根据铁路隧道智能施工的技术体系,隧道智能施工涉及哪些关键技术问题?
(1)铁路隧道工程地质环境信息的综合调查和解释是隧道设计和施工的基础和前提。隧道智能化建设要求,针对不同结构化信息的异步性和矛盾性特点,提出结构化、半结构化和非结构化信息的特征识别方法,避免复杂数据融合分析过程中的冲突和矛盾,建立代表隧道地质信息的多源异构信息库。建立了“信息格式化-深开挖-融合分析”隧道多源异构信息融合分析的理论和方法,为隧道智能勘察、设计、施工和管理提供了理论基础和精细化地质支撑。
(2)围岩自动分类、爆破参数优化和设计参数选择。智能隧道施工的理论和技术以及隧道的长期安全稳定,要求深入分析施工过程中工装、围岩和支护结构的协同作用机理。研究了“机械-围岩-支护”的动态耦合模型,给出了满足工程安全的极限变形值,建立了基于深、浅埋隧道围岩结构稳定性的荷载效应分析模型,推导了围岩压力计算公式,确定了预测荷载、基本荷载和结构支护荷载的计算方法。基于人工智能匹配技术,建立了设计参数智能动态优化选择系统。根据隧道围岩评价结果,对隧道钻爆设计和支护结构设计进行适应性调整,确定爆破设计参数、支护结构类型和参数。提高智能施工装备条件下支护设计对围岩的自主适应性,为高效施工提供科学依据。
(3)铁路隧道式光谱智能设备施工状态实时感知与动态控制技术。在机械设备的施工过程中,会收集到大量的各类数据。基于大数据挖掘技术,研究隧道施工参数与设备故障之间的关联规律,提出智能施工设备故障远程在线监测与诊断方法。实现施工故障状态的感知、识别和自动调控,建立“地质智能评价-适应性设计-智能设备运行-过程动态调控-故障实时反馈”的施工状态实时感知和动态调控体系。
(4)铁路隧道智能施工的自适应控制理论铁路隧道智能施工的全生命周期是一个动态过程。提出了与铁路隧道智能化施工相匹配的自适应控制系统的设计方法,并对各种自适应控制算法的性能进行了比较,应用于机械设备的自动控制、监控量测数据的传输与处理、多源异构信息的融合分析、各种建筑材料的性能比较与适应。(5)“地-隧-机-信-人”智能施工协同管理与可视化远程控制系统采用计算机AI、VR、BIM信息技术,构建三维隧道及围岩环境信息模型,开发可实现信息存储与查询、三维可视化、工程水文地质信息再现、设计与施工监测数据实时反馈、安全风险实时感知的智慧隧道施工基础平台。以机械化、信息化、人机结合等为目标。