基于PCA-改进RBF神经网络模型的铁路隧道突水风险评价

为了准确预测铁路隧道突水风险等级,降低隧道施工过程中的突水灾害风险,结合相关规范,在调研分析影响隧道突水灾害的风险因素集的基础上遴选13个因素构建评价指标体系。利用主成分分析法对突水风险评价指标提取主成分并实现降维,模糊C-均值聚类算法计算RBF神经网络的中心,梯度下降法修正权值和方差,并将分析后得到的主成分作为改进RBF神经网络评价模型输入向量,建立了基于PCA-改进RBF神经网络铁路隧道突水风险评价模型。最后结合天秀山隧道对该模型预测效果进行验证,评价结果与实际情况相符。实例研究表明:该模型合理可操作,相比于其他方法准确率更高、训练更快、均方误差更小,为类似铁路隧道预防突水灾害事故提供了一种新的途径和借鉴。     

基于可变模糊集理论的铁路隧道塌方风险评价

为准确预测铁路隧道塌方风险等级,避免塌方事故的发生,建立铁路隧道塌方风险评价可变模糊集理论模型.从工程地质、勘察设计、施工技术与管理3方面分析隧道塌方的风险因素,建立共10个2级评价指标的铁路隧道塌方风险评价指标体系,分别运用改进G2法和改进CRITIC法对评价指标进行主、客观赋权,运用博弈论组合赋权法对权重分配结果进行优化,通过可变模糊评价法结合岩山隧道工程实例验证评价模型可行性.研究结果表明:岩山隧道各区段塌方风险等级均在2级与3级之间,隧道整体风险在中等风险与高等风险之间,评价结果与工程实际情况吻合,说明该模型在铁路隧道塌方风险评价具有一定适用性.     

基于组合赋权-未确知测度理论的地铁隧道围岩质量评价

为了合理确定地铁隧道围岩质量等级,引入未确知测度理论建立了地铁隧道围岩质量评价模型,并选取岩石饱和单轴抗压强度、变形模量、质量指标、地下水、岩体抗剪强度、结构面摩擦系数等6项指标作为未确知测度模型的判别指标。以杭州地铁1号线为例,构造各指标的未确知测度函数,同时利用粗糙集优化层次分析法和改进的熵值法确定各指标的组合权重,依照置信度识别准则对围岩质量等级进行识别,并对其危险性程度进行排序,最后得出围岩质量分级的评价结果。将围岩质量分级的评价结果与现场评价和云模型评价结果进行对比分析,评价结果基本符合实际情况。研究表明,该方法评价过程合理、结果可靠,为地铁隧道围岩质量评价提供了一种新思维。     

基于博弈论-可拓云模型的隧道围岩稳定性评价

围岩稳定性评价是隧道施工中需要解决的重要问题。针对隧道围岩稳定性评价的多指标性和不相容性,将博弈论与主客观赋权法相融合,结合云模型理论对可拓理论进行改进,建立隧道围岩稳定性评价的博弈论—可拓云模型。以某隧道3种围岩地段为例,选取岩体完整性、单轴抗压强度、结构面平均间距等6个因素为评价指标,利用物元理论构造物元,运用云模型确定各类别等级的正态云关联度,将博弈论用于赋权得到组合权重,将各类别等级的关联度与组合权重相结合,从而得到等级特征值,并通过等级概念云图确定隧道围岩稳定性等级,经与既有方法进行对比,验证模型的可靠性。将该模型进一步应用于京广铁路大瑶山隧道试验洞段中,结果表明:该模型评价结果与工程实际相符,考虑传统经典域中各指标的模糊性与随机性,避免隶属于单一等级的弊端,并计算出不同等级的概率,为围岩稳定性评价提供一种科学合理的参考方法。     

基于突变理论的岩溶隧道拱顶安全厚度分析与失稳预测

为解决岩溶地区隧道安全施工的问题,在突变理论基础上,对岩溶隧道顶板安全厚度及稳定性问题进行研究.基于弹性梁模型,综合考虑围岩自重和隧道坡度等因素,建立隧道拱顶突变失稳的判别方程,得到岩溶隧道顶板安全厚度的计算公式,并分析相关因素对顶板安全厚度的影响规律.在此基础上,进一步提出隧道拱顶失稳预测方法,并结合工程实例进行验证.研究结果表明:溶腔水压力、溶腔大小、围岩弹模对拱顶安全有着重要影响;基于突变理论得到的岩溶隧道顶板安全厚度计算方法在实际工程应用中具备可行性与较高的准确性,建立的顶板失稳预测模型能有效预测岩溶隧道拱顶失稳时间.     

