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一种受监督热图隧道衬砌线识别算法

工程科学与技术 2024年第4期56卷 78-87页

作者：宋恒张宜声耿天宝王东杰中国中铁四局集团有限公司管理与技术研究院安徽合肥230000

衬砌线识别作为隧道缺陷检测分析的关键步骤,长期面临检测数据解析困难问题,为突破传统解析方法的局限性,提高解析结果的准确性、鲁棒性,本文对CenterNet算法进行改进,提出了受监督热图算法的隧道衬砌线关键点识别算法。该算法主要分为... 详细信息

衬砌线识别作为隧道缺陷检测分析的关键步骤,长期面临检测数据解析困难问题,为突破传统解析方法的局限性,提高解析结果的准确性、鲁棒性,本文对CenterNet算法进行改进,提出了受监督热图算法的隧道衬砌线关键点识别算法。该算法主要分为关键点检测和曲线拟合两个阶段,包括网格分类任务、外围点监督、抗噪声扰动3种改进方法。双阶段共同训练时,在关键点检测阶段,首先,新增网格分类任务,依据分类结果监督热图拟合过程,以改进CenterNet算法对于密集关键点的热图拟合能力;其次,在训练的前10轮中额外输出一定数量外围点热图,通过外围点监督热图拟合,配合网络分类任务改进热图拟合能力。曲线拟合阶段微调训练时,对该阶段的输入加入抗噪声扰动,以缓解图像噪声干扰。为验证本文算法的改进效果,构建了隧道衬砌数据集,先验证单独使用网格分类任务、外围点监督、抗噪声扰动3种具体改进方法对衬砌线识别的影响;再通过消融实验,进一步展示3种改进方法的组合对算法识别结果的影响。实验结果表明:本文算法对比CenterNet和CornerNet算法识别效果提升明显,使用网格分类任务识别的曲线间距误差均降低约0.4个像素点;训练过程前10轮使用8~10个外围点监督模型学习,识别效果提升最大;抗噪声扰动强度σ为0.08时识别效果最佳,且抗噪声扰动强度不宜过大;此外,以上3种改进方法的任意组合均能有效提升识别效果。本文提出的受监督热图隧道雷达数据衬砌线识别算法可为工程建设领域探地雷达无损检测数据解译工作提供技术支撑。

关键词：探地雷达衬砌线检测网格分类任务外围点监督抗噪声扰动

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典型地层盾构隧道壁后注浆CEA浆液配比设计及性能研究

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公路交通科技 2024年第5期41卷 108-117页

作者：孙立军中铁十四局集团有限公司山东济南250101

为探究阳离子水泥乳化沥青(CEA)浆液的流动度、稠度、抗压强度、凝结时间和破乳时间受水泥和乳化沥青掺量的影响规律与机理,通过室内配比试验、扫描电镜和能谱分析,研究了水灰比(W/C)和沥灰比(A/C)对CEA浆液性能的影响规律与机理。结合... 详细信息

为探究阳离子水泥乳化沥青(CEA)浆液的流动度、稠度、抗压强度、凝结时间和破乳时间受水泥和乳化沥青掺量的影响规律与机理,通过室内配比试验、扫描电镜和能谱分析,研究了水灰比(W/C)和沥灰比(A/C)对CEA浆液性能的影响规律与机理。结合正交分析与模糊优选理论优选出CEA浆液最优配比。结果表明:A/C在0.30~0.60之间时,随着W/C由0.35增加到0.50,CEA浆液中自由水含量增多,水泥颗粒与乳化沥青接触减少,与自由水接触增多,减缓了乳化沥青破乳速度,促进了水泥水化产物的生成,导致CEA浆液流动度和稠度增大,固化CEA试块抗压强度增大,破乳时间与凝结时间延长;当W/C增大到0.6时,自由水含量增多,在凝结过程中多余的自由水蒸发,固化CEA试块内部孔隙增多,导致其抗压强度降低;随着A/C增大,CEA浆液中自由水含量减少,水泥颗粒与乳化沥青接触增多,水泥水化反应促进了乳化沥青破乳,由于沥青颗粒黏度大且对水泥水化有抑制作用,导致水泥水化产物减少,固化CEA试块抗压强度降低,CEA浆液流动度和稠度减小,破乳时间缩短,终凝时间延长;W/C和A/C均为0.4是CEA浆液的最优配比。

