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1. 发明授权

CN117744450B 一种盾构掘进过程模拟方法有权
公开(公告)号：CN117744450B
公开(公告)日：2024-04-16
申请号：CN202410176482.X
申请日：2024-02-08
申请人：湖南大学 , 中国建筑第五工程局有限公司
发明人：张超 , 龚杨凯 , 陈仁朋 , 耿自恒 , 任昱豪 , 雷军 , 杨子汉
IPC分类号： G06F30/23 , G06F30/17 , G06F111/10 , G06F119/14
摘要：本申请提供一种盾构掘进过程模拟方法，属于隧道盾构技术领域。本申请通过构建推进系统的简化模型，并以简化模型为基础进行有限元模拟，可以有效反映土压平衡盾构机在液压油缸推进系统驱动下的运行状态，使得模拟结果可以更加真实的反映实际盾构掘进过程；在计算中，根据前一次的模拟结果实时进行网格更新，由于盾构机继承了前次模拟的位置和姿态，避免了现有技术中基于离散时间步的模拟方法无法重现盾构运动连续性的缺陷，具有模拟由液压油缸推进系统驱动的盾构连续掘进过程的能力。

2. 发明公开

CN117744450A 一种盾构掘进过程模拟方法有权
公开(公告)号：CN117744450A
公开(公告)日：2024-03-22
申请号：CN202410176482.X
申请日：2024-02-08
申请人：湖南大学 , 中国建筑第五工程局有限公司
发明人：张超 , 龚杨凯 , 陈仁朋 , 耿自恒 , 任昱豪 , 雷军 , 杨子汉
IPC分类号： G06F30/23 , G06F30/17 , G06F111/10 , G06F119/14
摘要：本申请提供一种盾构掘进过程模拟方法，属于隧道盾构技术领域。本申请通过构建推进系统的简化模型，并以简化模型为基础进行有限元模拟，可以有效反映土压平衡盾构机在液压油缸推进系统驱动下的运行状态，使得模拟结果可以更加真实的反映实际盾构掘进过程；在计算中，根据前一次的模拟结果实时进行网格更新，由于盾构机继承了前次模拟的位置和姿态，避免了现有技术中基于离散时间步的模拟方法无法重现盾构运动连续性的缺陷，具有模拟由液压油缸推进系统驱动的盾构连续掘进过程的能力。

3. 发明公开

CN117725842A 基于迁移学习的盾构掘进诱发地层沉降预测方法审中-实审
公开(公告)号：CN117725842A
公开(公告)日：2024-03-19
申请号：CN202410173665.6
申请日：2024-02-07
申请人：湖南大学 , 中国建筑第五工程局有限公司
发明人：张超 , 戴熠 , 陈仁朋 , 李凯 , 杨子汉 , 耿自恒 , 张羽
IPC分类号： G06F30/27 , G06N20/00 , G06N20/20 , G06N5/01
摘要：本申请提供一种基于迁移学习的盾构掘进诱发地层沉降预测方法，属于隧道盾构技术领域。本申请通过迁移学习的方式以目标地区数据样本为基础对预训练随机森林模型重新进行迭代训练，在训练过程中，对预训练随机森林模型进行扩展和剪枝，得到适用于目标地区的新随机森林模型，有效解决了现有技术中采用其他数据库训练好的机器学习模型存在过拟合，无法良好推广到目标地区的问题以及采用目标地区前期少量数据重新训练新的机器学习模型存在欠拟合的问题。新随机森林模型能更好的适应目标地区的数据分布，提高了模型的泛化能力。

4. 发明授权

CN114861289B 一种基于深度学习的盾构机土舱压力空间分布预测方法有权
公开(公告)号：CN114861289B
公开(公告)日：2022-10-11
申请号：CN202210807021.9
申请日：2022-07-11
申请人：湖南大学
发明人：张超 , 朱闽湘 , 陈仁朋 , 任昱豪 , 耿自恒 , 龚杨凯 , 邓鹏 , 程红战
IPC分类号： G06F30/13 , G06N3/04 , G06F30/27 , G01L1/00 , G06F119/14
摘要：本发明提供一种基于深度学习的盾构机土舱压力空间分布预测方法，包括如下步骤：构建土舱压力空间分布特征函数：收集盾构过程中的施工参数和地质参数，形成数据集；构建CNN‑GRU混合模型，将数据集作为CNN‑GRU混合模型的输入，通过CNN模型提取施工参数和地质参数在过去时刻的特征向量，通过GRU模型捕捉土舱压力在过去时间尺度的关联性，将所述CNN模型和所述GRU模型的输出结果通过第三串联层，然后与当前时刻的施工参数和地质参数共同作为输入，经过第五全连接层后输出土舱压力空间分布特征函数的预测系数；采用所述土舱压力空间分布特征函数进行土舱压力的空间分布预测。本发明实现了土舱压力的空间分布预测。

