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多失效模式下的地铁深基坑系统可靠度分析

现代隧道技术 2022年第4期59卷 167-175页

作者：吴贤国王雷冯宗宝覃亚伟秦文威华中科技大学土木与水利工程学院武汉430074 武汉华中科大检测科技有限公司武汉430074

为分析土体抗剪强度参数不同相关系数情况下深基坑可靠度指标的变化规律,以Copula理论为基础,结合单失效模式的建模过程,分别对深基坑的抗滑移稳定、抗倾覆稳定以及抗隆起稳定建立了失效功能函数,并以串联的方式,实现了基于Copula理论... 详细信息

为分析土体抗剪强度参数不同相关系数情况下深基坑可靠度指标的变化规律,以Copula理论为基础,结合单失效模式的建模过程,分别对深基坑的抗滑移稳定、抗倾覆稳定以及抗隆起稳定建立了失效功能函数,并以串联的方式,实现了基于Copula理论的深基坑系统失效可靠度分析。结果表明:抗滑移稳定和抗隆起稳定占系统稳定的主要部分,而抗倾覆稳定相对占比较轻;抗剪强度参数相关性的变化会显著改变各失效模式下系统的可靠度指标,证明在可靠度设计中参数相关性的影响不能忽略;不同Copula函数对可靠度计算的影响较大,对参数的分布情况进行拟合选优是必要的,直接假定参数服从高斯分布可能会低估工程的失效概率。

关键词：深基坑稳定抗剪强度参数 Copula理论系统可靠性蒙特卡洛模拟

基于随机森林-NSGAⅡ高性能混凝土耐久性配合比的多目标优化研究

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材料导报 2022年第17期36卷 111-117页

作者：吴贤国王雷陈虹宇冯宗宝覃亚伟徐文胜华中科技大学土木与水利工程学院武汉430074 南洋理工大学土木工程与环境学院新加坡639798 武汉华中科大检测科技有限公司武汉430074

针对高寒复杂环境下高性能混凝土耐久性预测和优化问题,本工作研发了一种结合随机森林与带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGAⅡ)的混合模型,以实现高精度的混凝土性能预测以及多目标配合比优化。以混凝土耐久性的重要指标氯离子渗透系... 详细信息

针对高寒复杂环境下高性能混凝土耐久性预测和优化问题,本工作研发了一种结合随机森林与带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGAⅡ)的混合模型,以实现高精度的混凝土性能预测以及多目标配合比优化。以混凝土耐久性的重要指标氯离子渗透系数和28 d抗压强度为研究目标,基于正交试验设计和工程实际试验样本建立混凝土数据集。利用随机森林对混凝土氯离子渗透系数和强度进行预测,得到氯离子渗透系数和强度与配合比的非线性映射关系函数,将其作为对应优化目标的适应度函数,再引入混凝土成本作为另一个优化目标的适应度函数。依据规范和工程要求,建立原材料及配合比之间的约束,采用NSGAⅡ进行混凝土配合比的多目标优化。研究表明,利用随机森林对混凝土性能进行预测的精度很高,且利用NSGAⅡ算法进行多目标配合比优化的效果很好。将优化配合比方案进行试验验证,发现模型优化结果与实际试验结果误差很小。这说明混凝土配合比符合规范且满足工程项目对耐久性能、强度和工作性能的要求,体现了该模型的智能化、精准化,可对工程实践中混凝土配合比的优化提供指导。

关键词：混凝土配合比优化氯离子渗透系数 28d抗压强度随机森林(RF) NSGAⅡ

基于RF-NSGA-Ⅱ的盾构施工地表沉降安全控制多目标优化

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中国安全科学学报 2022年第8期32卷 45-51页

作者：吴贤国冯宗宝刘俊王雷陈虹宇李昕懿华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074 南洋理工大学土木工程与环境学院新加坡639798

为有效调整盾构施工参数,指导盾构安全高效施工,建立随机森林(RF)与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的多目标优化模型,以主要盾构参数为研究对象,以地表沉降和刀盘磨损为控制目标,优化控制分析施工参数;选取控制地表沉降的9个盾构参... 详细信息

为有效调整盾构施工参数,指导盾构安全高效施工,建立随机森林(RF)与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的多目标优化模型,以主要盾构参数为研究对象,以地表沉降和刀盘磨损为控制目标,优化控制分析施工参数;选取控制地表沉降的9个盾构参数作为RF预测模型的输入指标,得到盾构施工参数与地表沉降的非线性关系,作为NSGA-Ⅱ适应度函数,选择刀盘磨损作为第2个优化目标,设定施工参数约束范围进行多目标优化;以岩溶地区某地轨道交通项目为例进行验证。结果表明:采用RF算法模拟训练工程实测数据,得到的地表沉降预测模型的精度较高;基于RF-NSGA-Ⅱ模型智能算法对地表沉降和刀盘磨损的优化效果显著,该模型能够得出相应岩溶地区盾构施工参数控制范围。

关键词：随机森林(RF) 非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ) 盾构施工参数地表沉降刀盘磨损多目标优化

