基于灰色-马尔可夫链的隧道围岩变形预测研究

隧道工程施工中,围岩变形是一种常见的工程问题,当变形量达到一定数值时,会影响工程质量,给施工人员带来安全隐患,延误工期.因此,隧道围岩变形预测是保证施工安全,以及工程质量的重要措施.隧道围岩的变形在受到地质构造、地层岩性、应力场、地下水、开挖方式等多种因素的综合影响下,具有时间序列的单调增长性和随机性的特点,针对该特征,将灰色模型预测方法和马尔可夫链概率转移方法结合起来,建立灰色-马尔可夫链模型对围岩的变形进行预测.该预测方法是利用GM(1,1)模型的预测数列增长的特点,来预测围岩变形的宏观发展趋势,在此基础上应用马尔可夫链确定位移时序的状态转移概率矩阵,通过对状态的划分、实测值与灰色拟合值的绝对误差及相对误差等指标的分析,对围岩变形的发展趋势进行更为精确的预测.通过两水隧道算例,隧道围岩变形的计算结果与实测值吻合较好,表明所建立的灰色-马尔可夫链模型是正确的,在隧道围岩变形预测中具有广泛推广应用价值.     

基于非齐次指数函数灰色模型的隧道围岩变形预测

准确地测量、预测围岩变形是保证隧道施工安全的重要措施之一。围岩变形具有时间序列的单调增长性和随机性等特点,针对其特点,文章采用常规GM(1,1)模型、齐次指数函数灰色模型、非齐次指数函数灰色模型,对隧道的围岩变形进行了预测与对比分析。结果表明,常规GM(1,1)模型、齐次指数函数灰色模型、非齐次指数函数灰色模型三种模型的中误差分别为7.16%、5.01%、2.99%,最终沉降预测值相对误差分别为-8%、-5.52%、-3.05%。非齐次指数函数灰色模型具有较高的精度,在隧道围岩变形预测中具有广泛推广的应用价值。     

基于多尺度组合核极限学习机模型的隧道围岩变形预测及应用

隧道围岩变形序列具有高度非线性,采用常规方法很难得到满意的预测精度。为了提高隧道围岩变形的预测精度,基于实测变形数据,提出一种隧道围岩变形的多尺度组合核极限学习机预测模型。首先,通过集合经验模态分解技术将实测变形数据分解为多个不同的尺度序列,然后通过组合核极限学习机对各分量序列进行建模预测,最后将预测得到的各分量结果进行组合获得最终的预测值。改进模型中通过径向基函数和多项式核函数线性加权而成组合核函数,运用粒子群算法对核参数和加权系数进行优选,并通过马尔可夫链对模型的预测结果进行了讨论,可以较好地提高隧道围岩变形的预测精度。文章通过大相岭隧道围岩变形预测实例表明:提出的改进模型在单步预测和连续多步预测隧道围岩变形时,都能取得较高精度,对比可得优于贝叶斯正则化BP神经网络,与工程实例监测变形相比处于可接受范围内,具有一定的应用价值。     

基于灰色上、下限理论的土质隧道变形预测分析及安全评价

在隧道变形预测中,灰色模型只能预测隧道变形的总体趋势,而不能反映预测误差带来的波动性,给隧道变形的前期预警带来困难。文章针对灰色理论在土质隧道变形预测中的这一缺陷,提出了灰色上、下限理论方法,通过对灰色模型中存在的预测误差进行处理,定出灰色预测的上、下界限,使模型具有一定的预测宽度,改变了灰色模型关于时序的点预测形式,为隧道变形预警提供了一定的前期准备时间;同时,根据变形控制线与灰色上、下限曲线以及灰色中线的相交形式,对土质隧道变形的安全等级加以划分,从而更为合理地判断土质隧道变形的安全性。     

非等时距灰色预测模型在连拱隧道监测中的应用

针对对门坡连拱隧道采用中导洞上下台阶法施工过程中隧道洞内变形的现场监测信息,采用非等距灰色预测模型对连拱隧道施工过程中隧道围岩的变形趋势进行了预测,并将预测结果与由指数模型和双曲线模型得到的结果进行了对比分析.分析结果和工程实践表明,其预测结果精度高,更接近于实测值,能很好地反映连拱隧道围岩的变形规律.     