基于量测数据频率分布的隧道变形分析与预测方法

目前隧道围岩主要通过建立本构模型，利用理想化力学模型对其变形进行分析与预测。但影响围岩变形的变量较多，存在一定随机性，其定量分析和预测结果准确性依赖于本构模型与实际围岩匹配程度，工程实用性较差。围岩量测数据是在各种变量作用下围岩变形行为最为宏观和客观的表现，其变形因素和结果应满足一定的概率分布规律。本文以张吉怀铁路新华山隧道为背景，介绍通过既有量测数据的分布频率预测围岩变形原理及方法，从概率角度对围岩变形行为进行分析，以概率形式预测变形趋势，实用性较强。     

深长隧道涌水量预测影响因素评价分析

隧道涌水不但与施工条件和隧道特征有关,而且受到水文地质条件的影响,对影响隧道涌水的主要因素的遴选和分析是准确进行隧道涌水量预测的前提。对我国深长隧道地质与水文地质条件进行详细分析,采用层次分析法建立深长隧道涌水量影响因素评价模型,定量确定了各因素的权重。研究结果表明:地层岩性、岩层富水性、地下水类型、地质构造、地形地貌和年均降水量是影响深长隧道涌水量的关键因素。本文分析结果为深长隧道涌水量预测分析提供了科学依据。     

沪昆客专姚家隧道施工监测中拱顶下沉量的时间序列分析及预测

沪昆客运专线姚家隧道采用新奥法施工,施工位移监测对于评价围岩稳定性和支护结构合理性起着重要作用,但监测数据具有离散性,测量误差具有随机性.将隧道拱顶下沉数据序列视为随机过程,应用时间序列分析方法,建立自回归模型,对姚家隧道拱顶下沉监测数据进行拟合分析,利用 Matlab 软件中有关时间序列函数编制计算程序,运用有理函数判断围岩的稳定性.应用所建立的模型对拱顶下沉量进行10 d的预报,预测数据与实测数据符合较好.通过对观测沉降数据序列动态建模,并依据预测数据和围岩支护变形管理规定动态指导隧道施工和防护,有利于提高隧道施工安全.     

基于模糊综合评判法的寒区铁路隧道冻害评价体系研究

寒区隧道冻害严重影响运营安全,冻害防治是寒区隧道研究的焦点问题之一。目前寒区隧道冻害防治大多参考既有隧道,以经验为主,缺乏理论基础,也未形成系统的规范性设计条文。鉴于此,在东北三省和内蒙古等地区122座寒区隧道冻害资料基础上,以温度条件、水文条件、围岩条件和工程措施这4个基本影响因素为准则层,采用模糊综合评判法建立评判模型,并利用层次分析法对各因素的权重进行计算,从而建立寒区铁路隧道冻害评价体系,最后以杀虎口隧道为例进行分析验证。研究结果表明:该寒区铁路隧道冻害评价体系能有效识别冻害的主要影响因素,实现从定性分析到定量指标计算的过程,避免工程类比法施工的盲目性,有利于提高冻害整治措施制定的科学性,为寒区隧道冻害防治的规范化提供参考。     

地铁盾构隧道结构安全评估方法研究

地铁盾构隧道服役环境十分复杂,在外界各种环境条件的影响下,其结构安全性会不断发展变化。目前,上海轨道交通盾构隧道维护工作中,以单项指标判定盾构隧道的安全性,存在一定的局限性,需要一个评价指标体系和能够统合所有会影响盾构隧道结构安全性因素的综合评价方法。按照评价指标选取原则,确定了影响地铁盾构隧道结构安全性的各类主要因素,确立了适合地铁盾构隧道结构安全性指标的评价标准,建立了修正的模糊综合评价法。采用该方法对上海轨道交通1号线某上行区间单圆盾构隧道结构安全性进行了综合评价分析。     

