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现代隧道技术 2023, Vol. 60 Issue (2) :54-61    DOI:
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山岭隧道爆破效果神经网络评价模型及爆破参数优化决策方法研究
(1.中南大学 土木工程学院,长沙 410075;2.贵州路桥集团有限公司,贵阳 550000;3.湖南铁院土木工程检测有限公司,长沙 410075;4.中国科学院合肥物质科学研究院,合肥 230031;5.贵州贵金高速公路有限公司,贵阳 550081)
A Study on Neural Network Evaluation Model of Blasting Effect in Mountain Tunnel and Decision-making Method for Blasting Parameter Optimization
(1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075; 2. Guizhou Road & Bridge Group Co., Ltd.,Guiyang 550000; 3. Hunan Railway Academy Civil Engineering Testing Co., Ltd., Changsha 410075; 4. Hefei Institute of Physical Science, Chinese Academy of Science, Hefei 230031; 5. Guizhou Guijin Expressway Co., Ltd., Guiyang 550081)
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摘要 针对山岭隧道爆破开挖普遍存在的超欠挖过大、渣体块度不适等问题,分析了造成这些问题的主要因素,确定了隧道爆破开挖效果评价指标体系,建立了以爆破块度和超欠挖量为预测目标的隧道爆破效果神经网络评价模型,提出了基于深度学习的隧道爆破渣体块度实例分割算法,形成了山岭隧道爆破参数优化决策方法,进而开展了工程应用与验证。结果表明:(1)基于深度学习的隧道爆破渣体块度实例分割算法检测出的块体大小与真实值误差小于6.9%(置信度为95%),实现了隧道渣体块度样本数据的快速获取;(2)经148组工程实践样本数据训练后的隧道爆破效果神经网络评价模型能够较为准确地预测出爆破渣体块度与超挖量;(3)爆破参数优化后试验断面的平均线超挖量均在10%左右,较原方案降低了50%以上;实测得到的渣体块度与超挖值与模型预测结果一致性良好,偏差小于20%。
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雷明锋 1 张运波 1 秦桂芳 2 石渊博 1 龚琛杰 1
3 张 勇 4 高洪飞 5
关键词山岭隧道   爆破开挖   超欠挖   神经网络   深度学习   图像识别     
Abstract: In view of the various problems faced by the blasting of mountain tunnels, such as overbreak and under? break and unsuitable muck block size, this paper analyzes the main influencing factors of these problems, and establishes the evaluation index system of tunnel blasting effect. Furthermore, the study establishes a neural network evaluation model for tunnel blasting effects with blasting block size and over- and under-break amount as the prediction target, puts forward an instance segmentation algorithm for the size of tunnel blasting muck blocks based on deep learning, and forms a decision-making method of blasting parameter optimization for mountain tunnels, which is applied to and verified by engineering application. The results show that (1) The size of muck blocks detected by the instance segmentation algorithm of tunnel blasting muck blocks based on deep learning has an error of less than 6.9% (confidence level is 95%) from the true value, realizing the rapid acquisition of the sample data for tunnel muck blocks; (2) The neural network evaluation model of tunnel blasting effect is trained by 148 sets of engineering sample data, after which it can better predict the size of blasting muck blocks and amount of overbreak; (3) The average linear overbreak in the test section after the optimization of the blasting parameters is about 10%, showing an over 50% reduction from the original plan, and the measured size of the muck blocks and amount of overbreak are in good agreement with the model predictions, with a deviation less than 20%.
KeywordsMountain tunnel,   Blasting excavation,   Over- and under-break,   Neural network,   Deep learning,   Image identification     
基金资助:贵州省交通运输厅科技项目(2021-122-047);贵州路桥集团有限公司科技计划项目(LATJ-12-KY01);湖南铁院土木工程检测有限公司开放课题(202106).
作者简介: 雷明锋(1982-),男,博士,教授,主要从事隧道与地下工程方面的教学与科研工作,E-mail:mingfenglei@csu.edu.cn. 通讯作者:龚琛杰(1990-),男,博士,副教授,主要从事隧道与地下工程方面的教学与科研工作,E-mail:gongcj@csu.edu.cn.
引用本文:   
雷明锋 1 张运波 1 秦桂芳 2 石渊博 1 龚琛杰 1, 3 张 勇 4 高洪飞 5 .山岭隧道爆破效果神经网络评价模型及爆破参数优化决策方法研究[J]  现代隧道技术, 2023,V60(2): 54-61
LEI Mingfeng1 ZHANG Yunbo1 QIN Guifang2 SHI Yuanbo1 GONG Chenjie1, 3 .A Study on Neural Network Evaluation Model of Blasting Effect in Mountain Tunnel and Decision-making Method for Blasting Parameter Optimization[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2023,V60(2): 54-61
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2023/V60/I2/54
 
没有本文参考文献
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