公路隧道围岩稳定位移与突发失稳时间预报研究

从公路隧道开挖围岩变形位移历时曲线的特征出发,采用灰色Verhulst生物增长模型来预报其围岩变形的趋稳位移,用Verhulst反函数模型来预报围岩变形的突发失稳时间;实例研究结果表明,它们都具有较高的预报精度.     

隧道围岩变形预测的GM(1,1)模型优化分析

基于灰色理论的GM（1,1）模型对隧道围岩变形进行短期预测,研究结果表明,隧道围岩变形差值数列的光滑性比累计变形数列的光滑性好,用围岩位移变形差值数列作为原始数列,预测精度更高。     

考虑区间影响因素的地下洞室围岩位移分析

针对影响围岩位移的参数的不确定特点,将传统围岩位移计算模型与区间分析方法相结合,建立了适用于区间分析的地下洞室围岩位移计算模型,利用该模型分析了IV级围岩条件下拱顶位移的区间分布特点。结果表明:该模型客观上更能反映围岩位移的实际变形性态,研究成果可为后续工程设计、施工以及支护时机的选择提供参考。     

隧道变形预测的灰色Verhulst模型

通过具体的实例介绍了灰色Verhulst模型在隧道变形预测中的应用,证明此模型在隧道中是适用的。并且可以通过此模型比较准确地预测隧道变形和隧道的最大变形量,以此可以在隧道修建中及时调整、确定支护参数及进行施工决策。     

双侧壁导坑法隧道围岩受力变形研究

以昌景黄高铁瑶里隧道暗挖段DK90+550～DK90+610作为研究断面，建立三维数值模型，研究隧道双侧壁导坑法施工过程中隧道的变形和支护结构的内力，深入分析了双侧壁导坑法临时竖撑曲率半径和初期支护钢拱架间距的影响。研究表明，隧道施工过程中隧道拱顶处围岩竖向位移较大，隧道拱腰处围岩水平位移较大。当开挖左侧导坑中间土体和拆除临时支撑时，拱腰水平位移会显著增大。随着双侧壁导坑法临时竖撑曲率半径的增大，围岩的竖向位移逐渐减小，水平位移逐渐增大，初期支护钢拱架的应力逐渐减小，且临时竖撑曲率半径对围岩竖向位移的影响更加显著。围岩竖向位移和水平位移均随着初期支护钢拱架间距的增大而增大，且钢拱架的变化对拱顶围岩竖向位移的影响更为显著。     

边坡变形时序分析的进化-自适应神经模糊推理模型

变形监测与预报是保证边坡工程施工安全与工程质量的重要措施,但由于位移时间序列的强非线性,边坡变形预报成为非常困难的问题．自适应模糊神经推理系统（ANFIS）有优越的学习和泛化性能,而遗传算法（GA）是优秀的全局优化工具．采用遗传算法优化ANFIS参数,并编制了相应的计算程序．结合三峡工程永久船闸施工变形监测和新滩滑坡变形监测,建立了边坡变形时序分析的GA-ANFIS智能模型．为了对比该模型的预测精度,采用GA优化支持向量回归（SVR）和BP神经网络的模型参数,编制了GA-SVR及GA-BP程序,对相同的算例进行了变形预测分析．按滚动预测法对三峡永久船闸高边坡和新滩滑坡的计算结果表明,文中提出的GA-ANFIS模型能够获得比GA-SVR和GA-BP模型更高的预测精度,可以应用于边坡工程变形监测预报分析,并为类似工程提供参考．     

阳宗隧道围岩变形的神经网络技术预测

隧道新奥法施工中,常以围岩变形量作为评判围岩稳定性和支护结构合理性的重要指标.公路隧道围岩变形量是随时间而变化的数据序列,因而可以建立一些实时跟踪预测模型和方法.本文根据阳宗隧道围岩拱顶下沉位移变形的特性,采用神经网络技术来预测其变形量,结果表明该方法简易、有效.     

基于变量轮换法的支持向量机在隧道围岩变形预测中的应用

采用变量轮换法对支持向量机(SVM)参数进行优化处理,结合时间序列分析理论,建立起隧道围岩变形时间序列非线性模型,并以此对隧道围岩变形进行预测.结果表明:改进的支持向量机具有简单、方便、实时等特点,对围岩后续变形预报准确,可科学地指导现场监测和施工建设.     