长大公路隧道运营安全综合评价研究

为提升长大公路隧道安全运营潜势,根据隧道运营环境特点,提出分段评价思想,运用Delphi法建立了隧道各区段运营安全综合评价指标体系,运用乘积标度法分别确定了各指标权重;根据模糊综合评价理论,提出了适用于长大公路隧道的主、客观相结合,定量分析为主的综合评价方法,并且建立了基于评价结果的响应机制。最后,通过某特长隧道的实践验证,表明该综合评价方法能够真实地反映出隧道运营安全态势,而建立的响应机制也能合理地评判评价结果。     

基于Hoek-Brown模型的铁路隧道围岩分级研究

铁路是一种典型的带状交通工程,山区铁路往往穿越多种复杂的地质条件,地质勘察工作量大。为基于常规的地质调查,快速分析出沿线岩层的物理力学参数和围岩分级结果,基于Hoek-Brown强度准则,对岩体宏观物理力学参数进行反演预测,建立基于常规调查和室内试验的围岩宏观力学参数分级模型。同时,采用C#编制岩体宏观力学参数估算软件,应用该软件可以便捷地对岩体的多项宏观物理力学参数进行分析。通过模型各参数的敏感性分析,发现GSI的取值是影响隧道围岩物理力学参数的关键性指标,并重点对道扎子隧道围岩的宏观物理力学参数进行取值研究,基于分析结果对道扎子隧道混合岩地层的围岩进行快速分级,有效地指导工程设计。     

IPP-PNN模型在川藏铁路深埋长大隧道岩爆预测中的应用

为了准确预测在高地应力、高地温铁路隧道中的岩爆灾害,以川藏铁路前期拉林段的重要隧道节点工程为研究背景,系统、全面地总结应力水平、埋深、温度、围岩岩性及地质构造、岩体系统刚度等影响因素对川藏铁路深埋长大隧道岩爆的孕育作用,重点分析高地应力和高地温对岩爆发生的影响相关性。构建川藏铁路深埋长大隧道岩爆预测指标体系,测试并量化岩体岩爆的倾向性指标。由于各影响因素与岩爆的非线性关系,选用能充分提取数据信息、处理多因素复杂非线性问题的改进投影寻踪(Improved Projection Pursuit,IPP)评价模型对川藏铁路拉林段典型高地应力、高地温深埋长大隧道桑珠岭隧道在施工期发生的岩爆问题做初步评价,并引入密度函数估计和贝叶斯最小风险准则,将IPP模型和概率神经网络(Probabilistic Neural Networks,PNN)模型相结合,实现对岩爆等级的聚类划分。研究结果表明：根据岩爆等级预测结果可知IPP-PNN模型预测结果相比于传统PP-PNN模型和GSA-PP模型其准确度更高,在对桑珠岭隧道11～19号隧道路段的岩爆预测中,岩爆预测等级与实测等级相符合程度由66.67%和77...     

超深埋特长隧道穿越断层破碎带施工风险研究

在详细分析断层破碎带隧道围岩稳定性影响因素的基础上,综合断层特征信息,采用层次分析法建立断层破碎带的施工风险评价指标体系。计算各指标的相对权重,同时制定各指标的分级标准,进行模糊综合评价。引入工程实例对评价方法进行验证,结果与实际情况较为吻合,说明模糊综合评判指标体系是有效的。     

基于模糊层次分析法的跨坐式单轨交通设备模式安全评估研究

采用模糊层次分析法对跨坐式单轨交通设备模式的安全性进行研究,结合跨坐式单轨交通设备模式的特点,建立了包括车辆、道岔、轨道梁等3个系统共计13个指标的多因素多级指标评价体系;利用层次分析法构造递阶层次安全评估模型,确定各层评价因素相对权重;应用模糊综合评价法对安全状况进行评估。重庆市跨坐式单轨交通3号线实例分析结果显示跨坐式单轨交通设备模式综合安全状况等级为"良好"。由计算所得指标权重可知,道岔是影响单轨交通设备安全性的首要因素,其次是车辆,最后是轨道梁。评价结果及影响因素排序可为控制跨坐式单轨交通事故及制定有效措施提供依据。     