关键词：隧道工程最优配比正交试验水泥乳化沥青浆液微观机理

杭州淤泥质粉质黏土小应变硬化土模型参数试验及工程应用

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成都理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期51卷 303-315页

作者：孟瑞军中铁建设集团有限公司华东分公司江苏昆山215300

小应变硬化土(HSS)模型被广泛用于软土地区分析基坑开挖对周边环境的影响。淤泥质粉质黏土是一种高灵敏性土,对基坑开挖工程有很大影响。本文介绍HSS模型13个参数及其确定方法。选取杭州淤泥质粉质黏土,开展标准固结试验、三轴固结排水... 详细信息

小应变硬化土(HSS)模型被广泛用于软土地区分析基坑开挖对周边环境的影响。淤泥质粉质黏土是一种高灵敏性土,对基坑开挖工程有很大影响。本文介绍HSS模型13个参数及其确定方法。选取杭州淤泥质粉质黏土,开展标准固结试验、三轴固结排水试验、三轴固结排水加载—卸载—再加载试验和弯曲元试验等一系列室内试验,确定杭州淤泥质粉质黏土HSS模型参数的取值及其比例关系。依托杭州2个典型工程案例,分别建立基坑开挖三维有限元模型,分析围护结构深层水平位移和支撑轴力,并对比实测数据和数值模拟结果,验证杭州淤泥质粉质黏土HSS模型参数取值合理性。该研究可为淤泥质粉质黏土地层基坑开挖数值模拟HSS模型参数取值提供参考。

关键词：小应变硬化土模型基坑工程淤泥质粉质黏土室内试验数值模拟

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一岛两侧站与单岛站十字换乘方案设计研究

隧道建设（中英文） 2024年第5期44卷 1068-1076页

作者：姚显贵中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300308

为解决两线十字交叉换乘站设计中换乘易拥堵、建设地下大空间投资大以及施工期交通组织与管线迁改困难等问题,通过吸取前人研究成果,结合自身设计实践,提出采用一岛两侧站台、增加楼扶梯数量及点位、扩大站厅十字交叉区域面积、优化换... 详细信息

为解决两线十字交叉换乘站设计中换乘易拥堵、建设地下大空间投资大以及施工期交通组织与管线迁改困难等问题,通过吸取前人研究成果,结合自身设计实践,提出采用一岛两侧站台、增加楼扶梯数量及点位、扩大站厅十字交叉区域面积、优化换乘路径等方式,使上下车乘客流线分离、换乘客流单向循环,最大程度减少客流交叉、加大缓冲区域,有效缓解换乘便捷与拥堵的矛盾;同时,借助客流仿真进行优化设计,达到大客流车站换乘的最佳效果;针对常规十字换乘站地下空间压抑、视线不通透的问题,在节点区域采用组合结构,实现大跨度、大层高设计,改善空间尺度和乘客舒适性。在节点区域采用小埋深、大空间,是在提高换乘功能、空间效果的基础上节约投资的有效途径。在十字路口下方的节点区采用盖挖逆作法,可提高深基坑的安全性,显著减小工程建设对道路交通、市政管线等外部环境的影响,并可节约大量混凝土支撑等临时结构,是一种安全、环保的建造方法。研究和实践表明:针对城市核心区的两线十字交叉大客流换乘站,综合利用一岛两侧站台、组合结构、盖挖逆作法等方法,可以达到车站设计综合效果最优的目的。

