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。     

非等时距GM直接模型在软基沉降预测中的应用

在对原始数列等时距处理的基础上，通过用一次累减数列与原始数列构建微分模型，得到了非等时距GM（1，1）直接模型。通过实例说明该模型适合处理呈上升或下降饱和变化趋势、对数据无非负性要求的任意数列，其预测值不需还原计算，具有适用范围广、预测精度高和简单实用的特性。     

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。     

基坑开挖引起的建筑物沉降多点灰色预测模型

基坑开挖引起周边建筑物的沉降变形是一个复杂的系统过程，单点模型GM（1，1）不能考虑各变形监测点间的相关性，必须建立多点灰色模型M-GM（1，n）进行预测。利用Matlab语言编写的预测程序，经实例计算表明M-GM（1，n）模型预测精度高。     

利用DGM（1，1）模型模拟公路隧道围岩收敛变形的研究

在公路隧道新奥法设计和施工中,精确模拟预测隧道围岩收敛位移对于合理提供公路隧道设计与施工参数具有重要的意义。结合朱洋公路隧道围岩收敛变形数据的模拟,对DGM（1,1）模型在工程中的适用性进行了研究。经计算发现,有必要根据数据的特点选择不同的灰色模型来模拟;在隧道围岩收敛数据接近全指数增长时,用DGM（1,1）模型能够更精确地模拟隧道围岩收敛数据。结论对于公路隧道信息化设计和施工具有参考意义。     

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。     

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。     

变质软岩区小净距隧道合理净距的探讨

以某小净距隧道工程为例,针对变质软岩强度低、可塑性强、围岩受力状态复杂且易出现较大塑性圈等特点,引入基于Mohr-Coulomb剪切屈服和拉伸屈服准则的屈服接近度函数,选取该隧道V级围岩隧道埋深30m条件下,对不同隧道净距的围岩应力、屈服接近度、收敛变形进行了数值模拟计算。结果表明,净距越小,中夹岩柱表现越敏感,且围岩应力、屈服接近度、收敛变形值与隧道净距呈非线性关系,并在某个净距值时发生突变后,随着净距增大,各项指标值均趋于缓和。最后提出各项指标值发生突变时的净距作为小净距隧道的合理净距。     

超大断面小净距隧道应力场演化研究

近年,对于超大断面小净距隧道应力场演化过程问题,国内外学者都进行了深入研究,并取得了实质性成果。该文综合考虑济南市东南二环绕城高速公路大岭隧道进口净距较小、埋深较浅等特点,选取大岭隧道进口段作为研究对象,借助Ansys、Auto CAD等软件,基于有限差分软件FLAC3D,构建了大岭隧道进口段的三维模型,开展了超大断面小净距隧道全工序施工数值模拟工作,对比分析了超大断面小净距隧道分别采用CD法及台阶法施工过程中隧道围岩变形规律,探究了CD法施工过程中隧道围岩塑性区分布及应力演化情况。模拟结果表明:采用CD法和台阶法施工时,隧道开挖破坏了隧道原有应力分布状态,导致拱顶围岩均出现较大速率的位移沉降量。其中,采用CD法施工时隧道围岩整体变形相对较小,但是横撑的拆除引起隧道围岩变形、应力的突变,易出现塌方等事故,需加强支护。此外,综合考虑超大断面小净距隧道采用CD法施工过程中先行洞与后行洞之间的相互影响作用,研究了隧道围岩塑性区时空效应及其应力演变过程,研究结果可为超大断面小净距隧道施工及隧道围岩力学稳定性评价提供参考。     

GM（1，1）模型预测变形局限性研究

将灰色系统理论GM（1,1）模型应用于路基工程进行变形预测,结合一工程实例阐述了该理论应用条件、建模方法,精度处理方法等,从预测结果和实测结果进行对比分析,指出了应用该理论对预测路基变形的局限性,对于开展路基变形的中长期预测,应慎用GM（1,1）模型。     

基于数量化理论Ⅲ和极限学习机在小净距隧道变形影响因素分析中的应用研究

为实现小净距隧道变形影响因素的定量评价,保证隧道变形规律的有效分析,采用数量化理论Ⅲ对小净距隧道的变形影响因素及其耦合性等进行定量分析,并利用极限学习机构建隧道变形预测模型,以验证前者分析结果的准确性。实例分析结果表明： 隧道变形的主导因素有围岩重度、变形模量、泊松比、内摩擦角和黏聚力,重要因素有围岩剪胀角、隧道埋深、喷射混凝土厚度、锚杆长度及隧道间距,而隧道围岩侧压力系数为一般因素; 隧道变形影响因素间存在耦合性,且分析样本4、6、16、18的耦合度高,其余样本的耦合度均为低; 另外,极限学习机的预测结果表明一般影响因素会减弱变形影响因素与变形值间的关联性,对变形规律分析不利,这与变形影响因素分析成果一致,且极限学习机对各监测项目的变形预测效果均较好,验证了该方法在隧道变形预测中的适用性和可靠性。     

