基于混沌理论及神经网络的高速铁路安全风险预测

构建了混沌神经网络,并对高速铁路安全风险要素进行分析.利用历史数据对该方法进行了验证,结果证明混沌神经网络对高速铁路安全风险预测具有较好的适用性.     

基于混沌-小波神经网络的公交客流量预测模型研究

为提高公交客流量预测的精确度,将混沌理论和小波神经网络方法相结合应用于公交客流量预测。分别采用自相关法、伪最近邻域法计算公交客流量时间序列的时间延迟、嵌入维数,采用小数据量法计算其最大李雅普诺夫指数,证实该时间序列具有混沌特性。据此建立混沌-小波神经网络预测模型,进而对H省某市实际公交客流量进行预测。实验结果表明,相比于传统的BP神经网络预测法、LIBSVM预测法,该方法在均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)上均具有更小的预测误差,因而可以有效地预测公交客流量。     

基于层次结构模型的RBF神经网络货运量预测方法

为了有效地进行交通货运量预测,通过对货运量影响因素的分析,建立了关于货运量影响因素的层次结构模型,并根据该模型构建基于RBF神经网络的货运量预测方法。用我国1985~2004年的货运量对该神经网络进行训练和预测,同时与BP神经网络预测方法进行比较。结果表明,该方法具有更快的运算速度和更高的精度,具有很好的预测能力和应用价值。     

公路隧道围岩变形破坏理论研究

采用理论分析、数值模拟以及现场监控量测等手段对公路隧道围岩变形破坏理论进行较深入的研究。通过分析开挖过程中围岩损伤演化,获得了损伤变量与围岩材料参数之间的关系,提出了围岩力学参数的预测方法。通过岩体破坏机理、围岩损伤应力影响范围以及影响围岩稳定性的各个因素综合研究,建立了卸荷状态下的围岩损伤本构关系和基于能量耗散的损伤本构模型。基于一般弹塑性数值分析原理,建立了考虑围岩参数劣化过程的隧道围岩损伤演化分析方法,分析了开挖应力状态下隧道围岩的弹塑性损伤演化机理。建立了基于经验公式和基于围岩渐进性破坏理论的公路隧道围岩压力演化趋势及预测模型,提出了公路隧道围岩压力演化趋势的预测方法。     

变参数混沌时间序列的神经网络滚动预测研究

神经网络适合于全局建模预测,在确定性混沌系统时间序列的预测中获得广泛应用.许多混沌系统由于参数的慢变导致系统的动力学特性不断发生变化,全局预测方法很难适用,为此提出一种具有固定时间窗的神经网络滚动预测算法.对典型变参数Henon和Ikeda混沌时间序列的预测结果说明,该算法具有较好的跟踪预测性能.     

基于减法聚类模糊神经网络高速公路混沌控制

研究了基于减法聚类的高速公路混沌系统模糊神经网络控制方法.提出通过数据挖掘技术建立交通流混沌控制器知识库的思想,设计了以密度、上游流量和最大李亚普诺夫指数作为输入,红灯时间作为输出的T-S模糊神经网络混沌控制器.采用减法聚类确定控制器结构提取模糊规则、控制器初始参数;应用模糊神经网络方法对控制器参数进行优化;结合遗传算法对聚类半径进行优化.仿真实验分析了该控制方法的控制效果,证明了该混沌控制方法的有效性.     

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.     

基于混沌高效遗传算法优化SVM的交通量预测

针对交通量预测本身所存在的小样本、非线性和复杂性等特点,利用支持向量机建立了基于RBF核函数的SVM交通量预测模型,采用基于混沌映射和加速遗传算法的混沌高效遗传算法对SVM模型参数C,ε和δ2进行优选,结合某市1978～2008年交通量实测资料进行了仿真验证,与GA-SVM模型和BP神经网络模型的仿真预测结果对比表明:该模型取得了较好的预测效果,可有效应用于城市交通量的预测.     

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.     

