基于Bayes-LSTM的公路隧道围岩变形预测方法研究

在公路隧道施工过程中,围岩的稳定性对隧道施工的影响较大。因此公路隧道围岩变形的监控量测与准确预测是保障隧道施工安全的关键。针对当前隧道围岩变形的预测精度较低以及泛化能力较差等问题,该文提出一种基于贝叶斯（Bayes）优化长短期记忆网络（LSTM）的方法,该方法首先对拱顶沉降和周边收敛的原始监测数据进行预处理,而后构建公路隧道拱顶沉降与周边收敛的初始LSTM模型,并利用Bayes优化模型中的超参数,最终得出预测结果。利用该模型对某公路隧道拱顶沉降和周边收敛进行预测,将预测结果以均方根误差为评价指标与神经网络（CNN）和支持向量回归（SVR）进行对比。预测拱顶沉降时,Bayes-LSTM模型的平均预测精度相较于CNN与SVR模型分别提高了1.0与1.26;预测周边收敛时,Bayes-LSTM模型平均精度相较于CNN与SVR分别提高了0.3与0.32。表明Bayes-LSTM模型的预测精度较高,同时其能在训练模型过程中对历史信息进行判断和取舍,极大地提高了时序数据处理的效率,为公路隧道围岩变形预测提供了新的思路和探索。     

樊屯隧道施工监控测量及数据模拟分析

隧道的施工监控测量对保证工程质量与安全具有重要意义。在建兴高速樊屯隧道施工过程中，对地表沉降、拱顶下沉、围岩收敛等进行了监控测量。介绍了樊屯隧道施工监控测量的内容与方法，并对监测数据进行了模拟分析。结果表明，隧道的地表沉降、拱顶下沉、围岩收敛在隧道施工后的15 d 里变形迅速，在随后一个月逐渐趋于稳定；对观测数据所建立的回归分析模型具有较大的判定系数 R2，模型具有较好的稳定性与预测能力。     

宴家隧道围岩收敛灰色系统预测模型

通过分析隧道围岩的收敛变形特征,基于宴家隧道典型断面开挖过程中的实测围岩收敛变形数据,建立了宴家隧道围岩收敛变形预测GM(l,l)灰色模型。结果表明:采用GM(l,l)灰色系统模型能较好地反映围岩收敛短期数据的变化规律,是对围岩收敛进行短期预测的一种有效方法。当添加实测的新数据,实时更新GM(1,1)模型后,可以提高运用GM(l,l)灰色系统模型预测围岩变形预测的时效性及预测精度,从而成为预测围岩变形的一种更为有效的方法。     

下穿既有电缆隧道的地铁暗挖隧道稳定性研究

以北京地铁10号线二期终-火区间地铁暗挖隧道下穿2条电缆隧道工程为背景,通过地铁暗挖隧道施工的全程动态数值模拟,并基于现场初期支护收敛监测结果进行对比分析,研究砂卵石地层条件下地铁暗挖隧道初期支护收敛变形特点。结果表明： 1）地表最大沉降为6.46 mm,地铁隧道数值模拟得到的最大收敛值为7.10 mm,实测最大收敛值为6.77 mm,地铁隧道初期支护变形控制在合理、安全的范围内; 2）减小钢拱架间距和全断面注浆这2种技术措施对于提高地铁隧道初期支护及围岩的稳定性效果显著; 3）先施工的右线隧道对周边环境引起的损伤大,后施工的左线隧道对周边环境引起的损伤小; 4）先施工的隧道应设计更高的初期支护强度、全断面注浆等技术措施来保证隧道衬砌及围岩的稳定。     

线性一非线性GM模型在地下工程围岩变形模拟预测中的应用

灰色系统理论在岩土工程领域的许多方面已得到广泛的应用，并取得了一系列成果，但在地下工程中的应用成果尚少。具体应用实践表明，线性DGM（2，1）模型、非线性Verhulst模型模拟预测地下工程围岩变形比一般回归分析效果好。DGM（2，1）和Verhulst模型不仅具有较高的精度，而且可方便地预测出围岩变形的最终位移，为地下工程信息化设计、施工提供更加准确的信息。     

