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基于改进重抽样法的高拱坝施工进度仿真研究

水利学报 2016年第4期47卷 473-482页

作者：钟登华关涛任炳昱天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

施工进度仿真是高拱坝施工进度控制的重要手段。当前高拱坝施工进度仿真分析中,仿真施工参数基本都是根据施工经验参考近似工程选取,然而不同工程之间施工参数差距较大,可能导致仿真计算结果的失真。针对以上问题,本文提出基于贝叶斯更... 详细信息

施工进度仿真是高拱坝施工进度控制的重要手段。当前高拱坝施工进度仿真分析中,仿真施工参数基本都是根据施工经验参考近似工程选取,然而不同工程之间施工参数差距较大,可能导致仿真计算结果的失真。针对以上问题,本文提出基于贝叶斯更新理论,根据现场实际施工信息,实时更新仿真施工参数,以进行仿真计算分析。然而贝叶斯更新过程需要大量精确的统计数据,在实际工程中,由于人为及机器等多种因素,收集到的数据往往不够充分且不够精确。为此,本文将改进重抽样(Bootstrap)方法引入到贝叶斯更新中,提高了样本数据的代表性,使得样本统计参数的估计值更为准确。仿真分析结果表明,相比于传统方法,采用本文提出的施工参数实时更新方法,可以提高仿真参数精度。

关键词：高拱坝贝叶斯更新改进Bootstrap 施工进度仿真仿真施工参数更新

基于均匀设计的地下洞室群施工进度仿真多因素敏感性分析

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水力发电学报 2016年第1期35卷 118-124页

作者：毕磊钟登华赵梦琦天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

施工进度是地下洞室群施工管理的关键。采用系统仿真方法对地下洞室群施工进度进行模拟时,参数繁多复杂,任何参数取值的微小变化都可能使进度发生改变,即进度波动的影响因素较多。以往的研究一般仅对为数不多的几个主要影响因素进行了... 详细信息

施工进度是地下洞室群施工管理的关键。采用系统仿真方法对地下洞室群施工进度进行模拟时,参数繁多复杂,任何参数取值的微小变化都可能使进度发生改变,即进度波动的影响因素较多。以往的研究一般仅对为数不多的几个主要影响因素进行了敏感性分析,而地下洞室群施工进度仿真模型中存在多个扰动施工进度的因素,传统研究无法满足多因素分析的要求。因此,本文基于均匀试验设计,提出了地下洞室群施工进度仿真多因素敏感性分析方法,分析了各仿真参数对施工进度的影响程度,比较并筛选出对施工进度影响较大的敏感性因素。该方法应用于某水电站地下洞室群施工进度仿真模型中,结果表明:基于均匀设计的多因素敏感性分析,可以高效处理仿真参数较多的地下洞室群施工进度仿真模型的多因素敏感性分析问题,可以准确识别对施工进度影响显著的因素,为仿真与实际施工中参数取值的合理与优化提供科学依据。

关键词：地下洞室群施工进度仿真多因素敏感性分析均匀设计

基于3DE的混凝土坝施工进度仿真动态可视化

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人民长江 2024年第8期55卷 147-154页

作者：周子培张族炎简兴昌谢伟曾路长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010

混凝土坝施工进度常采用计算机仿真技术进行模拟,一般以大坝三维模型作为可视化表达载体,设计和施工仿真阶段模型颗粒度要求不同,模型数据和仿真结果交互不便,施工进度仿真可视化交互性不强。为实现不同阶段混凝土坝模型快速建模、模型... 详细信息

混凝土坝施工进度常采用计算机仿真技术进行模拟,一般以大坝三维模型作为可视化表达载体,设计和施工仿真阶段模型颗粒度要求不同,模型数据和仿真结果交互不便,施工进度仿真可视化交互性不强。为实现不同阶段混凝土坝模型快速建模、模型属性和仿真数据关联应用、进度仿真可视化展示的高度集成和交互,提出了一种基于3DE的混凝土坝施工进度仿真动态可视化方法,并研发了混凝土坝模型快速分割、属性批量计算提取与数据交互、施工进度仿真动态展示等工具,最后以旭龙水电站混凝土拱坝为例进行实际应用并取得了良好的效果。结果表明:此方法具有操作简单、数据无损复用和可视化效果好的优势,可为混凝土坝施工仿真进度动态可视化研究提供新的思路。

关键词：混凝土坝施工进度仿真动态可视化 3DE 旭龙水电站

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基于钻爆法的隧洞群施工进度仿真系统研究

中国农村水利水电 2018年第4期 104-108页

作者：徐轶慷肖钰吴蕾张永进浙江省水利水电勘测设计院杭州310002

隧洞群施工过程复杂,施工场地受限,专业类型多且相互干扰大,不确定与风险因素多,其施工进度计划的制订与实施控制均为复杂的过程。为有效提高隧洞群进度计划制定的科学性与效率,设计并开发了基于钻爆法的隧洞群施工进度仿真系统用于进... 详细信息

