大规模数据驱动的运营隧道结构变形安全时空耦合建模与风险感知研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51778262
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0810.工程防灾
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Structural deformation damages in operational shield tunnels are impacted by various factors, such as geological and hydrological conditions, exterior loads, and human factors, resulting in complexities in analyzing the structural damage mechanism. The empirical knowledge of domain experts are heavily relied on in on-site damage inspection. With growing applications of structural health monitoring (SHM) and sensor network technologies, the conflict problem between rich data and poor knowledge is becoming more and more serious. The traditional manual approach has challenges in dealing with large-scale and complex data, leading to inaccuracy and ineffectiveness on perceiving the structural safety risk. In this project, the granular-based clustering and reduction methods, based on the knowledge discovery theory, are used to identify the dominant failure modes and their patterns, in order to have a better understanding of large-scale and complex data in the SHM domain. A hybrid approach that integrates the Copula theory and the data-driven modeling technique is proposed to investigate the time-varying correlation among various failure modes from a huge dataset. A time-space-coupling model is built for simulating the structural behaviors in operational tunnels, which further reveals the mechanism of structural failures over time. On this basis, a novel dynamic Bayesian network based safety risk perception method, that is capable of self-updating under given observations, is developed, which can provide real-time decision support for the prevention of structural deformation damages in operational tunnels.
运营盾构隧道长期服役诱发结构变形破坏受地质、水文、外部荷载及人因管理等多种因素共同作用,病变演化规律复杂,现场病害排查对经验知识依赖大。随着监测与传感网络技术的发展,丰富的数据与贫乏的知识间矛盾日见突出。传统人工处理方式对大规模复杂数据的处理与分析存在较大不足,影响了盾构隧道结构安全风险感知的时效性与精准性。本项目以知识发现为理论基础,结合粒计算聚类和约简处理方法,辨识盾构隧道结构变形破坏的主要失效模式及其特征变量,提高对大规模复杂数据和知识粒度结构的认知水平;融合Copula理论与数据驱动建模,提出面向大规模复杂数据的失效模式时变相关性分析方法,建立隧道结构变形破坏的时空耦合模型,进一步揭示运营盾构隧道结构病变的时空演化规律;在此基础上集成动态贝叶斯网络,提出具有模型自适应智能更新机制的盾构隧道结构变形安全风险感知评价方法,为盾构隧道结构安全病害事前、事中及事后管理提供实时动态决策支持。

结项摘要

运营盾构隧道长期服役诱发结构变形破坏受地质、水文、外部荷载及人因管理等多种因素共同作用,病变演化规律复杂,现场病害排查对经验知识依赖大。随着监测与传感网络技术的发展,丰富的数据与贫乏的知识间矛盾日见突出。传统人工处理方式对大规模复杂数据的处理与分析存在较大不足,影响了盾构隧道结构安全风险感知的时效性与精准性。本项目引入对海量数据挖掘和知识发现具有较强适应能力的粒计算理论,结合云模型和粗糙集等一系列信息粒化方法,辨识盾构隧道结构变形破坏的主要失效模式及其特征变量,提高了对大规模复杂数据和知识粒度结构的认知水平;融合Copula理论与数据驱动建模,提出面向大规模复杂数据的失效模式时变相关性分析方法,建立隧道结构变形破坏的时空耦合模型,进一步揭示了运营盾构隧道结构病变的时空演化规律;在此基础上集成动态贝叶斯网络,提出了具有模型自适应智能更新机制的盾构隧道结构变形安全风险感知评价方法,能够为盾构隧道结构安全病害事前、事中及事后管理提供实时动态决策支持。

项目成果

期刊论文数量(42)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Modeling face reliability in tunneling: A copula approach
隧道开挖工作面可靠性建模:Copula 方法
  • DOI:
    10.1016/j.compgeo.2019.01.027
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Computers and Geotechnics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Pan Yue;Zhang Limao;Wu Xianguo;Qin Wenwei;Skibniewski Miroslaw J
  • 通讯作者:
    Skibniewski Miroslaw J
基于移动三维激光扫描的地铁隧道结构监测方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    土木工程与管理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杜荣武;翁顺;曾铁梅;陈世杰;温凯伦;吴贤国
  • 通讯作者:
    吴贤国
Fuzzy cognitive maps enabled root cause analysis in complex projects
模糊认知图支持复杂项目的根本原因分析
  • DOI:
    10.1016/j.asoc.2017.04.020
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Applied Soft Computing
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Zhang Limao;Chettupuzha A. J. Antony;Chen Hongyu;Wu Xianguo;AbouRizk Simaan M.
  • 通讯作者:
    AbouRizk Simaan M.
Energy consumption prediction and diagnosis of public buildings based on support vector machine learning: A case study in China
基于支持向量机学习的公共建筑能耗预测与诊断:以中国为例
  • DOI:
    10.1016/j.jclepro.2020.122542
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Cleaner Production
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Liu Yang;Chen Hongyu;Zhang Limao;Wu Xianguo;Wang Xian-jia
  • 通讯作者:
    Wang Xian-jia
基于动态元网络的地铁施工安全事故致因分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国安全生产科学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴贤国;冯宗宝;王洪涛;张立茂;陈虹宇
  • 通讯作者:
    陈虹宇

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其他文献

相依性条件下滨海软土隧道盾构施工渗漏水风险评价
  • DOI:
    10.25534/tuprints-00011297
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    铁道标准设计
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴贤国;张文静;张立茂;姚春桥;曾铁梅
  • 通讯作者:
    曾铁梅
某岩溶富水区隧道下穿河流暗挖施工技术
  • DOI:
    10.1002/2017ef000732
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    人民长江
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈发达;李辉;方伟立;吴海宝;吴贤国
  • 通讯作者:
    吴贤国
基于变权和物元原理的地铁基坑施工安全风险评价
  • DOI:
    10.14188/j.1671-8844.2016-06-014
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    武汉大学学报(工学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴贤国;沈梅芳;覃亚伟;滕佳颖;刘惠涛
  • 通讯作者:
    刘惠涛
基于云模型的运营隧道结构健康安全评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国安全生产科学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴贤国;吴克宝;沈梅芳;张立茂;张伟
  • 通讯作者:
    张伟
地铁施工邻近桥梁安全风险管理研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    铁道工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴贤国;张立茂;陈跃庆
  • 通讯作者:
    陈跃庆

其他文献

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吴贤国的其他基金

面向大规模复杂数据的地铁施工安全多粒度知识发现与动态风险感知研究
  • 批准号:
    71571078
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    48.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于不确定性理论和贝叶斯网络的地铁隧道施工环境变形安全实时预警控制研究
  • 批准号:
    51378235
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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