雪峰山公路隧道风机洞室围岩稳定性研究

雪峰山公路隧道中的通风洞室结构复杂，洞室断面跨度较大、间距较小，因此，设计与施工过程的围岩安全性与稳定性是工程设计施工的关键，有必要采取有效的数值计算方法和计算模型，对洞室群进行详细的数值模拟分析。在地应力反演结果的基础上，应用国际通用程序三维快速拉格朗日分析（FLAC-3D）对风机洞室在不同围岩力学参数下的力学行为进行数值模拟，得到了洞室围岩的应力、位移和破损区的分布规律，研究成果对工程具有重要的指导意义。     

小净距公路隧道模型试验研究

通过对福建三福高速公路两小净距公路隧道施工的相似模拟试验研究,得到了小净距公路隧道在相似模拟开挖中的位移规律和隧道围岩最终位移,可为国内外公路隧道及地下工程设计施工人员提供工程实例及参考。     

单洞4车道公路隧道开挖模型试验研究

通过对某单洞4车道公路隧道在2种不同围岩条件下3种开挖方案的相似模型实验研究，得到了4车道公路隧道在相似模拟开挖中的位移规律和隧道围岩最终位移，并对依托工程隧道施工进行了指导。     

基于系统识别方法的隧道围岩参数反演分析

隧道围岩参数是判断隧道围岩及衬砌稳定性的重要手段,是隧道安全预警系统的重要组成部分.对于采用新奥法施工的隧道,通过对围岩收敛进行实时监控,并利用有限元软件ANSYS建立隧道开挖过程收敛变形的正演模型,得到了围岩收敛的数值解,在此基础上根据系统识别理论建立了隧道围岩参数反演分析方法,并结合工程实例反演得到了围岩参数.研究...     

小净距公路隧道模型试验研究

通过对福建三福高速公路两小净距公路隧道施工的相似模拟试验研究，得到了小净距公路隧道在相似模拟开挖中的位移规律和隧道围岩最终位移，可为国内外公路隧道及地下工程设计施工人员提供工程实例及参考。     

浅析公路隧道围岩分级的工程作用与意义

随着国家公路交通建设的飞速发展,公路隧道建设需求随之加大,尤其西部开发进一步有力拉动公路建设项目的加速实施,大批公路隧道建设项目被列入了基础设施建设规划。公路隧道建设工程需要面对众多山岭重丘区地带,所处地理地质环境条件复杂,无疑将增加公路隧道勘察、设计及施工难度。作为指导隧道设计、施工的基础标准——隧道围岩分级在隧道建设中决定其设计质量的高低及隧道施工的成败。文章结合工程实际,浅显分析了隧道围岩分级在公路隧道建设中的工程作用与意义,供同行参考。     

基于OWA-BP神经网络的公路隧道施工风险评估

为了科学评估公路隧道的施工风险,以4M1E原理为基础,构建了公路隧道施工风险评价指标体系。运用OWA算子确定了客观权重,结合BP神经网络构建了公路隧道施工风险评价模型。该评估模型在一定程度上削弱了个别极端数据对结果的影响,在复杂系统及非线性问题上具有一定优势。运用该模型对公路隧道施工风险评估进行模拟,并结合实际案例分析,得出模拟情况与实际情况相一致的结论,验证了该模型在公路隧道施工风险评估过程中的科学性。     

公路隧道施工变形监测精度要求探讨

隧道周边收敛和拱顶下沉监测是判断围岩支护效果、二次衬砌施作时间、隧道动态信息化设计与施工以及保证隧道施工安全的重要措施。现有JTG F60-2009《公路隧道施工技术规范》对隧道周边收敛和拱顶下沉监测的精度要求为0.1 mm,明显高于铁路隧道施工和基坑工程变形监测0.5~1.0 mm的精度要求,且公路隧道的实际监测精度很难达到规范规定的精度要求。总结现有公路隧道、铁路隧道和其他规范的具体监测内容和要求,结合现有隧道施工监测仪器的精度技术指标,参照隧道设计规范规定的预留变形量、隧道施工阶段变形监测统计结果和基坑工程监测规范的精度要求等,建议将公路隧道周边收敛和拱顶下沉监测的精度要求修改为0.5~1.0 mm。0.5~1.0 mm的监测精度要求可以保证公路隧道的施工安全,促进高精度全站仪等非接触量测方法和仪器在公路隧道施工变形监测中的应用和推广,提高公路隧道施工变形的监测效率,避免因达不到JTG F60-2009《公路隧道施工技术规范》规定的监测精度要求而引发的监测数据造假现象。     