堡镇隧道围岩变形的神经网络预测

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经济合理性的重要指标。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。针对宜万铁路堡镇隧道软弱围岩区段施工大变形特点，采用神经网络技术对其变形量进行了预测分析，预测结果经过工程实践检验，具有相对较高的准确性和可靠性，为隧道施工决策提供了有效依据。     

煤矿斜井管片衬砌与可压缩层联合支护的效果

为研究盾构斜井管片衬砌与可压缩层联合支护体系中可压缩层参数对管片衬砌力学性能的影响,以神华新街台格庙矿区主斜井工程为依托,建立考虑管片衬砌与可压缩层之间接触效应和管片整环刚度折减效应的数值计算模型,分析有无可压缩层、不同可压缩层刚度及厚度等因素下管片衬砌内力和变形的分布规律和变化情况;采用相似模型试验对上述问题进行了进一步研究,并对有无可压缩层时管片的极限承载力和破坏形式进行了探讨.研究结果表明:可压缩层刚度越大,管片所受围岩压力越大且分布越不均匀,同时使得管片弯矩减小,轴力增大,当可压缩层模量与围岩模量之比在0.1~0.5之间变化时更为明显;随着可压缩层厚度的增大,管片所受围岩压力依次按不均匀、均匀、不均匀的趋势变化,当可压缩层厚度与管片厚度之比为1.7时围岩压力最小,管片轴力则随可压缩层厚度的增大而减小;可压缩层存在与否对管片变形影响甚微,通过自身的挤密吸收围岩压力且促使应力重分布,从而减小并均匀化传递至管片上的荷载,使得管片内力随外荷载的增长更平缓,量值更小且分布更均匀,并使管片的极限承载力提高了40%;有无可压缩层时管片破坏均经历椭变、椭变加剧、裂缝出现和扩展、失稳破坏的过程,且有可压缩层时管片的破坏更严重.      

不同围岩和埋深条件下隧道围岩位移和应力变化规律分析

采用FLAC3D计算了II～V级围岩在30 m、100 m、200 m、300 m、400 m和500 m埋深下的拱顶沉降和塑性压力,II和III级围岩拱顶沉降(包括开挖面拱顶沉降和最终拱顶沉降)随埋深呈线性增大,IV和V级围岩拱顶沉降随埋深呈非线性快速增大;开挖面拱顶沉降收敛比(开挖面拱顶沉降占最终拱顶沉降的百分比)随埋深增大而减小,随围岩等级降低而减小,表明深埋弱围岩中隧道要趁早支护。围岩塑性压力随埋深增加而增加、随围岩等级降低而增加,表明深埋弱围岩隧道支护结构受到的围岩压力大。最后对围岩应力集中及其影响因素进行了分析。     

变坡条件下浅埋偏压隧道围岩压力解析法

目前浅埋偏压隧道围岩压力主要采用隧规计算方法，而对于左右洞隧道洞门不在同一里程，一侧需要开挖路基边坡，使隧道从自然放坡状态转为邻路基变坡状态的工况，隧规不适用于计算其围岩压力. 依托安徽某高速公路，运用极限平衡原理推导了邻路基变坡条件下浅埋偏压隧道围岩压力解析解. 计算结果表明:由于变坡的存在，深埋侧修正算法计算竖向围岩压力小于规范法，相对误差为15.98%，水平围岩压力保持不变；浅埋侧修正算法计算竖向围岩压力及水平压力均小于规范法，其竖向压力相对误差为24.93%，水平压力相对误差为5.50%，变坡的存在对浅埋侧影响较大；对比围岩竖向及水平偏压率，有变坡围岩偏压率更大；围岩位移、应力及等效应力，有变坡约为无变坡的1～5倍，围岩及结构更加偏于不安全.      

乌鞘岭隧道F7断层区段左线迂回导坑监控量测

兰新复线兰武段乌鞘岭隧道F7断层,为区域性大断层,地应力高。施工过程中,围岩变形达1 m以上,初期支护出现多处变形侵限及坍塌事故。为保证隧道的正常施工,掌握围岩动态和支护结构的工作状态,及时优化、更改预设计,在左线迂回导坑做试验段,进行了拱顶下沉、水平收敛、锚杆轴力、初支混凝土应力、初支围岩压力、初支钢架应力等多项涉及围岩稳定性及支护合理性参数的跟踪量测,利用量测结果指导正洞设计施工及预见事故和险情,以便及时采取措施,保证了隧道顺利贯通。     