关键词：地铁车站一岛两侧十字换乘地下大空间缓冲区域客流仿真

杭州淤泥质粉质粘土小应变硬化土模型参数试验及工程应用

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成都理工大学学报(自然科学版) 2024年

作者：孟瑞军中铁建设集团有限公司华东分公司

小应变硬化土（HSS）模型被广泛用于软土地区分析基坑开挖对周边环境的影响。淤泥质粉质粘土是一种高灵敏性土，对基坑开挖工程有很大影响。本文介绍HSS模型13个参数及其确定方法。选取杭州淤泥质粉质粘土，开展标准固结试验、三轴固结... 详细信息

小应变硬化土（HSS）模型被广泛用于软土地区分析基坑开挖对周边环境的影响。淤泥质粉质粘土是一种高灵敏性土，对基坑开挖工程有很大影响。本文介绍HSS模型13个参数及其确定方法。选取杭州淤泥质粉质粘土，开展标准固结试验、三轴固结排水试验、三轴固结排水加载-卸载-再加载试验和弯曲元试验等一系列室内试验，确定杭州淤泥质粉质粘土HSS模型参数的取值及其比例关系。依托杭州两个典型工程案例，分别建立基坑开挖三维有限元模型，分析围护结构深层水平位移和支撑轴力，并对比实测数据和数值模拟结果，验证杭州淤泥质粉质粘土HSS模型参数取值合理性。该研究可为淤泥质粉质粘土地层基坑开挖数值模拟HSS模型参数取值提供参考。

关键词：小应变硬化土模型基坑工程淤泥质粉质粘土室内试验数值模拟

富水砂层冻结暗挖法C形联络通道设计与工程实践

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隧道建设（中英文） 2024年第S1期44卷 387-395页

作者：王庆礼中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300308

为解决复杂环境和富水砂层中地铁盾构叠落区间C形联络通道安全实施的问题,采用以“先下、后上、再中间”为施工工序的分部暗挖工法和与之匹配的分时间、分区域冻结辅助工法。首先,根据埋深确定各部位的冻结壁厚度及其他主要冻结参数,并... 详细信息

为解决复杂环境和富水砂层中地铁盾构叠落区间C形联络通道安全实施的问题,采用以“先下、后上、再中间”为施工工序的分部暗挖工法和与之匹配的分时间、分区域冻结辅助工法。首先,根据埋深确定各部位的冻结壁厚度及其他主要冻结参数,并对冻土进行试验,取得各层位冻土强度指标;对冻结壁进行强度验算,验算结果满足安全系数要求。其次,合理布置地面垂直及隧道内水平冻结管并采取技术措施减小交叉冻结、冻胀的影响,保证冻结效果。再次,在联络通道各部位预埋注浆管,根据解冻进程,从下至上以“多点、少量、多次、均匀”的方式进行融沉注浆,控制结构和地层沉降。最后,施工期间对冻结壁、结构、地面及周边环境状态进行监测,并根据监测数据对施工进行修正指导。结果表明:采用该冻结暗挖法施工C形联络通道安全可靠,冻结壁强度高、止水性好、冻胀融沉小,结构受力变形及对周边环境的影响均较小。

关键词： C形联络通道分时间分区域冻结分部暗挖施工融沉注浆监控量测

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轨道交通工程中消火栓系统设计关键技术探讨

隧道建设（中英文） 2024年第1期44卷 139-147页

作者：周金忠张美琴范太兴杜金海中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300308

为设计出更加安全可靠、经济合理的轨道交通工程,介绍南京—马鞍山城际铁路(简称宁马线)消火栓系统设计中的一些关键技术及其相对于常规传统设计的优点。首先,在对规范解读及工程经验分析的基础上,首次提出“轨道交通工程中,为了保证消... 详细信息

