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基于T-S模糊神经网络的地铁深基坑安全预警

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中国安全科学学报 2018年第8期28卷 161-167页

作者：王乾坤年春光杨冬张雨峰武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070 武汉地铁集团有限公司质量安全部湖北武汉430030 保利(武汉)房地产开发有限公司湖北武汉430040

为提高地铁深基坑施工安全预警的准确性和高效性,针对传统预警信息分析处理过程中存在的单指标评判、人为随意决策、不同指向的信息错误组合等问题,提出基于T-S模糊神经网络的多信息融合模型。以黄浦新城站深基坑工程为背景,从空间区位... 详细信息

为提高地铁深基坑施工安全预警的准确性和高效性,针对传统预警信息分析处理过程中存在的单指标评判、人为随意决策、不同指向的信息错误组合等问题,提出基于T-S模糊神经网络的多信息融合模型。以黄浦新城站深基坑工程为背景,从空间区位和事故警情2个方面识别与筛选安全预警信息源;运用T-S模糊神经网络构建多信息融合模型,选取大量样本对模型进行训练与检测,以提高模型的有效性和泛化能力;融合预警信息并对融合结果进行分析。结果表明：空间区位和事故警情的融合结果与现场的警情位置和警情类型相吻合,证明该融合模型在深基坑施工安全预警中具有可行性与适用性。

关键词： T-S模糊神经网络地铁深基坑安全预警多源信息识别多源信息融合

软土地铁深基坑底加固设计对附近敏感建筑物沉降影响分析

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现代隧道技术 2010年第3期47卷 39-45页

作者：刘智成杨德春王世君广州地铁设计研究院有限公司广州510010

结合宁波轨道交通一号线西门口站软土地铁深基坑工程设计,文章运用PLAXIS和FLAC3D建立二维及三维有限元模型进行了基坑开挖地表沉降分析。依据计算模拟结果和以往的监测经验,提出了坑底加固的有效措施和基坑施工的沉降预警值。其研究成... 详细信息

结合宁波轨道交通一号线西门口站软土地铁深基坑工程设计,文章运用PLAXIS和FLAC3D建立二维及三维有限元模型进行了基坑开挖地表沉降分析。依据计算模拟结果和以往的监测经验,提出了坑底加固的有效措施和基坑施工的沉降预警值。其研究成果可供其它复杂地质条件下对变形要求较高的基坑加固设计中参考。

关键词：地铁深基坑坑底加固沉降分析施工监测

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土岩组合地层地铁深基坑地表变形规律研究

中外公路 2015年第4期35卷 23-29页

作者：蔡景萍开封市公路管理局河南开封475003

青岛地区属于典型的"土岩组合"二元地层,为研究此类特殊地层下地铁深基坑开挖引起的地表变形问题,通过现场大量实测数据,建立了研究区域内土岩二元地质条件下的18个基坑工程案例数据库,数据库内容涵盖基坑几何尺寸、围护结构形式、岩土... 详细信息

青岛地区属于典型的"土岩组合"二元地层,为研究此类特殊地层下地铁深基坑开挖引起的地表变形问题,通过现场大量实测数据,建立了研究区域内土岩二元地质条件下的18个基坑工程案例数据库,数据库内容涵盖基坑几何尺寸、围护结构形式、岩土二元地层厚度、各类变形监测数据。将围护结构形式提炼为灌注桩嵌入基底(嵌岩桩基坑)和灌注桩未嵌入基底(吊脚桩基坑)两类。基坑变形监测设地表沉降观测点177组,共得到735个有效测点。在此基础上,通过地表最终变形、地表最大沉降、地表沉降空间分布研究了土岩组合地层地铁深基坑地表变形规律。

关键词：土岩二元地层地铁深基坑现场实测变形规律

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基于BIM的地铁深基坑监测信息管理研究

基于BIM的地铁深基坑监测信息管理研究

作者：戎呈航绍兴文理学院

学位级别：硕士

地铁深基坑是地铁建设项目安全管理的重点,信息化施工是控制基坑风险的主要策略。监测信息管理是从工程监测到信息化施工的中间环节。传统上监测信息管理依赖图文报表,在大规模监测信息管理中可能会面临一定的效率瓶颈。相较于图文报表... 详细信息