5. 发明授权

CN117216862B 一种基于纤维梁单元的三维盾构隧道动力分析模型有权
公开(公告)号：CN117216862B
公开(公告)日：2024-02-02
申请号：CN202311483822.5
申请日：2023-11-09
申请人：湖南大学
发明人：张超 , 周家兴 , 陈仁朋 , 耿自恒 , 邓鹏
IPC分类号： G06F30/13 , G06T17/00 , G06F30/20 , G06F111/10 , G06F119/14
摘要：本申请公开了一种基于纤维梁单元的三维盾构隧道动力分析模型，属于隧道地震安全韧性评估技术领域，具体包括：设置模型的单元和在分析模型中引入本构关系描述管片及接头的非线性力学行为。本申请可以准确模拟管片拼装方式，结构非线性力学行为，提高动力分析计算效率及精度；通过与试验结果对比，验证了模型的可行性及准确性；通过多个地震动分析实例，验(56)对比文件US 11556680 B1,2023.01.17WO 2009116048 A2,2009.09.24WO 2019140794 A1,2019.07.25陈仁朋，鲁立，张阳，吴怀娜.盾构管片UHPC 加固技术及力学性能分析《.工程力学》.2019,第36卷(第11期),第41-50页.Junchen Zhang, Qixiang Yan, MinghuiSun, Binjia Li, Wenyu Chen, HangChen.Experimental study on the vibrationdamping of two parallel shield tunnelsconnected by an assembled transversepassage《.Tunnelling and Underground SpaceTechnology》.2021,第107卷103659.张业勤;邹炎;刘华北.基于层状土推覆方法的盾构隧道抗震性能分析.防灾减灾工程学报.2019,(第06期),全文.张超;雷勇;曹文贵.考虑软硬物质双变形特征的脆性岩石损伤本构模型研究.应用力学学报.2020,(第03期),全文.孔戈;周健.盾构隧道地震响应及减震措施研究.现代隧道技术.2008,(第S1期),全文.汪亦显;单生彪;任伟新;靖洪文;曹平.地震作用下盾构隧道衬砌结构动力响应分析.土木工程学报.2016,(第S2期),全文.丁峻宏;金先龙;郭毅之;曹伟飚;李根国.盾构隧道地震响应的三维数值模拟方法及应用.岩石力学与工程学报.2006,(第07期),全文.何川;张景;封坤.盾构隧道结构计算分析方法研究.中国公路学报.2017,(第08期),全文.吕广;刘远才;许纯梅;包琪.泥炭质软土地区盾构隧道抗震性能研究.现代城市轨道交通.2014,(第06期),全文.曹文贵;戴笠;张超.深部岩石统计损伤本构模型研究.水文地质工程地质.2016,(第04期),全文.晏启祥;张煜;王春艳;耿萍.剪切波作用下盾构隧道地震效应的拟静力分析方法研究.工程力学.2015,(第05期),全文.汪辉平;曹文贵;王江营;张超.模拟岩石应变软化变形全过程的统计损伤本构模型研究.水文地质工程地质.2013,(第04期),全文.艾辉军;彭立敏;施成华.基于三维非连续接触模型的管片接头静动力特性分析.岩土工程学报.2013,(第11期),全文.戴永浩;陈卫忠;谭贤君;黄胜.地震荷载作用下大坂盾构隧道管片配筋校核.岩土力学.2010,(第S2期),全文.张超;曹文贵;徐赞;贺敏.岩石初始宏观变形模拟及微裂纹闭合应力确定方法.岩土力学.2018,(第04期),全文.

6. 发明授权

CN114970768B 一种实时预测盾构机前方地质条件的方法有权
公开(公告)号：CN114970768B
公开(公告)日：2022-11-22
申请号：CN202210817706.1
申请日：2022-07-13
申请人：湖南大学
发明人：张超 , 耿自恒 , 陈仁朋 , 邓鹏 , 程红战 , 朱闽湘 , 龚杨凯 , 任昱豪
IPC分类号： G06K9/62
摘要：本发明公开了一种实时预测盾构机前方地质条件的方法，包括如下步骤：步骤一、将给定区域内固有的空间相关性作为先验信息，将盾构掘进参数作为实时信息；步骤二、通过钻孔数据标定地质条件相关性随距离的变化；步骤三、根据地质条件相关性，利用已开挖的地质条件向外插值出盾构机前方的地质条件；步骤四、利用随机森林算法通过输入盾构机实时掘进参数对前方地质条件进行预测；步骤五，插值结果以权重输出，赋予给随机森林中决策树的预测，实现融合先验信息与实时信息的盾构机前方地质条件的预测。本发明对于当前地质条件的预测不仅依赖于实时的盾构掘进参数，也考虑了前方地层与后方已开挖地层在空间中的关联特性，提升了前方地层识别的准确率。