双线盾构隧道近接下穿既有隧道结构沉降变形与施工节点控制分析

城市新建地铁隧道穿越引起既有隧道变形的规律是工程领域研究的热点.文章依托某新建盾构隧道近接下穿既有盾构隧道工程,对施工全过程的实测数据进行整理,结合数值模型计算结果,重点分析了新建左、右线依次穿越过程中既有双线隧道沉降变形规律,进一步对阶段受扰动土体稳定性进行分析.结果表明:(1)时间维度上,穿越过程中既有结构竖向变形...     

运用灰色理论预测隧道变形的探讨

隧道变形监测对于隧道的安全有着重要的作用.运用灰色理论GM模型对其变形数据进行预测分析,发现灰色理论对隧道的变形有一定的预测效果,同时了解到不同样本数据其预测精度存在差异.为此,提出使用二次拟合参数法对其进行改进,得出二次拟合参数法对低精度的预测模型有一定的改进效果,而对于较高精度的预测模型效果并不显著.     

山岭隧道围岩流变参数识别及应用研究

依托西康高速公路油房湾小净距隧道工程,对隧道围岩--石灰岩的流变特性进行了试验研究,给出了流变变形特性曲线,建立了能描述油房湾隧道围岩流变变形特征的流变模型.基于流变反演理论,获得了相应模型的弹性性能参数(岩体弹性体积模量、剪切模量和变形模量等)和流变参数及长期弹性模量等.利用反演流变模型及参数,并结合油房湾小净隧道工程地质特点及施工方案进行了三维流变数值模拟分析.结果表明,小净距隧道围岩变形时效特性规律基本符合H-K模型特征,表明基于试验辨识的H-K蠕变模型和反演参数的数值模拟能超前做出科学预测和定量评价,为山岭小间距隧道的设计和施工提供了可靠的参考信息和理论依据.     

等里程间隔GM(1,1)模型在关角隧道6号斜井涌水量预测中的应用

在原始灰色GM(1,1)模型的基础上,通过运用等间距里程序列的分析方法建立模型,并对关角隧道6号斜井的涌水量进行了模拟预测。经检验,预测结果精度较高,对隧道工程涌水量的短期预测具有较大的实用价值。     

大相岭隧道断层破碎带围岩变形的GA-BP神经网络预测技术

断层破碎带围岩变形预测一直是隧道工程信息化施工与管理争论的焦点,迄今没有科学合理的预测方法。在NATM隧道施工中,围岩变形量常作为评判隧道稳定性和支护结构经济合理性的重要指标。隧道变形量是随时间而变化的数列,可以建立实时跟踪预测模型和方法。文章针对雅西高速公路大相岭隧道施工中断层破碎带围岩变形速率大、持续时间长、变形量大等特点,基于BP人工神经网络原理,并引入了遗传算法,通过改进和提高预测精度,建立了预测断层破碎带围岩变形的GA-BP神经网络综合预测模型。经工程实践检验预测结果,具有较高的可靠性和准确性。     

高速公路双连拱隧道施工监控量测及分析

在宜(宾)水(富)高速公路鞋底坡双连拱隧道工程中,由于对隧道围岩变形及地表沉降进行了现场监测与分析研究,获得了隧道各施工阶段的地表沉降、拱顶下沉和周边收敛数据资料,有效地控制了隧道围岩变形,成功地对隧道洞口段的地质灾害进行了动态预测、预报,避免了重大事故的进一步发展。文章介绍了鞋底坡双连拱隧道的监控量测方案、测量结果分析及研究成果,对类似工程具有一定的指导意义和实际应用价值。     

广巴高速某隧道不同岩性围岩变形特征分析

通过对某隧道右线典型断面监控量测数据的回归分析,结合该隧道围岩性状的变化,阐述了泥岩和砂岩两种不同岩性围岩变形随时间变化的基本规律,并建立模型分析了其动态变形特征。根据该隧道围岩具有急剧变形和缓慢变形两个明显阶段的特点,在分析和评价围岩稳定性的基础上,预测了与实测结果基本吻合的二次衬砌的施作时间,并通过ANSYS进行了验证。结果表明,应力对岩体稳定时间的影响与模型稳定时间吻合。     