阳宗隧道围岩变形的神经网络技术预测

隧道新奥法施工中,常以围岩变形量作为评判围岩稳定性和支护结构合理性的重要指标.公路隧道围岩变形量是随时间而变化的数据序列,因而可以建立一些实时跟踪预测模型和方法.本文根据阳宗隧道围岩拱顶下沉位移变形的特性,采用神经网络技术来预测其变形量,结果表明该方法简易、有效.     

道路交通事故灰色Verhulst预测模型

为提高道路交通事故灰色预测模型的预测精度,分析了GM(1,1)模型和灰色Verhulst模型的特点,发现GM(1,1)模型适用于具有较强指数规律的序列,只能描述单调的变化过程,而Verhulst模型则适用于非单调的摆动发展序列或具有饱和状态的S形序列。针对近年来中国道路交通事故表现为具有饱和状态的S形过程,建立交通事故Verhulst预测模型。Verhulst预测模型和GM(1,1)预测模型预测的2004年交通事故死亡人数分别为10.87万人和11.72万人,相对误差分别为1.49%和9.43%,可见Verhulst模型的预测精度明显优于GM(1,1)模型。     

福州市道路交通事故灰色预测模型的构建与实现

分析了GM(1,1) 模型和Verhulst模型的特点和适用场合,针对福州市道路交通事故呈现S形状态的波动过程,建立了灰色Verhulst预测模型.对福州市1995～2004年的道路交通事故进行实例分析,verhlst预测模型和GM(1,1)预测模型的平均相对误差分别为11.9%和33.0%,可见Verhulst模型的预测精度明显优于GM(1,1)模型.     

某软岩大断面隧道微台阶法开挖围岩变形特性研究

为了提高大断面隧道施工安全性,以某软岩大断面隧道开挖支护为对象,利用FLAC 3D有限元分析软件,模拟分析了某大断面隧道在微台阶开挖法下隧道围岩变形特性,研究得到上台阶开挖完成后围岩塑性区分布情况、掌子面位移分布情况,对比下一进尺完成后得到围岩等效塑性区大小及位置变化情况;并通过在模型中布设相应监测点,分析开挖过程中的围岩位移变化情况,得到拱顶沉降、拱腰水平位移变化规律以及最大变形值,分析结果表明微台阶法在该软岩大断面隧道开挖过程对围岩变形的控制效果较好。     

隧道围岩变形及支护刚度三维分析模型研究

鉴于既有力学模型在分析三维隧道施工力学问题时存在精度不高、计算资源要求高和计算时效不能满足工程要求等诸多困难,将隧道围岩视为半无限大或无限大弹性体,以作用于洞壁和掌子面处的等效作用力模拟隧道开挖效应,建立了一种深埋圆形隧道的三维分析模型.基于Mindlin解和Kelvin解分别推导了掌子面在洞口附近和掌子面远离洞口两种工况下围岩位移的积分计算公式,并编制了相应的计算程序,然后将待开挖介质视为"支护体",通过刚度分析将支护反力引入力学模型,推导了围岩变形的求解方程,可以快速计算隧道围岩变形场和围岩对支护结构刚度需求的量化值.研究结果表明:两种工况下围岩位移的分布规律基本一致,掌子面距离洞口较近时,隧道纵剖面围岩轴向位移最大值的解析和数值结果分别为6.1 mm和5.5 mm,隧道横截面掌子面处径向位移最大值分别为2.4 mm和2.6 mm,误差分别为9.8%和8.3%;在掌子面距离洞口较远的工况下,隧道纵剖面围岩轴向位移最大值分别为6.0 mm和5.7 mm,误差为5.0%;对于任选的一组隧道围岩和支护结构参数,考虑支护反力后计算得到的围岩纵向变形与数值分析结果吻合较好,超前位移分别为3.6 mm和3.0 mm,最终位移分别为9.1 mm和8.5 mm,误差分别为16.7%和6.6%;大岗山隧道2#压力管道的超期变形的计算结果和监测结果分别为0.4 mm和0.4 mm,最终变形分别为1.0 mm和1.1 mm,误差分别为0和10%.基于变形控制标准和新建力学模型可对围岩的刚度需求进行量化计算并指导支护结构设计参数的确定.     

