基于3DGIS的山岭隧道动态智能安全预警机制研究

项目名称： 基于3DGIS的山岭隧道动态智能安全预警机制研究

项目编号： No.51204158

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 冶金与矿业学科

项目作者： 刘振平

作者单位： 中国科学院武汉岩土力学研究所

项目金额： 25万元

中文摘要： 本项目针对我国山岭隧道掘进所导致的安全问题，拟提出基于3DGIS的隧道施工动态、智能安全预警机制。首先，研究GIS平台与数值模拟分析的无缝耦合方法，在已有3DGIS平台中增加二维数值计算模块，在Quad-Edge基础上提出新的数据结构；其次，在隧道三维地质建模方法研究基础上，结合GIS评价方法、神经网络及数值计算手段，实现隧道开挖前安全稳定状态的预判；然后，以隧道施工现场监测数据为核心，对灰色理论、人工智能等变形预测方法进行研究，考虑现场施工因素影响，提出已开挖断面变形预测方法；接着，利用现场监测围岩变形数据，在3DGIS系统中植入位移反分析计算功能，实现对后续开挖洞段变形情况的自动化、智能化预测；最后，以谷竹高速公路目前在测的几十条隧道为背景，对提出的方法、模型以及平台等进行验证。 项目研究成果不仅适用于山岭隧道，而且也可应用于水电开发、资源开采、地铁等地下工程施工的安全预警中。

中文关键词： 山岭隧道；安全预警；智能方法；数值模拟；倾斜地表沉降

英文摘要： Dinamic and intelligent warning mechanism for tunnels based on 3DGIS will be put forward due to the safety problem in mountain tunnels construction in our country.First of all,the seamless combination method between GIS and numerical simulation will be researched,two-dimensional numerical simulation module will be added to the existing 3DGIS software and new data structure will be designed on the basis of Quad-Edge structure;Secondly,the efficient modelling method of mountain tunnels for safety warning will be researched and the safety situation will be evaluated before tunnels excavation considering GIS、neural network and numerical analysis;Thirdly,based on field monitoring displacement of surrounding rocks in tunnels construction,lots of deformation forecasting methods will be studied,such as grey theory and intelligent methods.Therefore,the displacement prediction method of excavated section can be found considering the construction factors;Then,after the research of dislacement back analysis in 3DGIS model,the deformation can be predicted behind the tunnel face;At last,the waring mechanism and 3DGIS platform will be verified in Gu Zhu Highway Tunnels field monitoring project. The research results can applied not only in mountain tunnels,but also in the safety waring of hydropower development,resource exploit

英文关键词： Mountain Tunnels；Safety Early Warning；Intelligent Method；Numerical Modeling；Inclined Ground Surface Settlement