基于围岩亚级分级的浅埋偏压隧道初期支护优化方法研究

现行公路隧道岩质围岩分级方法采用岩石坚硬程度、岩体完整程度等常规的指标,且分级结果跨度较大,不能满足工程需要。在实际工程中,许多公路隧道会受到浅埋和偏压的影响。依托广西南宁玉象隧道,考虑采用埋深和偏压两个指标,用数值模拟的方法,根据隧道开挖后毛洞的自稳性对围岩进行亚级分级,在此基础上对不同亚级提出对应的初期支护方案。结果表明,该隧道围岩级别可以再分为3个亚级,研究结果对类似受到浅埋偏压影响隧道的初期支护设计和施工具有参考意义。     

考虑围岩蠕变效应的隧道开挖变形分析

软弱隧道围岩无论在室内试验研究还是在实际工程中都表明其变形具有蠕变特性,容易造成围岩较大变形而使围岩失稳。本文依托张涿高速东马各庄隧道,对隧道开挖后围岩变形进行现场监测及分析,利用有限元软件采用西原正夫蠕变模型对隧道开挖过程进行数值模拟分析,并将现场实际量测值与数值计算数据进行比较,为隧道二衬设计时间的确定和施工过程的安全可靠性提供科学依据。     

软岩隧道围岩位移预测模型的优选研究

利用三种围岩位移预测模型：GM（1,1）模型、非线性回归模型及单调型系列双向差分模型在软岩隧道中应用进行了比较,优选出适合于软岩隧道的围岩位移预测模型。     

七官场隧道偏压段围岩稳定及初期支护结构数值模拟计算研究

偏压是山岭隧道施工中较为常见的一种现象,为了确保偏压段隧道施工过程中隧道衬砌结构、洞周围岩和边仰坡等结构的稳定,采用地层-结构法对偏压隧道围岩稳定性和初期支护结构安全系数进行数值模拟计算。结果表明:在施工过程中隧道偏压段围岩收敛变形、喷混凝土及钢架支护安全系数和锚杆锚固效果与现行公路相关隧道设计规范对比,偏压段隧道设计支护参数相对偏弱,并采取相应的加强措施对偏压段支护参数进行动态调整,确保偏压隧道施工的安全。     

公路隧道开挖围岩稳定性数值模拟研究

公路隧道施工中控制隧道围岩在开挖后的变形,避免发生过大变形与破坏,为隧道二次衬砌争取时间是隧道施工中的关键问题。本文采用有限元数值模拟方法,模拟分析某一公路隧道的施工开挖过程,研究在不同的工况条件下,隧道围岩的稳定性,根据分析结果为隧道施工选择了合理的开挖施工方法,隧道典型断面的监测结果表明采用的施工方法能够满足开挖施工的安全及进度要求。     

RBF神经网络在隧道围岩变形预测中的应用

在预测隧道围岩变形的过程中,运用神经网络的方法,建立非线性的预测模型,结合张涿高速公路林里隧道的变形实测数据,借助MATLAB 7.1平台,模拟了隧道围岩的变形过程;实验结果表明：RBF神经网络方法在隧道围岩变形的预测中,具有运算速度快,预测精度高,模型稳定可靠的特点,在隧道施工过程中,能够有效的辅助施工控制,提供预测报告。     

不同应力场软弱围岩隧道施工力学特征的数值分析

岩体内部的初始应力及隧道开挖后的围岩应力是隧道工程的关键影响因素,为了更全面地了解不同应力场软弱围岩公路隧道施工的力学特征,建立有效的有限元模型,采用不同加载方式,模拟不同应力场,对软弱围岩公路隧道施工过程中隧道围岩位移和应力变化特征及其影响范围进行了详细分析,并对衬砌结构的受力特征进行深入研究.结果表明:不同应力场决定了隧道施工过程中围岩塑性区的大小和位置,这也就决定了隧道施工中重点监控的位置;在不同应力场隧道开挖完成后,拱上20 m水平面围岩竖向位移、拱上中心线围岩竖向位移及仰拱底围岩竖向位移随着侧压力系数的减小而明显增大,拱腰处围岩水平位移则随着侧压力系数的减小而明显减小;应力场对衬砌结构的内力影响很大.