基于多层次灰色评价法的铁路危险货物办理站运输安全综合评价

针对铁路危险货物办理站安全性评价指标多,且多为定性评价,提出将多层次灰色评价法应用于铁路危险货物办理站运输的安全评价中。首先通过对铁路危险货物运输影响因素的分析,建立了评价指标体系。同时在确定各指标的权重中,利用层次分析法和熵权法两者相结合求得权值。然后应用灰色评价原理,对各指标进行评价,并在此基础上得出综合评价结果。     

考虑相关性的铁路隧道围岩概率分级方法研究

研究目的:以现行《铁路隧道设计规范》(TB10003—2005)围岩分级方法为基础,将概率分析原理引入铁路隧道围岩分级工作中,并对分级指标相关性进行研究,建立考虑围岩分级指标相关性的、定量分析铁路隧道围岩等级的概率模型,为铁路隧道勘察、设计及施工提供参考。研究结论:通过采用考虑相关性的铁路隧道围岩概率分级模型对石太客运专线南梁隧道、太行山隧道部分里程的围岩进行分级计算,并将计算结果与围岩实际开挖情况对比;结果表明,考虑相关性的铁路隧道围岩概率分级方法预测结果与实际开挖情况吻合,比较客观地反映了隧道围岩实际情况,是铁路隧道围岩分级的一种有效方法。     

基于地表沉降控制标准的隧道施工安全评估

研究目的:为评价浏阳河隧道施工下地表沉降的安全性,本文从围岩稳定、经验公式和相关规范角度探讨地表变形控制标准,进而建立三台阶工法和双侧壁导坑工法下的三维仿真模型,并同现场监测做对比分析。研究结论:浅埋隧道比深埋隧道的地表沉降控制标准更严格;围岩越坚硬,跨度、边墙高度越小,则允许的地表沉降越小,反之则越大;允许的沉降控制标准主要影响因素是围岩自身条件,其次是隧道的跨度;三台阶法和双侧导坑均能满足地表沉降安全性,考虑到工期的要求采用了三台阶法施工;现场监测结果比数值模拟的要小。     

基于欧式距离的地铁隧道围岩韧性评估

为进一步认识地铁隧道围岩的工程属性,结合韧性理论,提出地铁隧道围岩韧性的概念。构建地铁隧道围岩韧性的评估模型,引入欧式距离,对围岩韧性直观量化,并采用主客观结合的"二级赋权"方式对评估指标进行赋权。通过对围岩干扰前后各影响因素的归纳,从岩体性质、现场施工和设计方案3个影响方面出发,确定了8个围岩韧性评估指标。以南宁市某地铁车站为工程背景,对车站下5处隧道围岩进行韧性评估。编号1～5的5处隧道围岩韧性等级分别是2.57级, 2.87级, 2.62级, 2.28级和2.47级。评估结果显示同一地层的5处隧道围岩,尽管岩体的结构特征和地质特征相同,抗干扰、维持围岩平衡的能力也存在差别。基于欧式距离的地铁隧道围岩韧性的评估结果与工程实际情况相符,为地铁隧道围岩韧性评估提供新方法,并可根据每个评估指标对最终韧性等级结果的影响程度,采取有针对性的保护措施。     

隧道施工进度及成本动态预测与控制研究

研究目的:隧道地质及施工的随机、模糊、不确定性,导致在施工过程中实际施工进度及成本动态可变,加大其控制难度。如何综合其影响因素动态预测与控制隧道施工进度及成本仍需进一步研究。研究结论:(1)以隧道正洞里程为主轴线,选取各围岩级别下的月进尺及对应单延米成本、围岩级别变更概率、各风险事故统计参数(不同风险等级下的发生概率、处理时间及成本)等为随机变量,蒙特卡洛模拟构建隧道施工进度及成本的函数关系模型;(2)在此基础上,建立隧道动态控制评价指标及评价标准,为工程管理人员全面、及时掌握实际施工状态,快速、准确调整隧道施工进度及成本计划,提供一种更科学的决策手段;(3)通过对某双线隧道进行实证研究,验证该模型的实用性与可行性,其理论方法可供同类工程借鉴。关键词:蒙特卡洛模拟;进度;成本;动态预测;动态控制