地铁深基坑是地铁建设项目安全管理的重点,信息化施工是控制基坑风险的主要策略。监测信息管理是从工程监测到信息化施工的中间环节。传统上监测信息管理依赖图文报表,在大规模监测信息管理中可能会面临一定的效率瓶颈。相较于图文报表,建筑信息模型（Building Information Model,BIM）凭借数字化、可视化、可模拟的特性,能够更好地适应大规模的复杂工程信息管理。因此,在地铁深基坑监测信息管理过程中,引入BIM相关技术,为实现高效的信息化施工提供支持。本文主要工作与内容包括:（1）提出基于BIM的地铁深基坑监测信息管理概念框架,指出其核心策略为基于BIM的工程信息集成管理与基于BIM的监测信息可视化,其实现的基础条件包括BIM基础模型、标准化监测数据文件、BIM模型与监测数据关联整合方法。分析比较不同技术路径,考虑可操作性与可推广性,选定以主流BIM商业软件Revit为基础,结合Dynamo开发对应功能模块的技术路线。（2）结合具体地铁车站项目,设计基于模型注释与色彩标注的BIM的监测信息管理方案。利用Dynamo开发了监测信息模型注释、监测信息色彩标注模块,通过模型注释成功构建了监测数据表与模型之间的关联通道,通过色彩标注模块实现了监测风险信息的可视化。以实际案例对方案进行测试,建立了案例项目的BIM基础模型,在此基础上对设计的Dynamo模块进行功能测试,验证了其功能可靠性,认为通过模型注释与色彩标注实现基于BIM的地铁深基坑工程监测信息管理具备可行性。（3）针对局部监测数据到整体模型的表达,利用Dynamo开发了监测数据网格化分析工具,设计以距离为主要参数的信息传递逻辑,将局部监测信息传递到所有网格化单元,实现了对监测数据的扩展。开发了模型参数化填色工具,根据网格单元的参数值,赋予对应参数的颜色,实现了参数化的模型色彩可视化。以某端头井的基坑围护深层水平位移监测数据为对象进行对方案进行测试,验证了其功能可靠性。

关键词：地铁深基坑 BIM 工程监测信息可视化信息化施工

基于土岩组合地层的地铁深基坑土钉墙围护结构研究

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基于土岩组合地层的地铁深基坑土钉墙围护结构研究

作者：王珂浙江科技学院

学位级别：硕士

为缓解交通压力,金华政府开建金义东市域轨道交通。相比于普通民用基坑而言,土钉墙支护在金华地区特殊地质条件下未见应用,其在地铁基坑应用的适用性仍存在较多的不确定性,本文从理论分析、科研实测和数值模拟等几方面研究地铁深基坑的... 详细信息

