Robust and reliable metamodels for mechanized tunnel simulations

The main objective of this paper is to construct a robust and reliable metamodel for the mechanized tunnel simulation in computationally expensive applications. To accomplish this, four metamodeling approaches have been implemented and their performance has been systematically evaluated through a comparative study utilizing pure mathematical test functions. These metamodels are quadratic polynomial regression, moving least squares, proper orthogonal decomposition with radial basis functions, and an extended version of the latest approach. This extended version has been proposed by the authors and named proper orthogonal decomposition with extended radial basis functions. After that, a system identification study for mechanized tunneling has been conducted through the back analysis of synthetic measurements. In this study, the best performing metamodel, that is the one suggested by the authors, has been employed to surrogate a complex and computationally expensive 3D finite element simulation of the mechanized tunnel. The obtained results demonstrate that the proposed metamodel can reliably replace the finite element simulation model and drastically reduce the expensive computation time of the back analysis subroutine.     

南昌地铁二号线隧道开挖风险性可拓学评价

地铁建设中始终面临着隧道开挖风险和毗邻建筑环境的风险,对其进行详细评价并找出主要影响风险源,对于控制工程风险、提高工程安全性和投资效益是地铁工程建设不可忽视的重要环节。应用可拓学方法,分别对南昌地铁二号线翠苑路-地铁大厦区间的隧道开挖风险和毗邻开挖区的建筑环境的风险进行评价,找出了最主要的风险影响因子,对同类工程建设具有借鉴意义。     

排桩内支撑基坑典型失稳原因及处理对策分析

排桩内支撑支护结构是软土地区建筑工程中常用的一种基坑支护结构型式。从设计和施工2方面对影响排桩内支撑支护结构稳定的因素进行了分析,并结合某基坑工程破坏实例,对排桩内支撑支护结构典型失稳原因进行了分析探讨,提出了处理对策。开挖结果表明处理措施安全有效。     

基坑工程管井回灌优化设计探讨

目前基坑管井回灌设计及优化尚无专门成熟的方法,通过不同基坑回灌类型的分析,提出了基坑管井回灌设计原则及设计流程,并对回灌参数进行了探讨,对回灌可施加的最大压力进行了分析,通过285组基坑水文地质数值模型的计算,对比分析了不同渗透各向异性系数、回灌井结构、回灌井位置和保护建（构）筑物位置下的渗流特征,提出了回灌设计综合指数,从经济、技术及施工难度角度综合评估回灌对保护建（构）筑物以及对坑内降水的双重作用,指导抽灌一体化设计。     

饱和粉细砂层锚索预应力变化规律监测分析

锚索的预应力损失在工程建设中不可忽视,工程的场地环境条件成为影响锚索预应力损失的主因。饱和粉细砂层较其他地质条件更为复杂敏感,更易引起锚索预应力值的损失。通过对廊坊市某深基坑工程锚索预应力值的实时监测,结合工程环境,分析饱和粉细砂层中造成锚索预应力值变化的原因。结果表明,施工过程、张拉过程以及环境因素都影响锚索预应力的变化,其中开挖过程的影响最明显,预应力值的变化率最大值达79.1%;瞬时卸载造成预应力值22.8%⁵9.2%的损失。对饱和粉细砂层中锚索预应力变化规律的研究分析结论可为类似地质环境的工程建设提供经验。     

56m深TRD工法搅拌墙在深厚承压含水层中的成墙试验研究

上海国际金融中心项目基坑面积约为48 860m2,开挖深度为26.5²7.9m,周边环境复杂。为控制抽降承压水对周边环境的影响,经方案比选,基坑周边设置厚700mm、深56m等厚度水泥土搅拌墙(TRD)作为承压水悬挂隔水帷幕。在上海地区施工如此深TRD墙体尚属首例,为此现场开展了试成墙试验,试成墙监测表明,墙身在深厚承压含水层中水泥土强度达到0.8427.9m,周边环境复杂。为控制抽降承压水对周边环境的影响,经方案比选,基坑周边设置厚700mm、深56m等厚度水泥土搅拌墙(TRD)作为承压水悬挂隔水帷幕。在上海地区施工如此深TRD墙体尚属首例,为此现场开展了试成墙试验,试成墙监测表明,墙身在深厚承压含水层中水泥土强度达到0.84¹.38 MPa。室内渗透性试验表明,渗透系数由10-3cm/s提高到10-7cm/s,满足隔水帷幕设计要求;墙体施工期间,地表最大沉降约8mm,主要影响范围约5m;土体侧向位移主要产生在距离墙体5m的范围内,TRD墙体施工对周边环境影响很小。试验墙体的顺利实施为后续正式墙体的施工提供了依据,也为类似工程提供了重要参考。     