7. 发明公开

CN114970768A 一种实时预测盾构机前方地质条件的方法有权
公开(公告)号：CN114970768A
公开(公告)日：2022-08-30
申请号：CN202210817706.1
申请日：2022-07-13
申请人：湖南大学
发明人：张超 , 耿自恒 , 陈仁朋 , 邓鹏 , 程红站 , 朱闽湘 , 龚杨凯 , 任昱豪
IPC分类号： G06K9/62
摘要：本发明公开了一种实时预测盾构机前方地质条件的方法，包括如下步骤：步骤一、将给定区域内固有的空间相关性作为先验信息，将盾构掘进参数作为实时信息；步骤二、通过钻孔数据标定地质条件相关性随距离的变化；步骤三、根据地质条件相关性，利用已开挖的地质条件向外插值出盾构机前方的地质条件；步骤四、利用随机森林算法通过输入盾构机实时掘进参数对前方地质条件进行预测；步骤五，插值结果以权重输出，赋予给随机森林中决策树的预测，实现融合先验信息与实时信息的盾构机前方地质条件的预测。本发明对于当前地质条件的预测不仅依赖于实时的盾构掘进参数，也考虑了前方地层与后方已开挖地层在空间中的关联特性，提升了前方地层识别的准确率。

8. 发明公开

CN114861289A 一种基于深度学习的盾构机土舱压力空间分布预测方法有权
公开(公告)号：CN114861289A
公开(公告)日：2022-08-05
申请号：CN202210807021.9
申请日：2022-07-11
申请人：湖南大学
发明人：张超 , 朱闽湘 , 陈仁朋 , 任昱豪 , 耿自恒 , 龚杨凯 , 邓鹏 , 程红战
IPC分类号： G06F30/13 , G06N3/04 , G06F30/27 , G01L1/00 , G06F119/14
摘要：本发明提供一种基于深度学习的盾构机土舱压力空间分布预测方法，包括如下步骤：构建土舱压力空间分布特征函数：收集盾构过程中的施工参数和地质参数，形成数据集；构建CNN‑GRU混合模型，将数据集作为CNN‑GRU混合模型的输入，通过CNN模型提取施工参数和地质参数在过去时刻的特征向量，通过GRU模型捕捉土舱压力在过去时间尺度的关联性，将所述CNN模型和所述GRU模型的输出结果通过第三串联层，然后与当前时刻的施工参数和地质参数共同作为输入，经过第五全连接层后输出土舱压力空间分布特征函数的预测系数；采用所述土舱压力空间分布特征函数进行土舱压力的空间分布预测。本发明实现了土舱压力的空间分布预测。

9. 发明公开

CN117216862A 一种基于纤维梁单元的三维盾构隧道动力分析模型有权
公开(公告)号：CN117216862A
公开(公告)日：2023-12-12
申请号：CN202311483822.5
申请日：2023-11-09
申请人：湖南大学
发明人：张超 , 周家兴 , 陈仁朋 , 耿自恒 , 邓鹏
IPC分类号： G06F30/13 , G06T17/00 , G06F30/20 , G06F111/10 , G06F119/14
摘要：本申请公开了一种基于纤维梁单元的三维盾构隧道动力分析模型，属于隧道地震安全韧性评估技术领域，具体包括：设置模型的单元和在分析模型中引入本构关系描述管片及接头的非线性力学行为。本申请可以准确模拟管片拼装方式，结构非线性力学行为，提高动力分析计算效率及精度；通过与试验结果对比，验证了模型的可行性及准确性；通过参数分析，验证了模型设置的必要性；通过多个地震动分析实例，并与传统模型对比，验证模型的适用性、稳定性、高效性、必要性。

10. 发明授权

CN116304843B 基于振动响应实时识别盾构机前方地质条件的方法及系统有权
公开(公告)号：CN116304843B
公开(公告)日：2023-08-18
申请号：CN202310571895.3
申请日：2023-05-22
申请人：湖南大学
发明人：张超 , 耿自恒 , 陈仁朋 , 龚杨凯 , 任昱豪 , 朱闽湘 , 邓鹏 , 程红战
IPC分类号： G06F18/24 , G06F18/10 , G06F18/2411 , G06F18/15 , G06N20/10
摘要：本发明公开了一种基于振动响应实时识别盾构机前方地质条件的方法，包括通过机载振动监测设备采集盾构机掘进过程中的振动信号；采集盾构机的掘进参数；获取钻孔位置处盾构机已开挖的地质条件；构建由掘进参数、振动信号以及地质条件组成的数据库；分析数据库中掘进参数和振动信号的响应关系；根据已知地质条件进行验证，识别不同地质类别；最后采用支持向量机量化不同地质类别的分类边界。本发明通过联合盾构机的实时掘进参数与振动响应，可以有效识别当前正在开挖的地质条件。

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