为缓解交通压力,金华政府开建金义东市域轨道交通。相比于普通民用基坑而言,土钉墙支护在金华地区特殊地质条件下未见应用,其在地铁基坑应用的适用性仍存在较多的不确定性,本文从理论分析、科研实测和数值模拟等几方面研究地铁深基坑的土钉墙围护结构工程性状,主要研究成果如下:1、基坑变形:地表沉降整体呈三角形和凹槽形结合分布,沉降值大小基本介于0～0.57‰H（H为基坑开挖深度,下同）之间,平均值为0.3‰H,约为4mm左右,最大值基本不超过11mm,主要影响范围在（0～1.8）H范围内;深层土体水平位移随着开挖深度的增加逐渐增大,水平位移最大值约为1.05‰H,最大值不超过12mm,深层土体最大水平位移深度平均值约为0.43H,水平位移最大值约为0.5‰H～0.7‰H之间。2、土钉轴力沿钉长方向整体呈中间大、两端小的形态分布,沿深度方向土钉轴力在见岩面上下差值较大,整体表现为中部土钉轴力远大于上部土钉,略大于下部土钉轴力;土钉墙面层土压力整体呈抛物线分布,开挖到底时,面层土压力最大值增长约63.6%,约为静止土压力的面层土压力的0.28倍,最大值所在位置与土体水平位移最大值点较为吻合,大约发生在（0.29～0.36）H之间;得到各个土层中摩阻力系数a、b,以及土钉墙最危险滑裂面,在土岩分界面处存在明显拐点。3、与桩锚支护对比,土钉墙支护在岩面较高,周边环境风险较低、施工范围允许的地铁深基坑中,能较好的发挥岩层自稳能力,满足基坑开挖稳定性要求。与桩锚支护相比基坑周边土体变形和支护结构受力有所增大,其中地表沉降增长约26.39%,深层土体水平位移增长约32.13%,但是最大值均小于15mm;4、对于基坑开挖深度小于15m岩面埋深较浅土质条件较好的基坑,多级放坡土钉支护,土钉道数一般不少于2道,土钉长度最好不少于6m,且土钉最好设置在基坑中部;对于基坑开挖深度超过20m,岩面埋深较深（超过0.5倍开挖深度）土质条件较差的基坑,土钉墙支护范围内土钉道数一般不宜小于3道,土钉长度不小于8m。5、在土岩组合地层中土钉墙支护基坑整体稳定性随着岩面高度的降低呈线性减小的趋势,基坑周边土体变形呈线性增长;与变形不同,土钉轴力随岩面高度下降增长速度先增大后减小,开挖范围内岩石层占比减小时,土钉轴力快速增大,岩面每下降一米,土钉轴力最大值增大约5.33k N,当见岩面低于基底后岩面高度下降对土钉轴力影响较小基本保持稳定。

关键词：土岩组合地层地铁深基坑土钉墙支护钉土摩阻力数值模拟影响因素

基于BIM技术的地铁深基坑质量安全管控研究

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基于BIM技术的地铁深基坑质量安全管控研究

作者：虞盛绍兴文理学院

学位级别：硕士

随着城市轨道交通的大力发展,地铁深基坑工程相关问题的研究与时俱进,也对施工过程中的质量安全管控提出了更高要求。然而,实际施工中由于管理水平不高、材料设备缺陷、施工方法不当等原因,导致关键部位达不到标准要求从而引发事故的现... 详细信息

随着城市轨道交通的大力发展,地铁深基坑工程相关问题的研究与时俱进,也对施工过程中的质量安全管控提出了更高要求。然而,实际施工中由于管理水平不高、材料设备缺陷、施工方法不当等原因,导致关键部位达不到标准要求从而引发事故的现象突出。从信息科学角度来看,目前地铁深基坑质量安全管控中存在数据采集和传递不及时、信息分析和利用不充分、安全知识共享和挖掘不深入等问题,急需一种科学高效的方式进行全面安全管理。针对以上背景和问题,本文利用BIM技术的可视化、信息化、模拟性等优势,结合有限元分析与可视化编程手段开展了BIM技术在地铁深基坑质量安全管控中的应用研究。主要研究工作和成果如下:（1）根据收集和查阅的深基坑安全事故案例分析事故发生途径,绘制深基坑坍塌事故树,运用事故树分析法计算基坑坍塌事故致因因素的重要度。利用BIM技术的参数化建族功能与BIM-5D技术的集成性将这些质量控制要素进行集成管理,以充分利用质量安全方面的信息,从而实现各参与方对深基坑安全控制的交流与协作。（2）分析有限元软件Midas GTS NX包含的本构模型与建模流程,利用插件实现BIM模型与Midas GTS NX之间数据的简单快速转换,通过Midas有限元模拟的应力云图预测施工过程中不同工况下的深基坑变形,优化监测点的布置,从而改善监测不及时等情况。（3）以Revit为核心建立深基坑模型,基于Dynamo构建施工全过程监控框架,包括外部数据的收集、施工过程实时监测计算等,实现深基坑的可视化动态监控,从而提高监测数据采集与传递效率,有效改善数据处理不及时等情况。（4）以浙江省某地铁车站深基坑为工程背景,基于以上研究成果将BIM技术应用到深基坑工程全过程质量安全管控中,改善传统地铁深基坑监管方式,建立了较为健全的BIM技术应用框架,案例应用表明,具有良好的效果。（5）结合实际工程应用表明,BIM技术在信息集成管理、精细化施工与协同管理、监测点位优化与监测数据传递等方面具有明显优势,可达到地铁深基坑施工全过程高效的质量安全管控目的,本文研究成果可为类似工程的安全管控提供参考。