隧道周边应变与挤压因子法在隧道围岩大变形预测中的应用

挤压性大变形是高地应力区软弱围岩隧道施工中亟待解决的工程难题,其变形量的预测是高地应力环境条件下软弱围岩隧道变形控制的关键。基于此,文章在总结前人研究成果的基础上,首先采用挤压因子法对某软岩隧道挤压性大变形等级进行预测,然后采用隧道周边应变法对挤压性大变形的量值进行预测,并提出了针对性控制措施。预测结果与实际开挖后的监控量测值较为吻合。该预测方法可对同类工程施工变形控制提供借鉴和参考意义。     

隧道工程围岩大变形及预测预报研究

文章在对国内外隧道工程及地下工程已发生的大量围岩大变形实例收集、分析的基础上,讨论了隧道围岩大变形的类型,提出了围岩大变形的预测预报体系,并已在鹧鸪山隧道工程中应用.     

紧邻大型深基坑的地铁隧道沉降预测方法研究

针对紧邻大型深基坑的地铁隧道因其变形影响因素复杂、变形控制严格而难以准确预测其沉降变形的问题,文章引入对小样本、复杂、非线性数据具有优越预测性能的支持向量机理论,并利用蚁群优化算法搜索支持向量机最优参数组合,建立了优化的支持向量机预测模型。应用该模型对南京市地铁1号线某段隧道的预测结果表明,该模型预测精度高,能够准确反映隧道变形趋势,可以满足紧邻大型深基坑地铁隧道沉降预测的要求。     

地震荷载作用下运营隧道的受力性状分析研究

文章为了获得在地震与车辆耦合作用下的隧道结构变形与应力分布情况,建立了三维有限元数值模型进行动力学分析计算.通过计算与分析表明:隧道地铁结构的最大变形值(28.05 mm)发生于地震峰值加速度时刻,其位于隧道的仰拱底部;在地震峰值加速度时刻,隧道结构产生最大的水平向剪应力,这在隧道工程设计中应引起重视.     

龙溪隧道左线试验段围岩大变形成因机制分析

在我国西部山区修建高速公路过程中常选择隧道方案,从而各类特长深埋、复杂地质条件下的隧道工程大量涌现,在施工过程中常出现各种隧道灾害.针对在建的都(江堰)-汶(川)公路龙溪隧道丁程中频繁出现的围岩大变形而导致初期支护侵限现象,基于现场测试资料.采用地质分析法和连续介质力学分析法,准确的获取了左线试验段围岩大变形的主要成因:倾向隧道右侧的软岩地层在高地应力(作用方向近垂直岩层)作用下产生较大变形.     

基于缓冲算子修正的新维无偏灰色模型的洞室围岩位移预测

洞室围岩位移预测是保证施工安全以及工程质量的重要措施。文章针对洞室围岩变形具有时间序列的单调增长性和随机动态性等特征,基于无偏灰色GM(1,1)预测模型的构建理论,引入指数型弱化缓冲算子来消除围岩位移原始数据序列所受的随机干扰,同时结合新信息优先的原理,提出了一种基于缓冲算子修正的新维无偏灰色GM(1,1)模型对围岩位移进行预测并将该模型应用于旁多水利枢纽工程洞室围岩位移时序预测中。结果表明,该模型具有精度高、科学可靠的特点,为洞室围岩位移预测提供了新的途径。     

隧道变形预测的灰色与回归模型对比分析

模型预测法是目前常用的隧道围岩变形预测的方法之一。文章结合广梧高速公路茶林顶隧道工程实例,建立GM（1,1）灰色模型、GM（2,1）灰色模型和双曲函数回归模型分别对隧道围岩变形进行预测,并对各模型的预测情况进行对比分析。结果表明,不论是从短期还是从长期看,GM（1,1）灰色模型都体现了优越的模拟和预测效果,且建立预测模型时不需要大量的统计数据,可应用于工程实际。     

矩形隧道施工引起的地表变形分析

运用有限元数值分析的方法,对宁波市开明街～药行街地下通道工程施工过程中隧道周围的地层变形进行计算预测,将计算结果与现场监测资料进行对比,对大断面矩形隧道施工引起的地表变形规律进行分析,为我国推广矩形隧道掘进提供参考。