非均质软弱围岩隧道注浆加固圈分布特性

基于随机分布理论和流-固耦合理论, 考虑注浆过程中围岩物性参数的动态变化和浆液黏度时变性, 推导了流-固耦合作用下非均质软弱围岩的浆液扩散方程, 并运用多场耦合软件COMSOL Multiphysics建立了小导管注浆浆液在非均质软弱围岩中的扩散模型, 系统研究了注浆参数与小导管布设等对浆液扩散与注浆加固圈形成的影响。研究结果表明: 浆液在非均质软弱围岩内以类椭圆形向四周扩散, 扩散形态随注浆压力、注浆时间与围岩参数等动态变化而不断变化, 最终趋于稳定; 在注浆过程中, 增大注浆压力和延长注浆时间在一定程度上可提高浆液的渗透能力并改善围岩的渗透性, 而适当的增大小导管布设长度或减小导管布设角度有利于注浆加固圈的形成; 为达到最优注浆效果, 洞头山隧道小导管预注浆加固压力宜设为1 MPa, 注浆时间宜控制在400 s, 小导管布设角度不宜小于30°, 布设长度应大于2.5 m; 经现场监测验证, 隧道围岩28 d抗压强度提高至2 MPa, 围岩渗透系数降至10-5 cm·s-1, 后续台阶法施工开挖拱顶沉降均小于3 cm, 围岩整体性和连续性得了显著提高。      

主应力方向对软岩隧道稳定性影响的试验研究

为探明高地应力场主应力方向对软岩隧道围岩稳定性的影响规律,采用自主研发的"隧道三维应力场模拟试验系统"开展了大型三维地质力学模型试验,研究了最大水平主应力与隧道轴线平行和垂直两种工况下软岩隧道的围岩稳定性.研究结果表明:最大水平主应力与隧道轴线平行时,拱顶沉降和拱脚收敛的最终值分别为-0.221 m和-0.454 m,拱顶、左拱脚、右拱脚和仰拱处的围岩压力分别为0.478、0.361、0.416 MPa和0.261 MPa;最大水平主应力与隧道轴线垂直时,拱顶沉降和拱脚收敛的最终值分别为-0.309 m和-0.548 m,拱顶、左拱脚、右拱脚和仰拱处的围岩压力分别为0.579、0.652、0.593 MPa和0.327 MPa;两种工况下,围岩压力的最小值均出现在仰拱处、最大值均出现在墙脚处,围岩的径向应变增量均为拉应变增量,切向应变增量均为压应变增量,说明隧道开挖导致洞周围岩径向应力减小、切向应力集中.      

隧道水平围岩压力计算方法(英文)

分析了采用中隔壁法施工时隧道中隔壁的变形特性,研究了中隔壁变形和水平荷载之间的内在关系,提出了一种新的隧道水平围岩压力计算方法。采用结构力学分析理论,建立了中隔壁变形和水平围岩压力之间的关系,利用中隔壁变形监测数据,得到水平围岩压力。基于天恒山土质浅埋隧道Ⅴ级围岩,采用谢家烋法计算的水平围岩压力为88～145kPa,采用新算法计算的水平围岩压力为110kPa。其中,当围岩摩擦角为45°时,采用谢家烋法计算的水平围岩压力为115kPa,与采用新算法计算的水平围岩压力接近,两者相差5kPa,验证了新算法的可行性。     

基于连续介质模型的海底隧道支护结构受力特征

在含水地层中开挖隧道,地下水的存在一方面会影响隧道周边地层的力学参数,另一方面也会在围岩中产生渗流体积力,进而影响地层的应力和位移．对于埋深较浅而水压力较高的海底隧道而言,支护结构除承受围岩压力外,还要承受很高的水压力．支护结构的受力特征受隧道围岩和支护结构间接触面剪应力、隧道项板厚度、水深、围岩侧压力系数以及支护结构的厚度和刚度等因素的影响,而经典隧道支护结构内力弹塑性解假设的边界条件与实际情况相差很大．文中阐述了弹性力学应力函数法推导支护结构内力的解析解,并采用数值分析方法研究了海底隧道支护结构的受力特征．通过FLAC3D程序验算了厦门翔安海底隧道V级围岩海域段支护结构的内力,比较分析了断面形状对支护结构受力的影响．     

偏压浅埋隧道洞口施工技术探讨

偏压浅埋隧道由于施工工序的复杂性和围岩应力分布不均匀性,施工技术难度较大。为保证施工工期和施工安全,采用进洞口围岩预加固、台阶法预留核心土开挖、洞内围岩超前加固等技术,实现了安全进洞,节约了项目开支。