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基于通風數值模擬的地下洞室群施工進度仿真優(yōu)化方法與流程

文檔序號:12466962閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.基于通風數值模擬的地下洞室群施工進度仿真優(yōu)化方法,其特征在于,包括以下步驟:

(1)將通風數值模擬和地下洞室群施工進度仿真結合,建立基于通風數值模擬的地下洞室群施工進度仿真優(yōu)化數學模型;

(2)提出地下洞室群施工通風兩相流混合模擬理論方法;

(3)建立地下洞室群施工通風數值模擬參數庫;

(4)建立地下洞室群施工通風三維精細物理模型并劃分網格;

(5)實現不同開挖進度下地下洞室群施工通風兩相流混合模擬;

(6)結合通風數值模擬結果進行地下洞室群施工全過程仿真優(yōu)化分析。

2.根據權利要求1所述基于通風數值模擬的地下洞室群施工進度仿真優(yōu)化方法,其特征在于,所述地下洞室群施工進度仿真優(yōu)化數學模型包括5部分,具體如下:

①建立了基于通風數值模擬的地下洞室群施工進度仿真優(yōu)化方法的數學模型集合M,包括:地下洞室群施工通風兩相流混合模擬數學模型MVENT和地下洞室群施工進度仿真模型MSIM;

②提出了地下洞室群施工通風兩相流混合數值模擬方法,建立了三維非穩(wěn)態(tài)紊流數學模型集合MVENT,包括:歐拉-歐拉兩相流模型MEE和大渦-拉格朗日兩相流模型MLL

③建立了地下洞室群施工進度仿真模型集合MSIM,包括:關鍵路徑法網絡模型CCPM和循環(huán)網絡技術模型MCYC

④定義了數學模型集合M中各個子模型的參數集合,包括參數集PVENT的輸入參數,包括:幾何參數IG、邊界條件IBO、初始條件II、通風布置參數IA;輸出參數,包括污染物濃度OC、風速OV、通風時間OTIME;參數集PSIM的輸入參數,包括循環(huán)進尺IL,爆破參數IB,渣車參數IZ,通風參數IVENT;輸出參數,包括總工期OD,完工概率OP,關鍵路線OKP;

⑤以數值模擬得出的通風時間參數OTIME為基礎,進行地下洞室群施工進度仿真優(yōu)化分析,定義函數f,示通風時間參數OTIME與仿真通風參數IVENT之間的邏輯關系。

3.根據權利要求1所述基于通風數值模擬的地下洞室群施工進度仿真優(yōu)化方法,其特征在于,步驟(2)包括以下步驟:針對地下洞室群施工通風特點和洞室立體交叉分布情況,建立施工通風三維非穩(wěn)態(tài)兩相流混合數學模型,包括歐拉-歐拉兩相流模型和大渦-拉格朗日兩相流模型;通過歐拉-歐拉兩相流模型分析風流場分布和洞室群內粉塵濃度隨時間、空間運移機制;通過大渦-拉格朗日兩相流模型分析風流場瞬態(tài)信息和塵粒在大渦結構中的運動規(guī)律及彌散特性;根據實際情況確定進口、出口、壁面和顆粒碰撞的邊界條件和控制方程求解方法。

4.根據權利要求1所述基于通風數值模擬的地下洞室群施工進度仿真優(yōu)化方法,其特征在于,步驟(3)所述模擬參數庫的建立依據地下洞室群工程總布置、施工組織計劃書以及地下工程施工組織規(guī)范,參數庫的數據包括:地下洞室群幾何參數和爆破參數、施工通風控制條件、施工通風方式和所需通風量。

5.根據權利要求1所述基于通風數值模擬的地下洞室群施工進度仿真優(yōu)化方法,其特征在于,步驟(4)中采用適體坐標變換方法及局部加密技術對所述物理模型進行網格劃分。

6.根據權利要求1所述基于通風數值模擬的地下洞室群施工進度仿真優(yōu)化方法,其特征在于,步驟(5)中,利用計算流體力學軟件實現不同洞室開挖進度下地下洞室群施工通風兩相流混合模擬,得出風流結構、瞬態(tài)信息、污染物濃度變化規(guī)律和塵粒擴散機理,并以可視化表達的形式輸出,最后通過洞室內污染物濃度隨時間和空間的變化關系,得出隨洞室開挖進度變化的施工通風時間參數。

7.根據權利要求1所述基于通風數值模擬的地下洞室群施工進度仿真優(yōu)化方法,其特征在于,步驟(6)所述全過程仿真優(yōu)化分析步驟為:

①設立地下洞室群施工全過程仿真鐘:由于采用了兩個層次的模型進行建模,因此在仿真過程中相應地設置兩個“仿真鐘”,分別為“全程仿真鐘”和“本地仿真鐘”;

②建立地下洞室群施工仿真模型:包括以下步驟:

首先,確定通風、鉆孔和運渣地下洞室群施工參數的取值信息,輸入各自的仿真模塊參數庫;

其次,用通過通風數值模擬得出的隨開挖進度變化的通風時間參數代替原有的經驗通風參數,更新通風參數庫,形成優(yōu)化通風模塊;

再次,依據施工組織設計,確定各工序施工方式,調用通風模塊、鉆孔模塊和運渣模塊,建立不同施工方式下的循環(huán)網絡技術模型;

最后,將循環(huán)網絡技術模型的計算結果輸入關鍵路徑法網絡模型,建立地下洞施工仿真關鍵路徑法層模型,并最終形成優(yōu)化的整體仿真模型;

③計算仿真有效時間;

④分析仿真進度計劃;

⑤輸出仿真優(yōu)化結果。

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