隧道监测智能分析可视化系统研究与应用

摘要

随着当代经济的发展，交通环境日益紧张，我国地下空间开发方兴未艾。新奥法是现代隧道施工的主要方法，隧道施工监测又是新奥法施工的关键环节。隧道监测信息量庞大，现有管理方式效率很低；隧道围岩的性质十分复杂且多变，施工期的监测数据分析和反馈分析涉及大量专业知识，需要消耗大量的计算时间，在繁杂抽象的数据海洋中，往往令施工管理者深受困扰。研究隧道施工信息的计算机管理和可视化系统是提高隧道施工分析水平的重要环节，具有重大的社会意义和经济意义。
　　 本文基于数据库和VTK高性能可视化开发技术，集成差异进化反分析模块，研究和建立了隧道监测智能分析可视化系统，实现高效、准确和直观地管理监测信息。系统主要包括工程数据库信息管理系统及VTK可视化显示系统，具有监测资料存储、预处理、管理分析、限值警报、自动监控预警、差异进化智能反分析等功能。本系统初步应用于兰州白家坡隧道和大连地铁隧道，分别对上述工程监测数据的信息进行了分析，首先用差异进化反分析模块进行了参数识别，然后基于识别参数对隧道进行数值模拟的应力和位移等结果的可视化展示，很好地实现了对隧道工程施工的指导。从而使施工单位采取合理的辅助施工措施和施工方法，确保工程安全和进度。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 监测技术的研究现状

1.2.2 隧道施工技术现状

1.2.3 可视化研究现状

1.2.4 隧道监测管理信息系统

1.3 论文的研究内容及技术路线

第2章 理论基础

2.1 隧道信息化施工

2.2 隧道反分析

2.3 差异进化算法

2.4 科学计算可视化

2.5 管理信息系统(MIS)

第3章 隧道监测智能分析系统的分析与设计

3.1 系统分析

3.1.1 需求分析

3.1.2 系统结构

3.2 数据库设计

3.2.1 数据库需求分析

3.2.2 概念结构设计

3.2.3 逻辑结构设计

3.2.4 数据库模型设计

3.2.5 DE搜索参数

第4章 系统开发关键技术

4.1 开发工具的选择

4.1.1 C#语言的特点

4.1.2.net VisualStudio2005集成开发环境的主要功能及特点

4.1.3 VTK与C#语言结合的实现原理

4.1.4 VTK与C#环境的集成实现

4.2 数据库开发

4.2.1 系统中数据库表格的创建

4.2.2 数据库操作的实现

4.3 数据操作模块的开发与实现

4.4 预报警告模块

4.5 反分析模块开发

4.6 可视化模块开发

第5章 工程应用

5.1 白家坡隧道工程应用

5.1.1 工程简介

5.1.2 水文地质特征

5.2 白家坡隧道监测数据管理

5.3 白家坡隧道位移反分析

5.3.1 数值试验计算及参数拟合

5.3.2 差异进化算法搜索围岩力学参数

5.4 计算结果的可视化

5.5 大连地铁隧道的应用

5.5.1 工程简介

5.5.2 工程地质及水文条件

5.6 大连地铁隧道施工监控量测

5.6.1 监测目的

5.6.2 监测内容

5.6.3 监测点布置

5.7 大连地铁隧道监测数据管理

5.8 大连地铁隧道位移反分析

5.8.1 数值试验计算及参数拟合

5.8.2 差异进化算法搜索围岩力学参数

5.9 计算结果可视化

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录

攻读学位期间公开发表论文

致谢

研究生履历