灰色-马尔科夫理论在隧道围岩变形预测中的应用

简要介绍灰色模型与马尔科夫链的基本原理与操作步骤,分析GM-MC模型与隧道围岩位移的关系,以此建立隧道围岩拱顶位移的GM(1,1)与GM-MC预测模型。基于工程实例为研究背景,对不同模型下隧道围岩位移的预测预报数据进行对比分析,结果表明,GM-MC预测模型在对围岩位移的预测中优于GM(1,1)模型,并与实测值有较高的吻合度,能满足工程实际需求。     

隧道围岩稳定性改进模糊概率模型及其应用研究

为更加准确有效地判别隧道围岩稳定性,引入RandWPSO-LSSVM(随机权重粒子群算法-最小二乘支持向量机)围岩极限位 移预测模型,对传统模型的隶属函数进行优化,建立围岩稳定性改进模糊概率模型。基于改进模型方法,由围岩位移预测值u、预测 位移标准差、围岩极限位移预测值U 及预测极限位移标准差即可求解隧道围岩稳定概率,并结合8 个工程算例对模型进行验证。 结果表明,改进模型解决了传统模型隶属函数存在的极限位移取值范围不合理的问题,且有效消除了隶属函数线性简化处理导致 的偏差,由其计算的稳定概率与实际情况吻合较好,围岩稳定性评价结果的可靠性更高; 将改进模型应用于实际工程的隧道围岩 稳定性判别中,计算结果能够较好地反映实际工程情况。     

基于改进灰色理论模型的隧道围岩变形预测

应用灰色预测理论方法建立隧道围岩位移预测模型,给出了灰色预测理论的计算步骤和方法,并在此基础上预测得出隧道施工过程中掌子面前方一定范围内的围岩变形值。以武靖高速公路绥通隧道为试验对象,对比分析了预测值、实测值之间位移-时间曲线的关系,并对以上二个值进行交叉验证。验证结果表明,此模型能较好地体现围岩的应力应变变化规律,对位移值的预测精度能满足规范要求,在实际隧道工程围岩稳定性预测中比其它方法具有更大的适用范围。     

改进灰色理论模型在隧道施工控制中的应用

准确预测隧道变形发展趋势和围岩变形规律是保证施工安全的重要措施。由于深埋隧道围岩变形受到工程地质和施工等复杂因素的综合影响,具有位移序列增长的波动性和随机性。针对此特点,以灰色预测理论为基础,采用柯特斯积分公式对传统GM(1,1)预测模型的背景值求解方法进行优化,并依据相对误差平方和最小准则建立了隧道围岩变形预测的灰色模型[NCBC-GM(1,1)]。以隧道围岩变形实测值作为原始数据,用NCBC-GM(1,1)灰色预测模型对隧道围岩变形趋势进行预测,并与采用相同数据样本建模的传统GM(1,1)预测模型和基于背景值构造优化的GM(1,1)预测模型的估计和预测结果进行了对比和综合分析。结果表明,NCBC-GM(1,1)灰色模型的预测计算结果与围岩变形实测值的吻合程度相对较高,比传统GM(1,1)预测计算模型和基于背景值的构造进行优化的GM(1,1)预测计算模型均方根误差分别降低2.66、0.10 mm,平均相对误差分别降低6.76%、0.23%,预测精度高且稳定性强,能为隧道变形趋势的预测和施工控制提供重要依据。     

一种基于地质超前预报的隧道围岩稳定性模糊综合评估方法

工程所处环境及地层赋存条件是十分复杂的,存在着随机性、模糊性、未知性等不定因素,因此对隧道施工过程中的围岩稳定性进行评估、围岩稳定性预警标准隧道变形预测一直是岩土工程中的研究难点,尝试提出了一种基于超前地质预报所获得的相关地质信息所建立的围岩稳定性模糊综合评估方法,能够在预测围岩稳定性方面取得较好的效果。     

隧道围岩粘弹塑性损伤有限元分析的统一模式

利用损伤力学理论，建立了隧道围岩粘弹塑性损伤力学模型，导出了考虑围岩损伤各向异性的流变有奶元分析统一计算公式，完成了能模拟隧道工程施工过程的计算机软件、可地对隧道工程长期稳定性的预测与预报。     

基于自适应模糊推理系统的隧道周边位移预测

在综合分析隧道周边位移影响因素的基础上,采用基于Takagi-Sugeno(T-S)模型的自适应神经模糊推理系统(ANFIS)建立了隧道周边位移预测模型.运用将军山隧道施工监控数据作为学习训练样本和测试样本,通过对预测模型的预测值与实测值进行对比来判断预测模型的稳定性.结果表明:自适应神经模糊推理系统预测隧道周边位移有...     