关键词：地铁深基坑 BIM-5D 质量安全 Midas GTS NX Dynamo

杭绍软土地区偏压地铁深基坑的变形影响因素研究

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杭绍软土地区偏压地铁深基坑的变形影响因素研究

作者：李龙绍兴文理学院

学位级别：硕士

地铁深基坑工程是地铁工程建设不可缺少的重要组成部分,城市地铁深基坑建设受环境、规划的影响,基坑周边的环境也越来越复杂。复杂的城市环境使得地铁深基坑两侧可能会处于不对称荷载的作用下,形成偏压地铁深基坑。偏压荷载会使基坑的... 详细信息

地铁深基坑工程是地铁工程建设不可缺少的重要组成部分,城市地铁深基坑建设受环境、规划的影响,基坑周边的环境也越来越复杂。复杂的城市环境使得地铁深基坑两侧可能会处于不对称荷载的作用下,形成偏压地铁深基坑。偏压荷载会使基坑的围护结构产生非对称变形、基坑两侧地表产生差异沉降。当在软土地区建设偏压地铁深基坑时,软土的特殊性质和偏压荷载对基坑稳定的影响使得两者作用下的软土地区偏压深基坑变形大幅度增加,对基坑安全建设十分不利。因此,本文对杭绍软土地区偏压地铁深基坑变形规律和其变形影响因素的研究是有重要意义的,可为该地区偏压基坑建设提供参考,实现对偏压基坑的变形控制。本文依托杭州至绍兴城际铁路项目中某偏压地铁车站深基坑工程,并通过现场监测和数值模拟对偏压地铁深基坑进行研究,主要探究变形影响因素对杭绍软土地区偏压地铁深基坑的影响,研究内容及结论如下:(1)详细分析了杭绍软土地区某偏压地铁深基坑的监测数据,同时总结了不对称荷载作用下基坑的变形规律。分析表明:地铁深基坑的地连墙变形趋势呈弓字形分布特征,地表沉降呈凹槽形分布特征;施工偏压荷载会使围护结构产生非对称变形、地表产生较大的差异沉降。(2)运用FLAC软件对偏压地铁深基坑进行了有限元模型分析,其模拟的基坑变形规律与基坑实际的变形情况基本吻合。同时将计算结果和现场实测结果进行对比,以验证模型的准确性,结果表明土体及结构参数较为合理,整体模拟精度较好。(3)在确保模型可靠的基础上,详细分析了施工超载、地连墙弹性模量、软土层、开挖方法、支撑失效等对杭绍软土地区偏压深基坑变形的影响,分析结果表明:施工超载对地表沉降影响显著,当施工超载从3k Pa增加至30k Pa时,其最大地表沉降增大121%。地连墙弹性模量减小一半时,最大深层水平位移增大85%,最大地表沉降增大68-81%。开挖面以上软土厚度增加时,基坑变形显著,软土层厚度增加会加剧偏压基坑的非对称变形。采用分段开挖、小尺度盆式开挖,均可控制基坑变形,可使地连墙最大深层水平位移减少30%以上,使最大地表沉降减少20%以上。整体分析认为,在本工程围护结构的支护下,基坑冗余度较好。

关键词：软土地铁深基坑数值模拟施工偏压变形影响因素

黄土地区地铁深基坑围护结构变形特性的FLAC软件模拟分析

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城市轨道交通研究 2014年第9期17卷 96-99,123页