隧道穿越节理岩体引起的围岩变形特征研究

岩体的节理是一种常见的构造地质现象,也是影响岩体稳定性的重要因素之一,节理的存在使得围岩的变形特征、应力变化以及完整性更加复杂。为了明确隧道穿越节理岩体引起的围岩变形特征,采用Midas GTS NX软件,基于莫尔-库伦准则,建立了节理岩体中的隧道施工模型,通过改变节理倾角和节理间距,分析不同工况条件下围岩的应力变化与围岩变形规律。结果表明：随着节理间距的减小,隧道围岩的水平位移值和竖向位移值均呈现递增趋势。     

基于皮尔曲线模型的隧道围岩变形预测研究

引用插值法将非等时距数据转化成等时距数列建立皮尔预估模型,并利用所建的皮尔模型对某隧道围岩变形情况进行了预测分析;结果表明,用皮尔曲线模型预测的围岩变形与实际围岩变形较为吻合。     

隧道变形预测的灰色模型研究

隧道变形预测对隧道施工监测具有重要的意义．考虑到隧道变形的非线性,采用灰色系统理论来模拟和预测隧道的变形．用灰色等时距GM（1,1）模型、新陈代谢GM（1,1）模型及Verhulst模型这三种常见的模型来预测隧道拱项下沉量,从而提出了新陈代谢GM（1,1）模型的适用性,能反映隧道施工动态的过程．     

高速公路新奥法隧道围岩变形特性现场测试分析

基于此考虑,依托低山丘陵区某高速公路隧道工程为背景,结合现场测试坡面位移、隧道洞口围岩收敛、拱顶位移等测试数据,探索了低山丘陵区公路隧道围岩变形特性。同时,借助星野法与多项式法,对隧道围岩变形进行预测。研究结果表明:隧道上方坡面测点竖向位移及侧向变形相对较小,累积测试3个月小于10 mm,围岩收敛与拱顶位移控制在5 mm以内;结合实测数据预测5年内围岩收敛与拱顶位移控制在6 mm以内,建设期变形约占预测总变形83%以上。测试及预测分析表明围岩整体变形较小,满足长期安全运营需求。     

基于敏感性分析的隧道围岩变形稳定可靠度计算

应用可靠度理论对隧道围岩稳定性进行评定的难点是围岩变形稳定功函数为隐式或为高度非线性,为解决这一问题,将影响隧道围岩变形的因素视为随机变量,结合敏感性分析原理和有限元分析方法,先通过有限元分析求解每一个随机变量单独变化时圆形隧道拱顶沉降位移,再根据围岩位移计算结果进行非线性拟合得到拱顶沉降位移随单个因素变化时表达式,然后应用多元非线性回归求解围岩位移与多个随机变量之间的近似表达式.以圆形隧道洞室表面围岩刚好达到剪切塑性极限为临界条件时的洞顶沉降位移解析解作为围岩极限位移,根据围岩位移近似表达式和极限位移建立围岩变形稳定功能函数后进行围岩稳定可靠度计算.为了验证本方法的可行性,以某圆形断面隧道为例,采用设计点方法计算了围岩稳定可靠指标并对其稳定性进行了评定.本方法简单可行,计算精度能满足工程要求且具有一定的实用性.     

智能三维位移反分析法在浅埋偏压隧道中的应用

支持向量机（Support Vector Machines,SVM）算法具有小样本、全局优化和泛化性能好的优点,且不存在过拟合的弊病.结合张石高速北口隧道浅埋偏压段的施工,将一种改进的支持向量机算法引入隧道工程位移反分析,并采用遗传算法在样本训练阶段自动搜索训练效果最优的SVM参数,建立起围岩力学和初始地应力参数与洞周位移的非线性SVM映射;然后,以遗传算法在围岩力学和初始地应力参数范围内,自动搜索能使SVM计算位移与实测位移最接近的参数组合,完成围岩力学和初始地应力参数的智能辨识.应用结果表明,这种新型的智能位移反分析法能在监测数据有限的情况下,高精度地反演辨识围岩力学与初始地应力场参数,为围岩变形超前预报提供计算参数以指导施工,并为类似工程提供借鉴.     

软弱围岩隧道支护力学体系分析

由于施工单位对软弱围岩隧道变形规律认识和判断不足,会导致施工过程中的造价偏高,甚至出现安全事故,造成各种不必要的损失。其中,围岩变形偏大是造成坍塌等安全事故的主要原因。根据软弱围岩隧道的受力及变形特点,建立了模型,通过模型围岩弹性区、塑性区应力的变化及隧道开挖阶段塑性半径、界面接触的区分,揭示了软弱围岩的力学变化特点,为软弱围岩隧道施工提供良好的技术支撑。