view in publisher's site

Visibility graph analysis on time series of shield tunneling parameters based on complex network theory

Highlights•A visibility graph model implemented in a complex network theory of shield tunneling is proposed.•Degree distributions of the reconstructed networks from time series of shield parameters follow the power law.•The characteristics of shield tunneling parameters’ network are scale-free and small-world.•Findings reveal turning points in the time series of shield parameters with vital node analysis.•It is tested and validated in the first Yangtze river crossing metro tunnel project in China.AbstractShield tunneling operation affects project scheduling, cost estimation, and safety risk during metro construction. Given the importance of this process, tunnel engineers should understand the complexities of shield tunneling parameters. This study addresses the characteristics of shield tunneling parameters by introducing a visibility graph model implemented in a complex network of shield tunneling in metro construction. Time series data are collected for the analysis of six parameters generated in each segment ring tunneling cycle. These parameters are total thrust, torque, penetration rate, rotation rate, advance speed, and working chamber pressure. Bridging time series and the complex network with visibility graph algorithm indicates that all degree distributions of the construct networks follow the power law, establishing the scale-free time series of the parameters. Small-world features and hierarchical structures also indicate that the fluctuation and variance of the parameters are attracted, limited, or affected by a previous shield operation of segment rings. In addition, findings reveal turning points in the parameters’ time series with vital node identification based on complex network analysis. Implications relevant for shield operators and managers are proposed to improve shield tunneling performance, efficiency, and safety.

تحلیل میدان دید بر روی سری‌های زمانی پارامترهای تونل سازی با استفاده از نظریه شبکه پیچیده

کاره‌ای مهم: یک مدل گراف مریی که در یک نظریه شبکه پیچیده از تونل زنی شیلد استفاده می‌شود، پیشنهاد شده‌است. توزیع درجه شبکه بازسازی‌شده از سری زمانی پارامترهای شیلد، قانون توانی را دنبال می‌کند. ویژگی‌های شبکه tunneling shield "شبکه" عاری از مقیاس و جهان کوچک هستند. یافته‌ها نشان‌دهنده نقاط عطف در سری زمانی پارامترهای پوشش با تحلیل گره حیاتی است. این پروژه در پروژه تونل مترو در رودخانه یانگ تسه مورد آزمایش و اعتبارسنجی قرار می‌گیرد. این پروژه بر روی زمان‌بندی پروژه، تخمین هزینه، و خطر ایمنی در طول احداث مترو تاثیر می‌گذارد. با توجه به اهمیت این فرآیند، مهندسان تونل‌ها باید پیچیدگی پارامترهای تونل زنی را درک کنند. این مطالعه ویژگی‌های پارامترهای تونل زنی را با معرفی یک مدل graph که در شبکه پیچیده‌ای از تونل سازی حفاظ در ساخت‌وساز مترو اجرا می‌شود، مورد بررسی قرار می‌دهد. داده‌های سری زمانی برای تجزیه و تحلیل شش پارامتر تولید شده در هر حلقه tunneling حلقوی جمع‌آوری می‌شوند. این پارامترها عبارتند از نیروی محوری، گشتاور، نرخ نفوذ، سرعت پیشروی، سرعت پیشروی و فشار محفظه کار. سری‌های زمانی پل زنی و شبکه پیچیده با الگوریتم گراف رویت گر نشان می‌دهد که تمام توزیع‌های مختلف شبکه‌های ساختاری قانون توان را دنبال می‌کنند و مجموعه زمانی آزاد از پارامترها را ایجاد می‌کنند. ویژگی‌های دنیای کوچک و ساختارهای سلسله مراتبی نیز نشان می‌دهند که نوسان و واریانس پارامترها، محدود، محدود و یا تحت‌تاثیر عملیات حفاظتی قبلی حلقه‌ها قرار می‌گیرند. علاوه بر این، یافته‌ها نقاط عطف مجموعه زمانی پارامترها را با شناسایی گره حیاتی مبتنی بر تحلیل شبکه پیچیده آشکار می‌کند. مفاهیم مربوط به اپراتورهای شیلد و مدیران برای بهبود عملکرد تونل حفاظ، کارایی و ایمنی پیشنهاد شده‌اند.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.