作者：任建喜朱元伟西安科技大学建筑与土木工程学院西安教授710054

以西安地铁2号线韦曲南站深基坑工程为对象,通过FLAC软件模拟计算及现场监测得出黄土地区该地铁车站深基坑围护桩桩体位移变化特征、钢支撑轴力变化特征,分析监测数据得出黄土湿陷性对该基坑围护结构的影响程度。所得结果可为西安黄土... 详细信息

以西安地铁2号线韦曲南站深基坑工程为对象,通过FLAC软件模拟计算及现场监测得出黄土地区该地铁车站深基坑围护桩桩体位移变化特征、钢支撑轴力变化特征,分析监测数据得出黄土湿陷性对该基坑围护结构的影响程度。所得结果可为西安黄土地区车站深基坑围护结构优化及监测方案的制定提供参考。

关键词：黄土地区地铁深基坑围护结构变形特征 FLAC模拟

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武汉长江一级阶地铁深基坑渗流应力耦合研究

武汉长江一级阶地铁深基坑渗流应力耦合研究

作者：李新军西南交通大学

学位级别：硕士

武汉地区深基坑事故中,九成以上是因为地下水控制失效造成的。其中,承压水含水层在长江一级阶地中普遍存在,且含水层厚度很大,承压水头很高,成为武汉地区深基坑工程的一大特点。针对武汉长江一级阶地地铁深基坑,研究其降水与开挖施工过... 详细信息

武汉地区深基坑事故中,九成以上是因为地下水控制失效造成的。其中,承压水含水层在长江一级阶地中普遍存在,且含水层厚度很大,承压水头很高,成为武汉地区深基坑工程的一大特点。针对武汉长江一级阶地地铁深基坑,研究其降水与开挖施工过程中引起的地面沉降以及基坑稳定等影响与变化规律具有重要的现实意义。 (1)基于地下水渗流计算与三维比奥固结理论,对深基坑降水与开挖的流固耦合效应进行了分析,建立了渗流场与应力场耦合计算模型。并对三维快速拉格朗日有限差分程序FLAC3D的流固耦合计算模式进行了研究。(2)对武汉长江一级阶地地下水埋藏类型与其对深基坑危害特点作了总结与分析,重点研究了武汉长江一级阶地的承压水特征。利用FLAC3D对某竖井基坑施工过程进行了数值模拟,计算结果与监测结果吻合较好,验证了FLAC3D流固耦合模型和编程思路的合理性与正确性。(3)最后针对处于长江一级阶地的武汉市地铁四号线一期工程工业路车站,使用FLAC3D对其降水与开挖施工过程进行了渗流应力耦合模拟,分别对各种工况条件下的地表沉降、孔隙水压力特征、坑底隆起、动水压力等计算结果进行了研究,并对地下连续墙深度、承压水位变化影响、耦合与不耦合等情况进行了对比与分析。通过对上述计算结果进行研究与分析,获得了一些有意义的规律。其中,地表沉降形成了二次函数曲线分布形态的沉降凹槽,降水引起的沉降要比开挖引起的大;武汉长江一级阶地承压水水头高,在施工过程中坑底向上回弹隆起较大;地下连续墙以下渗流速度最大,容易发生渗透破坏,随着挡墙高度的增加,渗流路径加长,会导致水头损失的增加,渗流速度减小;武汉长江一级阶地承压水与江水有密切的水力联系,承压水头越高,降水引起的地表沉降越大;相较于不考虑流固耦合计算,考虑耦合的计算结果与工程实际规律更为吻合,能起到更好的预测与信息化施工论文成果在一定程度上弥补了对武汉长江一级阶地地貌条件下渗流场与地下水控制研究的不足。为该基坑施工过程中的防水止水与加固设计提供了理论依据,有益于信息化施工;并为今后类似的工程设计与施工提供了参考与借鉴。

关键词：地铁深基坑长江一级阶地流固耦合 FLAC3D