近日，西安建筑科技大學土木工程學院宋戰(zhàn)平教授“隧道與地下工程創(chuàng)新”團隊在巖質地層懸臂掘進機掘進性能的準確預測方面取得新進展，相關研究成果發(fā)表在《巖石力學與巖石工程》上。

在城市地鐵隧道的建設中，機械開挖法被優(yōu)先考慮。盾構是目前地鐵隧道施工中常用的一種機械施工方法，但是盾構對不良地質地層適應性較差，特別是在巖溶地層以及軟硬不均勻地層中甚至難以按軸線進行掘進。懸臂掘進機隧道施工技術應運而生，與大多數其他機械相比，懸臂掘進機具有連續(xù)掘進、施工擾動小、施工效率高，有利于圍巖穩(wěn)定性控制以及在城市地鐵使用中引起的地面沉降量小的特點，因此被廣泛應用在巖質地層的城市地鐵工程施工中。隨著懸臂掘進機在城市地鐵隧道施工中廣泛應用，巖質地層懸臂掘進機掘進性能的準確預測已成為研究的熱點，同時也是其在隧道工程中成功應用的關鍵。

石灰?guī)r掘進段預測結果。

白云巖掘進段預測結果。(圖片均由課題組提供)

研究以貴陽市軌道交通一號線和三號線為背景，對掘進機施工性能和掘進特性進行現(xiàn)場調查和數據的統(tǒng)計分析，建立了硬巖懸臂掘進機掘進性能預測的數據庫。將主成分分析法(PCA)引入深度置信網絡算法(DBN)，對DBN模型的輸入參數進行優(yōu)化，提出了基于PCA-DBN的硬巖懸臂掘進機性能預測模型?；谫F陽市軌道交通一號線掘進數據對構建的新模型進行訓練和預測，并通過貴陽市軌道交通三號線現(xiàn)場數據測試分析驗證了構建模型的合理、可行性。結果表明，基于PCA-DBN的硬巖懸臂掘進機性能預測模型，能夠根據工程實測數據對掌子面前方地層掘進機掘進性能實現(xiàn)實時、連續(xù)預測。與DBN模型的對比分析證明構建的PCA-DBN預測新模型準確性優(yōu)于DBN模型，能更好地適應復雜多變的地質條件。

相關論文信息：https://doi.org/10.1007/s00603-023-03698-1