非开挖定（导）向钻进钻孔轨迹的优化设计及其应用研究

摘要

随着人们对环境保护和文明施工的日渐重视,非开挖铺设地下管线技术逐渐被人们所喜爱并且取得了巨大发展,目前,非开挖技术已经被国际建筑行业公认为是一个很有发展前景的分支.本文在分析各种非开挖施工技术的基础上,选择了目前非开挖技术领域内效果显著、发展前景较好的定(导)向钻进技术作为研究对象,运用优化设计方法,对其钻孔轨迹进行了系统的研究,其主要内容如下:1、分析了非开挖定(导)向钻进技术的基本原理及钻孔轨迹的基本特点,指出了传统的钻孔轨迹设计方法存在的主要缺点;2、对定(导)向钻孔轨迹的物理模型进行的数学抽象,得出了钻孔轨迹和地下障碍物一般的函数关系,并运用样条函数构造出一般的钻孔轨迹的数学方程;3、根据优化设计原理,提出了寻找最优的钻孔轨迹方程的优化设计方法,并编制了相应的实现程序.最后,通过在工程实例中的验证,证明了采用三次样条函数方法构造定(导)向钻孔轨迹方程和运用优化设计方法对钻孔轨迹进行优化设计是一种较好的方法,它可以方便地得出性能比较好的钻孔轨迹,一方面:这种方法可以在实际工程中进行应用,有效的指导工程施工;另一方面:这种方法对以后的自备式、智能化定(导)向钻进技术的研究会有一定的借鉴意义.

目录

文摘

英文文摘

原创性声明和关于学位论文使用授权说明

第一章绪论

1.1前言

1.1.1非开挖铺管技术的分类

1.1.2定(导)向钻进技术的发展历史及其发展趋势

1.2定(导)向钻进技术的研究现状

1.3本论文研究的意义、目的及主要内容

1.4研究方法、技术路线

第二章优化设计方法

2.1设计变量

2.2目标函数

2.3约束条件

2.4优化设计的数学模型

2.4.1优化设计的数学模型

2.4.2数学模型的评价

2.5优化过程描述

第三章定(导)向钻进技术原理及其轨迹特点

3.1定(导)向钻进的工作原理

3.1.1定向钻进的工作原理

3.1.2导向钻头的工作原理

3.2钻孔的空间位置

3.2.1直线型钻孔

3.2.2曲线型钻孔

3.2.3钻孔曲线孔身弯强计算和极限弯强的确定

3.3定(导)向钻孔轨迹的简单计算

第四章定(导)向钻进钻孔轨迹的优化设计

4.1设计的内容、原则和轨迹设计的基本假设

4.1.1设计的基本原则和内容

4.1.2钻孔轨迹设计的基本假设和边界条件的确定

4.2型值点和障碍物区域之间的关系

4.3钻孔的优化设计的数学模型

4.3.1设计变量的选取

4.3.2目标函数的建立

4.3.3约束条件的确定

4.4优化设计方法的确定

4.5轨迹方程的光顺

第五章基于VISUAL C语言的钻孔轨迹程序实现

5.1程序设计的整体结构

5.2优化设计的算法实现

5.2.1钻孔优化设计的迭代步骤

5.2.1曲线方程的光顺算法

5.3程序设计结果

第六章工程实例

6.1场地的工程及水文地质条件

6.2场地原有管线及其它障碍物的分布情况

6.3设计结果对比分析

第七章结论及建议

7.1结论

7.2建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参加的主要社会活动及研究成果