近日，西安建筑科技大學土木工程學院宋戰平教授“隧道與地下工程創新”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掘進、施工擾動小、施工效率高，有利于圍巖穩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。

石灰巖掘進段預測結果。

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場調查和數據的統計分析，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化，提出了基于PCA-DBN的硬巖懸臂掘進機性能預測模型。基于貴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實時、連續預測。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