知觉与旅游支持度的关系研究——以汶川大地震重灾区北川和都江堰为例

自然灾难地居民风险知觉与旅游支持度的关系研究——以汶川大地震重灾区北川和都江堰为例

DOI:10.12054/lydk.bisu.148
发表时间:2020
5

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

DOI:10.3799/dqkx.2020.083
发表时间:2020

刘斌的其他基金

批准号:41771490
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:61673165
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:51006003
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31871705
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61463037
批准年份:2014
资助金额:46.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:19901037
批准年份:1999
资助金额:4.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50577049
批准年份:2005
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:71173233
批准年份:2011
资助金额:44.00
项目类别:面上项目
批准号:31471638
批准年份:2014
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:49204049
批准年份:1992
资助金额:2.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21602139
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701406
批准年份:2017
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:59106044
批准年份:1991
资助金额:4.20
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21575044
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:11171122
批准年份:2011
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:71372138
批准年份:2013
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:81100753
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41702190
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61073171
批准年份:2010
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:61872213
批准年份:2018
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:81772148
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:60373007
批准年份:2003
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:21673172
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:21101126
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81300493
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30000220
批准年份:2000
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51709212
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81600051
批准年份:2016
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61871450
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:61571238
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:11774025
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:71503046
批准年份:2015
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31902035
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30771392
批准年份:2007
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:30700285
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30672598
批准年份:2006
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:61602388
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30170604
批准年份:2001
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:61072126
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:41904003
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41074031
批准年份:2010
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:70472017
批准年份:2004
资助金额:13.00
项目类别:面上项目
批准号:81173520
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61863003
批准年份:2018
资助金额:41.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:60573121
批准年份:2005
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:30470471
批准年份:2004
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:60874025
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51602188
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60474067
批准年份:2004
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:51175191
批准年份:2011
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:61674076
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61771472
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:30972540
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:21175049
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:60873250
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:11104011
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61300085
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10871077
批准年份:2008
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:30940041
批准年份:2009
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51606190
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40940021
批准年份:2009
资助金额:15.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81303072
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71571117
批准年份:2015
资助金额:49.30
项目类别:面上项目
批准号:30460002
批准年份:2004
资助金额:18.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81471904
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:81774101
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:41504048
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21202054
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31470949
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61702061
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61274003
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51479104
批准年份:2014
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
批准号:61905212
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81771602
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:61903227
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401445
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401260
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61572101
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:41301528
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81770678
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:60173009
批准年份:2001
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:51575196
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11403049
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61174075
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31760653
批准年份:2017
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:49273171
批准年份:1992
资助金额:4.50
项目类别:面上项目
批准号:71171074
批准年份:2011
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
批准号:61471160
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31370146
批准年份:2013
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:81241094
批准年份:2012
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:30200263
批准年份:2002
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51701050
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81671600
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:71703138
批准年份:2017
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31171352
批准年份:2011
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:39570375
批准年份:1995
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:11571126
批准年份:2015
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:51902256
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51805528
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61302158
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81170453
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81000111
批准年份:2010
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31071639
批准年份:2010
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:21271122
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:41102183
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61571308
批准年份:2015
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:70871035
批准年份:2008
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:51905414
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30972862
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:50673036
批准年份:2006
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:31170942
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:49672161
批准年份:1996
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:30860006
批准年份:2008
资助金额:28.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:70972055
批准年份:2009
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:81200575
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30571785
批准年份:2005
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:40474016
批准年份:2004
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:81370384
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:30970808
批准年份:2009
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:49874042
批准年份:1998
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:81772349
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:41602134
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30900041
批准年份:2009
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40173029
批准年份:2001
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:61373143
批准年份:2013
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:81703516
批准年份:2017
资助金额:20.70
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31360228
批准年份:2013
资助金额:44.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30972793
批准年份:2009
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:61202406
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81570250
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:69703007
批准年份:1997
资助金额:13.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60906025
批准年份:2009
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61432009
批准年份:2014
资助金额:320.00
项目类别:重点项目

相似国自然基金

1

隧洞施工不良地质与岩体结构钻孔定向雷达超前探测三维精细成像理论研究

批准号:51909144
批准年份:2019
负责人:李尧
学科分类:E0905
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

TBM施工隧道不良地质前向激发极化与随掘地震超前探测及其联合反演理论研究

批准号:51479104
批准年份:2014
负责人:刘斌
学科分类:E0905
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
3

TBM破岩震源超前探测不良地质实时精确成像和岩体质量动态评价理论研究

批准号:51809155
批准年份:2018
负责人:许新骥
学科分类:E0905
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

盾构施工隧道不良地质聚焦电阻率与多频声波联合实时超前探测理论

批准号:41502279
批准年份:2015
负责人:聂利超
学科分类:D0705
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目