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分块预制综合管廊节点型式研究

混凝土 2023年第8期 157-164页

作者：刘文黄威翟世鸿赵璐杨睿冯宗宝中交第二航务工程局有限公司湖北武汉430074 中交武汉智行国际工程咨询有限公司湖北武汉430074 中交(广州)建设有限公广东广州510000 华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074

分块预制装配式地下综合管廊建造技术有着建设周期短、构件质量好、环境友好等优点,正得到越来越多的应用。综合管廊具有各节点功能、形状变化复杂,断面形式复杂多样的特点。因此,在构件预制过程中,容易出现异形构件难以预制,且预制构... 详细信息

分块预制装配式地下综合管廊建造技术有着建设周期短、构件质量好、环境友好等优点,正得到越来越多的应用。综合管廊具有各节点功能、形状变化复杂,断面形式复杂多样的特点。因此,在构件预制过程中,容易出现异形构件难以预制,且预制构件不能通用的问题。每一个预制构件需要1个单独的模具,构件重复利用的可能性小,预制成本极高。针对以上问题,进行了预制标准化节点构件之间的连接及防水研究,提出了标准化节点的概念以及实施方法。研究成果为施工取得了预期的效果,可为类似工程项目提供借鉴与经验。

关键词：预制装配式综合管廊标准化综合管廊节点节点断面型式节点连接型式

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分块预制综合管廊接缝性能研究

混凝土 2023年第11期 210-214,221页

作者：刘文赵璐翟世鸿杨睿黄威冯宗宝中交第二航务工程局有限公司湖北武汉430074 中交武汉智行国际工程咨询有限公司湖北武汉430074 华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074

目前国内工程中预制综合管廊应用较少,大部分综合管廊都是现浇的。依托成都市蜀龙五期综合管廊工程,开展分块预制管廊接缝力学与防水性能研究。参照和依据目前国内外同类工程的设计情况,经过对比分析,进行了预制拼装综合管廊接头受力性... 详细信息

目前国内工程中预制综合管廊应用较少,大部分综合管廊都是现浇的。依托成都市蜀龙五期综合管廊工程,开展分块预制管廊接缝力学与防水性能研究。参照和依据目前国内外同类工程的设计情况,经过对比分析,进行了预制拼装综合管廊接头受力性能试验。结果表明:构件轴力对挠度变形的速率存在影响且UHPC梯度混凝土接头抗弯刚度值明显大于C50混凝土接头;通过防水性能试验对选定的构件接缝防水材料实物试件进行了防水能力和装配应力模拟试验验证,证明了管廊接缝防水设计的可靠,能为实际工程提供决策支持,可以为类似的工程提供借鉴。

关键词：综合管廊接缝性能预制拼装防水性能

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某盾构隧道施工穿越岩溶区域处理研究

工业建筑 2022年第S1期 311-315+303页

作者：王祥陈发达吴贤国冯宗宝黄浩徐文胜覃亚伟贵阳城市轨道交通有限公司华中科技大学土木与水利工程学院武汉华中科大检测科技有限公司

根据地质勘察报告，武汉轨道交通6号线汉阳段存在岩溶地质情况，通过进行岩溶专项研究及专家审查意见，确定岩溶勘察和处理方案，提出进一步采用工程钻探揭示地质结构、溶洞及其充填物情况；采用地球物理探测溶洞分布和规模，分析岩溶... 详细信息

根据地质勘察报告，武汉轨道交通6号线汉阳段存在岩溶地质情况，通过进行岩溶专项研究及专家审查意见，确定岩溶勘察和处理方案，提出进一步采用工程钻探揭示地质结构、溶洞及其充填物情况；采用地球物理探测溶洞分布和规模，分析岩溶地质对区间施工及运营的影响。提出岩溶处理原则，指出一般在隧道结构外5 m范围以及隧道底板以下10 m的溶洞从地表进行注浆充填加固，提出区间岩溶具体处理方法和措施，包括岩溶处理范围、地面满铺注浆处理措施、隧道施工处理措施、隧道结构处理措施等；并提出钻孔注浆岩溶处理施工方法和要求，包括钻孔、注浆管安装、灌浆材料、灌浆工艺、灌浆结束标准、灌浆质量检查及要求，对注浆处理措施效果进行分析，结果表明所提出的岩溶处理方案效果较好。

关键词：地铁隧道盾构施工岩溶区域专项勘察影响分析处理措施

复杂环境多因素耦合作用下混凝土耐久性能劣化分析

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现代隧道技术 2022年第6期59卷 239-249页

作者：徐文胜吴贤国冯宗宝覃亚伟曹源刘鹏程武汉华中科大检测科技有限公司武汉430074 华中科技大学土木与水利工程学院武汉430074

为了研究混凝土耐久性能在复杂多因素条件作用下的劣化机理,依托高寒地区某重大隧道工程项目,考虑多重因素相互作用,采用试验室加速试验方法,基于正交试验研究并分析盐侵、冻融循环、碳化交替及其耦合作用对混凝土耐久性能的影响。分析... 详细信息