隧洞群施工过程复杂,施工场地受限,专业类型多且相互干扰大,不确定与风险因素多,其施工进度计划的制订与实施控制均为复杂的过程。为有效提高隧洞群进度计划制定的科学性与效率,设计并开发了基于钻爆法的隧洞群施工进度仿真系统用于进度计划编制的辅助决策。仿真系统通过离散系统仿真理论为基础,以隧洞群钻爆法施工的CYCLONE实施层模型为核心,涵盖了工程数据管理、施工工艺仿真、网络计划分析、成果统计分析等功能,实现了施工进度仿真与优化、施工方案优选、工期优化等功能,为隧洞群工程的施工组织设计和施工进度实时控制提供了准确的参考数据和合理的方法措施。在杭州第二水源千岛湖配水工程中的应用进一步验证了本系统的适应性与普适性。

关键词：隧洞群施工进度仿真钻爆法辅助决策系统

基于改进XGBoost参数更新的长距离引水隧洞TBM施工进度仿真研究

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基于改进XGBoost参数更新的长距离引水隧洞TBM施工进度仿真研究

作者：王大力天津大学

学位级别：硕士

全断面硬岩隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)施工是目前长距离引水隧洞施工的重要方式。然而TBM施工条件复杂,施工环境多变,为施工进度的准确分析管理带来了一定困难。施工仿真技术是进行施工进度准确分析的有力手段。由于受到现... 详细信息

全断面硬岩隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)施工是目前长距离引水隧洞施工的重要方式。然而TBM施工条件复杂,施工环境多变,为施工进度的准确分析管理带来了一定困难。施工仿真技术是进行施工进度准确分析的有力手段。由于受到现场施工环境、施工资源等因素影响,TBM掘进时间、换步时间、支护时间等施工参数并不是一成不变的,而是会随着施工推进不断变化。因此,有必要根据实际施工情况对施工仿真参数进行动态更新,以准确跟踪现场施工状态,提升仿真结果准确性。现有基于贝叶斯更新的仿真参数更新需要假定先验分布,并且参数分布形式在更新过程保持不变,这与实际情况不符,且难以对非线性变化的施工仿真参数进行准确描述。机器学习方法在非线性参数预测方面具有较好的效果。相比于浅层机器学习方法,极端梯度提升(e Xtreme Gradient Boosting,XGBoost)算法具有更高的准确度、更加易于调参等优点。因此,本文建立引水隧洞TBM施工仿真参数更新的改进XGBoost模型,并提出基于改进XGBoost参数更新的TBM施工仿真方法,取得下述主要研究成果:(1)建立TBM施工仿真参数动态更新的改进XGBoost模型。采用人工水母搜索算法对XGBoost模型的学习率、最佳迭代次数、最大寻优深度和种子数四个超参数进行寻优,以减少人工调参的工作量,提高模型精度与建模效率。其次,为降低施工参数时间序列预测中时间窗口选取的主观性,采用偏自相关函数(Partial Autocorrelation Function,PACF),依据数据间相关性确定预测的时间窗口。(2)根据离散事件仿真原理,采用面向对象的图形辅助建模方法和层次化建模方法,结合长距离引水隧洞TBM实际施工特点,提出基于改进XGBoost参数更新的长距离引水隧洞TBM施工仿真方法。(3)将本文提出的方法应用于某引水隧洞TBM施工进度仿真中,以掘进时间为例,进行施工参数更新预测。将改进的XGBoost参数更新结果与基于贝叶斯更新方法、未改进XGBoost的结果进行对比。结果表明本文模型具有更高的施工参数预测精度(平均绝对误差为19.66,均方误差为659.39,平均绝对百分比误差为25.99%,相关系数为0.96),进一步保证了仿真结果的准确性。

关键词： TBM 施工进度仿真仿真参数更新 XGBoost算法人工水母搜索算法偏自相关函数

不良地质条件下长距离引水隧洞施工全过程进度仿真与实时控制研究

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岩土工程学报 2012年第3期34卷 497-503页

作者：胡连兴钟登华佟大威水利工程仿真与安全国家重点实验天津300072

长距离引水隧洞常具有大埋深、长洞线、大洞径、高地应力水平、极其复杂的工程地质条件等特点。大埋深和高地应力引起的岩爆及高涌水等地质问题对施工进度计划安排和控制影响非常大,尤其是对不良地质段的施工进度控制是整个工程能否按... 详细信息

长距离引水隧洞常具有大埋深、长洞线、大洞径、高地应力水平、极其复杂的工程地质条件等特点。大埋深和高地应力引起的岩爆及高涌水等地质问题对施工进度计划安排和控制影响非常大,尤其是对不良地质段的施工进度控制是整个工程能否按时完工的重中之重。结合循环网络的系统仿真与网络进度计划分析技术,提出了针对不良地质条件下长距离引水隧洞施工全过程进度仿真与实时控制方法。该方法可以对实时进度施工方案的变更和选择提供可行性研究和科学依据,为准确、迅速进行实时进度控制提供技术支持,增强实时施工进度的可控性。