通渝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。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。根据通渝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BP神经网络的隧道周边位移安全监测模型

针对隧道周边位移安全监测的需要,考虑了施工对周边位移发展的影响,基于改进的BP神经网络建立了隧道周边位移的预测模型,结合茅山隧道工程,用动态建模法进行了模拟预测,结果表明该模型具有预测时间早、预测精度高的优点。     

SPSS软件在隧道围岩监控量测数据分析中的应用

为了保证隧道工程的安全施工,并为围岩稳定性评价提供较为可靠的数据预测,应用数据挖掘软件SPSS对研究区隧道监测断面的数据资料进行了分析得出:隧道围岩接触压力、位移及时间等监测值之间存在着显著的相关关系;通过对隧道围岩各项监测值进行的回归分析,得到了各监测值即围岩压力、位移与监测时间之间的非线性回归方程,在此基础上,对隧道围岩稳定性进行了评价。证实SPSS软件在分析隧道围岩监测数据方面具有较高的预测精度,可用来指导隧道的设计与施工。     

大型地下立交正交下穿段三维有限元数值分析

在大型互通式地下立交工程中,下穿隧道往往都处于整个地下立交工程的最低点,需要设置排水泵房,于是造成了在一定空间范围内的多洞室开挖。下穿隧道及排水泵房的修建不可避免地会对上覆小净距隧道产生影响,本文针对地下立交工程中隧道正交下穿段,以厦门东坪山地下立交工程为背景,采用三维有限元方法对新建下穿隧道的施工过程进行动态模拟,分析下穿段隧道动态开挖时,整个正交下穿段位移和变形的变化规律。计算结果表明：下穿隧道和排水泵房施工时整个下穿段将产生不均匀沉降、不均匀侧移和变形,需要对下穿段隧道和排水泵房所处的围岩进行加固,并在上覆隧道相应处设置防护钢拱架。     

基于变形稳定时间统计的挤压性围岩隧道二次衬砌施作时机研究

为获取挤压性围岩隧道二次衬砌施作时间，使二次衬砌施作可操作性更强，以变形速率限值为基础，对412个挤压性围岩隧道断面变形量测数据进行拟合和统计分析，得出不同变形等级的变形稳定时间范围值和施工期分阶段二次衬砌施作时机预测方法。具体结论为： 1)提出了基于变形速率判据的变形稳定时间预测方法，通过最优指数函数曲线拟合，实现稳定阶段变形量u稳和最终稳定时间t′稳的预测； 2)通过统计分析，确定了不同变形等级、不同跨度条件下变形稳定时间t′稳范围值，用于设计阶段初步拟定二次衬砌施作时机； 3)提出了施工期二次衬砌施作时机分阶段预测方法，根据实测20、30、40 d和稳定时的相对变形，可实现分阶段预测最终变形稳定时间； 4)经实测变形数据检验，采用二次衬砌施作时机分阶段预测方法所得预测结果可被工程所接受； 5)以分阶段变形稳定时间t′稳为判别指标的挤压性围岩隧道二次衬砌施作时机预测方法，可操作性强，能避免以变形速率为判别指标时的操作困扰，可直接服务于工程实践。     

高速公路连拱隧道施工变形预测的GA-SVR智能模型研究

基于连拱隧道支护结构繁多,施工工序复杂,同时由于施工影响,现场监测数据较少且数据误差较大,造成传统方法很难用于连拱隧道的施工变形预测。针对于此,支持向量回归（SVR）算法可以任意精度逼近任意函数,与神经网络相比具有小样本、全局优化和泛化性能好的优点。本文结合铜黄高速公路富溪连拱隧道的施工变形监测,采用遗传算法来优化支持向量回归算法的模型参数,形成GA-SVR算法,建立起了连拱隧道变形预测的GA-SVR智能模型。采用此模型对富溪隧道后继开挖的监测时间点进行变形预测,并与GA-BP模型对比可以看出本文所建立的GA-SVR智能模型具有极高的预测精度,完全可用于连拱隧道施工期的变形预测,也为类似工程提供了借鉴。     

TRT与水平钻探方法在隧道施工超前地质预报中的综合应用研究

水平钻探和TRT两种隧道超前地质预报方法各有其特点,在某新建城际铁路的隧道施工中综合应用这两种方法进行了超前地质预报。通过对该隧道同一洞段两种方法预报结果的对比分析,发现二者的预报结果可以相互映证。TRT法有速度快、成本低、探测范围大与成果可视化的优势,但其预报精度相对较低。水平钻探方法有精度高、可排除水及有害气体的特点,但其有施工困难、作业时间长及费用高的缺点。为保证隧道超前地质预报速度的同时提高预报精度,综合应用上述两种方法可发挥两种方法各自特点,先采用TRT做全洞段大范围预报,对TRT预报中发现的不     

大跨度公路隧道分层法开挖模拟

综合大跨度隧道特点和工程地质条件,对现场隧道的开挖过程进行了数值模拟分析,得到了不同开挖阶段的应力和位移分布情况,探讨了大跨度隧道施工过程控制的关键环节.结果表明,分层法在该级围岩条件下是合理的,而开挖支护方法的选择保证了隧道施工安全.     

