

铁路是国民经济和国防的主动脉,按照国家发改委《中长期铁路网规划》(发改基础[2016]1536号),要形成以“八纵八横”主通道为骨架、区域连接线衔接、城际铁路补充的高速铁路网。到2020年,高速铁路网规模达到3万公里;到2025年,高速铁路网规模达到3.8万公里左右。高速铁路网建设中要修建大量隧道。高速铁路隧道与普通铁路隧道有很大不同,是双线隧道,为了降低及缓解高速列车在隧道中运行时遇到的空气动力学效应,除采用密封车辆及减小车辆横断面积外,必须增大隧道有效净空面积,双线大断面隧道对于光面爆破施工质量提出了更高要求。而岩体结构效应(岩体结构使隧道爆破面不平整、超欠挖和损伤等)严重影响隧道光爆施工质量。本项目发明了包括识别(I)、评价(E)、控制(C)及其固化工具(T)的高速铁路隧道“光爆岩体结构效应”IECT智能控制技术。第1发明点:光爆岩体结构效应与影响因素的多元识别方法。在隧道爆破后,能在15min内快速采集开挖面岩体结构信息,配合隧道断面仪、红外热像仪、回弹仪和3D扫描仪进行数据融合,建立参数化描述岩体结构的几何-物理模型,进行三维模型重建。发明了利用岩体结构、炮孔及其装药形式精细建模、监测反分析、ALE/JH2数值仿真、数值试验的“光爆破岩岩体结构效应”识别方法,建立超欠挖、损伤与钻爆设计、施工相关关系。第2发明点:高速铁路隧道光爆破岩质量评价体系。总结归纳了影响隧道光爆质量的39个主要因素,建立了隧道光爆质量评价指标体系,建立了隧道光爆质量等级综合指数评价模型和隧道光爆质量投影寻踪等级评价模型,采用动态聚类5级分类法给出隧道光爆质量评价指标分级标准。第3发明点:高速铁路隧道光爆破岩质量智能控制体系。提出了隧道光爆质量控制体系的构建原则,将过程质量控制技术引入到隧道光爆质量控制之中,建立了隧道光爆质量控制指标体系和控制方法。第4发明点:高速铁路隧道光爆破岩的移动智能评价、控制平台App。基于Android平台设计,固化隧道光爆质量评价体系和智能控制技术,开发了手持式移动隧道光爆智能评价、控制平台。应用“第1发明点”快速采集数据,识别“岩体结构效应”;应用 “第2发明点”评价钻爆质量等级;应用“第3发明点”提出智能控制对策;应用“第4发明点”工具固化模型,快速应用。应用本技术发明,技术人员可在现场对光面爆破质量进行评价,实时、准确获得当前爆破轮廓质量等级,利用内置神经网络模型,有效预测下一爆破轮廓效果并对当前设计方案进行实时调整,光爆后隧道成型规整,表面光滑,接近于设计轮廓线的要求,炮眼痕迹保存率高。实施光爆控制后,隧道光爆质量至少提高1个等级,超挖面积平均减小50%左右,平均线性超挖量减小35%以上,大大节约了混凝土回填成本和时间,有效减少渣土运输成本、显著降低渣土堆放所引起的环境影响,新增产值111734.17万元,新增利润11541.33万元。
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