为设计出更加安全可靠、经济合理的轨道交通工程,介绍南京—马鞍山城际铁路(简称宁马线)消火栓系统设计中的一些关键技术及其相对于常规传统设计的优点。首先,在对规范解读及工程经验分析的基础上,首次提出“轨道交通工程中,为了保证消防安全,消防泵房保护距离尽量控制在2000 m以内”的原则。为了将此理念落实到具体设计中,在本工程中提出一种新的消防供水方案,即“消防供水多方案组合模式”,具体内容为:1)优先选用一站带左右各半个相邻区间的方案;2)当区间长度小于2000 m时,也可以采用一站带一相邻区间方案;3)当区间长度大于4000 m时,在一站带左右各半个相邻区间方案的基础上,在区间风井处设置独立的消防泵房,以保证所有消防泵房的保护距离控制在2000 m以内;4)将各消防泵房的供水单元完全独立。其次,在车站给水水压制式方面,提出2种单路水源高架站的消防供水方案及其适用范围,即:1)室外低压、室内临时高压系统,适用范围为“高架站布置在市政道路一侧,并且车站离市区较近、消防基础设施条件较好,能保证足量消防车及时赶到火灾现场”或“条件特别困难的既有高架车站改造”;2)室内外共用临时高压消防系统,适用范围为“高架站布置在市政道路中央”或“车站离市区较远、消防基础设施条件比较不利,不能保证足量消防车及时赶到火灾现场”。最后,在消防设施布置方面,提出“高架车站室外消防水池、扑救类室外消火栓”的布置原则,其中最重要的2条为:1)室外低压、室内临时高压系统中,当高架站超出消防水池150 m保护半径时,应增设相应的消防水池取水井;2)车站扑救面上布置室外消火栓时,应优先布置在每个高架站出入口附近。

关键词：轨道交通工程消火栓系统消火栓泵房保护距离消防供水多方案组合模式车站给水水压制式室外消防水池

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基于滑动元法的连续拉索滑移分析

计算力学学报 2024年第3期41卷 519-524页

作者：王恺中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

实际工程中,拉索在索撑节点处滑移十分普遍。考虑滑移的影响,索撑节点不能简单地用铰接模拟。现有的拉索滑移分析方法往往需要迭代,计算过程复杂且收敛性无法保证。本文提出一种拉索滑移分析新方法——滑动元法,以预应力鱼腹梁为例进行... 详细信息

实际工程中,拉索在索撑节点处滑移十分普遍。考虑滑移的影响,索撑节点不能简单地用铰接模拟。现有的拉索滑移分析方法往往需要迭代,计算过程复杂且收敛性无法保证。本文提出一种拉索滑移分析新方法——滑动元法,以预应力鱼腹梁为例进行理论推导,介绍了滑动元法的基本原理和计算步骤。结合有限元软件,利用滑动元法对算例进行计算分析,结果表明,滑动元法计算快速无需迭代,可以较为准确地分析拉索滑移。

关键词：拉索滑移索撑节点刚度矩阵平衡方程

基于SSA-LSTM模型的软岩隧道变形特征智能预测及应用研究

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现代隧道技术 2024年第1期61卷 56-66页

作者：王锋中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

为实现软岩隧道施工围岩变形的准确预测,利用长短时记忆(LSTM)神经网络构建软岩隧道拱顶沉降及水平收敛预测模型,采用麻雀搜索算法(SSA)实现LSTM模型超参数寻优,构建SSA-LSTM模型计算流程框架。以梁王山隧道软岩段为例,对围岩大变形进... 详细信息

为实现软岩隧道施工围岩变形的准确预测,利用长短时记忆(LSTM)神经网络构建软岩隧道拱顶沉降及水平收敛预测模型,采用麻雀搜索算法(SSA)实现LSTM模型超参数寻优,构建SSA-LSTM模型计算流程框架。以梁王山隧道软岩段为例,对围岩大变形进行现场实测与分析,获取拱顶沉降和水平收敛监测数据,代入SSA-LSTM模型进行计算,并与LSTM模型和SSA优化的传统机器学习模型进行误差对比分析。结果表明,SSA-LSTM模型相对误差率为[-1%,2%],R^(2)为0.9986,MAPE为2.3458%,RMSE为0.5298,均为所有模型中最优。为验证SSA-LSTM模型对于未开挖断面沉降变形的预测效果,选取K33+260断面作为研究对象构建未开挖断面沉降变形预测模型,误差分析结果表明,模型预测精度满足指导施工的要求。

关键词：软岩隧道变形特征深度学习智能预测