基于Fisher判别准则的公路隧道围岩分级评价

该文借鉴Fisher判别理论,建立公路隧道围岩评价模型,以期取得较好的效果。该项研究借助Fisher判别明显的统计优势,综合国内外大量岩体围岩分级指标资料及工程实际,建立了公路隧道围岩识别的Fisher判别分析模型,选用隧道洞室围岩岩石单轴饱和抗压强度σc、节理平均间距d、岩石质量指标RQD、地下水情况W等方面的综合指标作为围岩类别判定的评价因子,以21组公路隧道围岩实测样本数据进行学习训练和检验,并建立了相应的线性判别函数对13组待判隧道围岩类别情况进行了预测,判别结果与实际一致。研究结果表明,FDA模型回判估计误判率为0,交叉确认估计误判率为4.8%,判别性能稳健可靠,对现有评价公路隧道围岩分级方法进行了有效的验证和补充。     

模糊综合评判法在隧道岩体含水性预报中的应用

为了综合利用各种超前地质预报方法,得出一个相对正确的结论,提出应用模糊综合评判法进行超前地质预报。结合工程实例,从建立评判集、因素集、求取各因素的相对权重等方面介绍模糊综合评判法在超前地质预报中的应用。通过工程实际应用,证明该方法是可行的。 关键词： 模糊综合评判法; 隧道; 超前地质预报; 岩体含水性     

连拱隧道中墙稳定性及合理宽度研究

沪蓉西高速公路分岔连拱隧道中墙结构的稳定性及合理宽度确定是设计施工中的首要问题.针对连拱隧道设计采用的整体式直中墙和复合式曲中墙2种结构,建立了不同的三维数值模型,采用三维弹塑性损伤有限元分别进行了研究.分析了不同埋深、不同中墙宽度情况下连拱隧道的稳定性及中墙变形受力情况、损伤区和屈服区分布.研究表明2种中墙内的损伤区和塑性区主要分布在中墙上部和底部,并随埋深增大和中墙宽度减小而增大,该部位是薄弱部位,应重点加固,相同条件下直中墙的受力和稳定性比曲中墙好,设计中应该优先选用直中墙.最后建立了中墙完好宽度与埋深和中墙宽度的多元线性回归预测模型,该模型可以根据埋深和中墙宽度预测中墙的完好宽度,从而确定中墙合理宽度.     

公路隧道洞口结构因素对废气窜流的影响

为了给减弱公路隧道洞口废气窜流提供洞口土建结构设计方案,对洞口废气窜流影响的显著性因素进行了探讨,从洞口纵向错开不同距离、洞外设置不同位置及高度的挡壁等结构因素出发,借助计算流体动力学技术,进行了多因素异水平混合型数值模拟正交试验,探讨了不利自然风条件下洞外不同组合结构因素对洞1：7废气窜流的影响规律。结果表明：不同结构因素组合对废气窜流改善效果明显不同,洞1：7纵向错开改善窜流效果最为明显;在隧道出口侧设置有挡壁的所有组合结构均能较好地改善出口废气窜流,其中最有效的是同时在出口侧、中侧、入口侧设置与洞口等高的挡壁;仅在洞外中侧设置中间挡壁,其高度约为洞口高度的2倍时,可以有效改善废气窜流,其他情况下采用高挡壁结构的改善效果不佳;若同时在两隧道中侧与入口隧道侧设置挡壁则废气窜流改善效果差;若仅在入口隧道侧设置长挡壁,则加剧废气窜流。     

几种初至自动拾取算法在地震波法隧道超前探测中的对比分析

在地震勘探中,尤其在浅层地震勘探、层析成像和地震波法超前探测中初至时间拾取精度直接影响勘探区域地质结构的反演结果，初至时间的自动拾取也是隧道超前地质预报地震数据处理的一个关键环节。介绍4种初至自动拾取算法--最大振幅法、能量比法、STA/LTA（长短时窗比）法和AIC（峰度赤池信息量准则）法，利用云南某隧道超前地质预报采集到的1组地震数据，对4种初至自动拾取算法进行对比分析，结果显示SLA/LTA算法拾取的初至时间更为精确，AIC法、能量比法次之。进一步利用其他隧道超前地质预报采集到的几组数据进行对比分析，获得相同结论。