为了研究混凝土耐久性能在复杂多因素条件作用下的劣化机理,依托高寒地区某重大隧道工程项目,考虑多重因素相互作用,采用试验室加速试验方法,基于正交试验研究并分析盐侵、冻融循环、碳化交替及其耦合作用对混凝土耐久性能的影响。分析不同环境造成的冻融损伤、复合盐侵蚀、强度失效和碳化侵蚀,揭示复杂耦合条件以及外加剂和掺合料对混凝土耐久性能劣化的协同效应。结果表明,盐侵冻融与碳化交替循环会暂时降低混凝土的毛细孔隙率,盐侵冻融碳化交替循环工况将造成更大的抗压强度损失,复合盐侵蚀对混凝土的碳化深度起到一定程度的抑制作用,粉煤灰掺量在10%~20%之间、引气剂掺量在0.8%~1.2%之间对混凝土耐久性能的影响较为稳定。

关键词：混凝土耐久性试验复杂环境劣化机理耦合作用

基于LightGBM的盾构机姿态预测与控制研究

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铁道标准设计 2023年

作者：曾铁梅李昕懿冯宗宝陈虹宇王雷覃亚伟徐文胜南洋理工大学土木工程与环境学院武汉华中科大检测科技有限公司武汉地铁集团有限公司华中科技大学土木与水利工程学院

有效控制盾构围绕盾构轴线的姿态，避免盾构前倾变形、蛇形、轴线偏离以及纠偏引发管片错台、裂缝、渗漏水是盾构施工中非常重要且具有挑战性的质量安全问题，需要对盾构姿态进行精准预测和有效控制。基于此，提出一种基于光梯度助推机(... 详细信息

有效控制盾构围绕盾构轴线的姿态，避免盾构前倾变形、蛇形、轴线偏离以及纠偏引发管片错台、裂缝、渗漏水是盾构施工中非常重要且具有挑战性的质量安全问题，需要对盾构姿态进行精准预测和有效控制。基于此，提出一种基于光梯度助推机(Light Gradient Boosting Machine，LightGBM)模型的盾构姿态智能预测与控制方法。研究选取仰俯角、滚转角、切口水平和垂直位移、盾尾水平和垂直位移描述盾构机姿态的6个参数进行预测和控制，对机器学习算法的超参数进行优化，构建LightGBM机器学习算法的最优预测模型，通过特征重要性排序，选取千斤顶推力、土仓压力、刀盘扭矩和掘进速度重要指标进行优化调整，根据LightGBM模型的预测结果，当模型预测到未来盾构姿态与DTA有显著差异时，可以通过提前调整盾构机的工作参数实现盾构姿态优化控制。以贵阳市轨道交通3号线为例，对该方法的有效性进行验证。研究结论为：(1)LightGBM模型能够较为准确地预测盾构施工姿态控制目标，拟合优度R2达到0.85以上；(2)盾构姿态影响因素的重要性排序可以明确应控制的关键施工参数；(3)基于重要盾构施工参数优化调整，各姿态控制目标超限数据均被控制在预警范围内，有效实现盾构施工姿态控制。

关键词：盾构施工参数预测与控制机器学习 LightGBM算法影响因素

基于改进可拓云岩溶地区盾构施工临近建筑物安全评价

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工业建筑 2023年第S2期53卷 425-429页

作者：王祥陈发达吴贤国杨赛冯宗宝覃亚伟陈虹宇贵阳市公共交通投资运营集团有限公司贵阳550091 华中科技大学土木与水利工程学院武汉430074 武汉华中科大检测科技有限公司武汉430074 新加坡南洋理工大学新加坡639798

岩溶地区轨道交通盾构施工会引发土体介质扰动进而危害沿线建筑物安全。为对岩溶地区盾构施工临近建筑物进行安全评价,基于大量工程实践经验、仿真模拟和文献研究总结岩溶地区盾构施工临近建筑物安全评价标准;基于最优云熵方法提出改进... 详细信息

岩溶地区轨道交通盾构施工会引发土体介质扰动进而危害沿线建筑物安全。为对岩溶地区盾构施工临近建筑物进行安全评价,基于大量工程实践经验、仿真模拟和文献研究总结岩溶地区盾构施工临近建筑物安全评价标准;基于最优云熵方法提出改进可拓云安全评价模型,建立了一种对岩溶地区盾构施工临近建筑物进行安全风险评价的方法体系。根据大量工程实践和文献研究,选取了隧道本体、地质条件、建筑物自身、施工与管理4类参数,构建了包括15个影响盾构施工临近建筑物安全风险评价指标体系和评价标准。以贵阳市轨道交通在建线路为例,基于工程现场实际情况对盾构施工临近建筑物进行安全风险评价。结果表明:1栋建筑物处于极高风险,其余7栋建筑物均处于中低风险,总体风险较可控。并且评判结果的可信度较高,为临近建筑物的安全保护实践提供了有效决策支持。

关键词：盾构施工建筑物安全评价评价标准改进可拓云风险等级