关键词：长距离引水隧洞不良地质施工进度仿真实时控制

耦合地质模型的TBM隧道施工过程进度仿真预测

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隧道与地下工程灾害防治 2020年第2期2卷 41-46页

作者：徐琛刘晓丽张鲁军毛宗原周建军王思敬清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 齐鲁交通材料技术开发有限公司山东济南250014 中国建筑技术集团有限公司北京100013 盾构及掘进技术国家重点实验室河南郑州450001 中铁隧道局集团有限公司广东广州511458 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

基于隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)施工过程和施工工艺,融合三维地质建模技术和工程仿真技术,建立长隧道三维地质模型和施工循环网络仿真模型,实现长隧道TBM施工过程的可视化与施工进度的仿真预测。以西藏DXL隧道工程为研究对... 详细信息

基于隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)施工过程和施工工艺,融合三维地质建模技术和工程仿真技术,建立长隧道三维地质模型和施工循环网络仿真模型,实现长隧道TBM施工过程的可视化与施工进度的仿真预测。以西藏DXL隧道工程为研究对象,耦合DXL隧道三维地质模型,通过仿真计算对DXL隧道TBM施工段进度计划进行优化分析,统计拟合完工概率随施工工期变化的函数曲线,计算出预期完工概率,实现了施工过程的可视化,并提出保障施工进度的措施和建议。

关键词： TBM施工三维地质模型循环网络模型施工进度仿真完工概率

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基于改进证据理论的重力坝进度不确定性分析

水力发电学报 2020年第9期39卷 99-110页

作者：王思辰余佳吴斌平关涛任炳昱天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

由于施工环境、技术操作存在随机性,以及对缆机运行参数、故障维修时间的认知存在不完备性,导致混凝土重力坝施工进度分析具有随机、认知不确定性的特征,然而现有研究缺乏对上述两种不确定性的综合考虑。证据理论具有综合解决随机、认... 详细信息

由于施工环境、技术操作存在随机性,以及对缆机运行参数、故障维修时间的认知存在不完备性,导致混凝土重力坝施工进度分析具有随机、认知不确定性的特征,然而现有研究缺乏对上述两种不确定性的综合考虑。证据理论具有综合解决随机、认知不确定性问题的优势,然而传统证据理论中用于求解单调性问题极值的顶点法无法适用于施工进度仿真这类非单调问题的工期极值分析,且不能考虑施工参数的相关性。针对上述问题,本文提出一种基于改进证据理论方法的混凝土重力坝施工进度不确定性分析方法。首先,采用遗传算法改进证据理论中的极值求解过程,实现施工进度仿真在参数焦元上的工期极值搜索;其次,引入Copula函数来计算施工参数之间的相关程度,并作为差分项来改进证据理论中参数焦元的联合概率分配计算方法;再者,将具有随机和认知不确定性的施工参数转化为证据变量,并运用改进的证据理论方法计算完工可靠性的置信度及似真度,实现施工进度不确定性的量化表达;最后,将该方法应用于某混凝土重力坝施工进度不确定性分析中,并与基于随机不确定性理论的分析结果进行对比,结果表明本文所提方法在不确定性分析方面具有一致性和优越性,为混凝土重力坝施工进度分析提供了新的方法和途径。

关键词：混凝土重力坝随机及认知不确定性改进证据理论遗传算法参数相关性施工进度仿真

基于动态VIKOR扩展方法的混凝土重力坝施工方案多属性决策研究

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水力发电学报 2017年第4期36卷 1-10页

作者：钟登华赵江浩任炳昱关涛王飞天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

混凝土重力坝工程规模大,工期长,技术复杂。现有的施工方案多属性决策方法大部分都着眼于整个施工过程,无论是在指标的选取还是在指标权重的分析上,都很少考虑混凝土重力坝施工过程中指标以及其权重的变化。动态VIKOR扩展方法能够在可... 详细信息

混凝土重力坝工程规模大,工期长,技术复杂。现有的施工方案多属性决策方法大部分都着眼于整个施工过程,无论是在指标的选取还是在指标权重的分析上,都很少考虑混凝土重力坝施工过程中指标以及其权重的变化。动态VIKOR扩展方法能够在可接受的优势以及决策方案稳定的程度下,对不同时段下各方案的表现进行量化排序,进而综合集成得出最终评价值。本文将动态VIKOR扩展方法应用到某混凝土重力坝施工方案多属性决策当中,根据施工组织设计,按照节点工期划分不同阶段,利用施工进度系统仿真得到不同阶段下各方案指标值,进而计算出各时段方案群体效应值以及个体遗憾值,最后按照时段集成各方案综合评价值,比较得出最优方案或折中方案,为混凝土重力坝施工方案多属性决策提供更为可靠的决策信息。

关键词：混凝土重力坝施工进度仿真多属性决策动态VIKOR扩展方法