典型黄土坡面土壤侵蚀特征及径流流速空间变化试验研究

为了明确土壤性质对坡面侵蚀方式作用机制的影响,本研究采用室内模拟降雨试验,选取黄土高原典型暴雨强度,在不同坡度条件下,对两种黄土的坡面侵蚀方式、形态特征、产流产沙过程及其相应径流流速的变化规律进行了研究。结果表明,绥德土径流量明显高于安塞土,10º、15º和20º时前者的平均径流量分别比后者高出51.1%、55.5%和63.0%,且前者更易形成细沟,使得其平均含沙量和平均产沙率分别是后者的1.14~3.59倍和2.50~8.48倍。在片蚀阶段,与绥德土相比,安塞土的含沙量较高,后者的平均含沙量是前者的1.24~1.73倍,但两种土壤的含沙量和产沙规律相同,均表现为先快速增加到最大值,然后逐渐降低到相对稳定状态,该现象证明片蚀的初期阶段主要受控于径流输沙能力,后期受径流的剥蚀能力控制。在细沟侵蚀阶段,绥德土细沟发育以沟头溯源侵蚀为主,崩塌作用频繁,该侵蚀形式不仅控制着细沟形态的总体特征,也导致含沙量和产沙率均急剧增加,该阶段平均含沙量是相应片蚀阶段的3.25~4.34倍。细沟沟口下方坡面存在明显的泥沙沉积带,表明细沟集中水流的搬运能力远高于坡面漫流,细沟侵蚀主要受径流输沙能力控制。两种土壤的径流流速均表现为坡面下部高于坡面上部,径流稳定后高于径流稳定前,总体来看,绥德土和安塞土上坡和径流稳定后的平均流速分别是下坡和径流稳定前的1.4倍、1.25倍和1.75倍、1.29倍,此外细沟侵蚀或侵蚀强度与微地貌形态之间的互馈作用对径流流速也有较大影响。     

大型基坑工程水平位移监测与预测结果分析

以银川大世界商务广场的基坑为例,介绍了大型基坑工程水平位移监测的实施方案,给出了水平位移监测方法的精度,并对监测成果进行了分析。在此基础上,分别用多项式拟合和时间序列分析模型两种方法进行建模,对基坑水平位移进行预测,结果表明,该基坑水平位移较小,在规范规定的要求之内,说明基坑是稳定的;时间序列分析模型的预测精度要高于多项式拟合模型的精度。     

混合LS-TLS的GM（1,1）模型在基坑水平位移监测中的应用

通过分析传统GM（1,1）模型的局限性,提出了混合整体最小二乘法（混合LS-TLS）的GM（1,1）模型,并将其应用于宁夏某深基坑水平位移的监测中。同时,将此模型与最小二乘法（LS）的GM（1,1）模型及整体最小二乘法（TLS）的GM（1,1）模型进行了对比,分析了3种模型所求水平位移的预测值。结果表明,混合LS-TLS的GM（1,1）模型更符合工程实际,预测精度更高,在深基坑水平位移监测中具有一定的实用性。     

基于手绘图件的考古遗址三维建模方法

考古遗址是研究古代人类活动的重要场所。重建考古遗址三维模型对于历史回溯、古环境恢复和古迹保护等考古工作均具有重要的意义。传统考古发掘过程中普遍采用的手绘图件难以实现考古现场环境的模拟与再现,也不能准确地反映出遗址中文化层与其所包含地物的空间关系。近年来,考古学家引入各类勘察新技术用于考古文化层与遗迹的三维建模,但这些方法无法应用于已完成发掘工作的遗址三维重建。针对这一问题,本文提出一种以考古发掘过程中普遍采用的手绘图件为数据源的考古遗址三维建模方法。该方法以探方为基本建模单元,将考古文化层与遗迹分开建模,利用探方分布图及探方图建立考古文化层三维模型,利用遗迹图建立考古遗迹三维模型,并以三维实体布尔运算方法,将两者无缝整合,构建完整的田野考古遗址三维模型。最后,以湖南澧县八十垱东区为研究区,验证了本文相关研究成果的有效性与实用性。实践证明,该方法能够充分利用传统考古过程中积累的大量资料,有助于将传统考古学在宏观尺度下的定性描述转化为现代"数字考古"中微观尺度的定量描述。