隐覆溶洞对地铁盾构隧道稳定性影响的数值分析

为研究岩溶区隐覆溶洞对盾构地铁隧道区间稳定性的影响，依托位于高原岩溶发育区昆明轨道交通4号线联大街站—吴家营站区间盾构地铁隧道工程，应用物探钻孔法和电磁波CT法勘探盾构地铁隧道区间的溶洞分布； 采用三维有限元数值分析方法，分别研究盾构隧道不同埋深时隧道下侧溶洞对隧道稳定性的影响，以及隧道周边溶洞半径、溶洞填充状态、溶洞位置、溶洞隧道间距对盾构隧道开挖稳定性的影响，分析岩溶发育区盾构法地铁隧道施工过程中隧道结构的稳定性。研究结果表明： 1）综合应用钻孔法和电磁波CT法，可较好地判断岩溶强发育区内的溶洞分布； 2）当隧道周边溶洞尺寸和位置不变时，盾构隧道围岩塑性区和变形量随溶洞埋深的增大而增大； 3）当隧道周边溶洞半径增大时，溶洞与隧道围岩间的应力集中区域变得分散，盾构隧道围岩变形量减小； 4）隧道周边溶洞内填充物及数量对盾构隧道围岩的变形量基本没有影响； 5）隧道周边溶洞位置对盾构隧道围岩变形的影响程度分别为盾构隧道围岩左、右侧的溶洞大于盾构隧道围岩下侧的溶洞，盾构隧道围岩下侧的溶洞大于盾构隧道围岩上侧的溶洞； 6）隧道周边溶洞仅在距隧道一定范围内才对盾构隧道施工稳定性有较大影响。     

围岩变形预测的Richards模型及变形发展趋势分析

隧道围岩变形是隧道工程的设计和施工的重要参数,由于Richards生长曲线与隧道围岩变形-时间曲线具有相似性,将Richards模型引入到围岩变形预测中,通过围岩变形-时间曲线的拟合预测未来围岩变形发展趋势和围岩极限变形值。通过工程实例具体分析了Richards模型的应用效果,结果表明：Richards模型可以较好的预测隧道围岩变形发展过程;只有当围岩变形进入了明显的稳定发展阶段,可以得到良好的预测效果;Richards模型预测效果要优于指数曲线模型和双曲线模型,具有更好的应用价值。     

阳城隧道土砂分界地层隧道围岩变形特征及控制工法研究

为解决采用三台阶法施工的土砂分界地层隧道围岩变形控制难题,以浩吉铁路阳城隧道为依托,采用室内试验、数值模拟和理论分析等方法对不同隧道埋深及土砂分界位置（土砂比,即土层厚度与砂层厚度之比）下的隧道围岩变形规律进行研究,并提出围岩变形控制工法的选取原则。研究结果表明： 1）不同隧道埋深及土砂比情况下的围岩变形曲线可分为变形预发展阶段、变形快速发展阶段、变形缓慢发展阶段和变形稳定阶段4个阶段,且均可采用Boltzmann函数进行良好拟合; 2）当土砂比由0∶1增至1∶0时,隧道拱顶沉降、边墙水平收敛和仰拱隆起对土砂分界面的位置变化具有不同的响应规律; 3）提出适用于采用三台阶法施工的土砂分界地层隧道围岩变形控制工法选取原则,并通过计算证明,该原则可有效指导围岩变形的控制。     

小净距隧道围岩稳定性控制技术研究

小净距隧道围岩稳定性是小净距隧道工程的基本问题之一。通过对小净距隧道围岩变形、应力以及塑性区分布特点进行系统研究,总结分析了小净距隧道围岩稳定性特点,基于此对小净距隧道围岩稳定性控制技术进行了探讨,提出了小净距隧道围岩稳定性控制技术应从充分发挥围岩自承能力、加强中夹岩墙加固措施以及减小围岩扰动等3个方面进行考虑,并对中夹岩墙合理加固参数的确定进行了研究。研究成果可为小净距隧道的设计和施工提供参考。     

基于多变量的集成预测模型在隧道拱顶沉降变形预测中的应用

隧道拱顶沉降是多种因素共同作用的一个十分复杂的过程,很难用数学模型进行精确计算。实际施工过程中,围岩情况经常发生变化,为满足设计要求,必须严格控制隧道拱顶沉降。传统的预测模型都只是利用拱顶沉降监测数据建立单变量模型进行拟合并预测。隧道开挖过程中,拱顶变形所受影响因素较多,导致监测数据序列中常常出现离散型较大的数据,单一变量模型预测精度受这些离散数据的影响较大,而且筛除离散型较大的数据会直接影响模型预测精度,因此单一模型只能对拱顶沉降量做粗略的估计。针对这一问题,根据隧道变形的同时性和内在相关性,利用拱顶变形监测数据和同期两侧收敛变形监测数据构建带输入变量的时序模型、GM(1,2)模型和BP模型分别对拱顶沉降变形进行预测,并运用实例验证了所建模型的有效性。通过对两种模型的预测精度进行对比可知,单一变量的时序模型只能对变形的趋势作出预测,预测精度较低,难以对拱顶沉降进行有效预测,而单一变量的GM(1,1)预测模型则完全失效。为了避免单一模型自身的缺陷导致预测精度降低,同时使不同模型间优势互补,本研究建立了基于以上3种带输入变量模型的集成预测模型,其加权系数采用熵值法确定;最后将该模型运用于宝汉高速白庙子隧道中进行检验,结果表明该集成模型更有效,预测精度更高。     

基于神经网络实现的改进灰色组合预测及应用

针对GM（1，1）模型预测精度差的问题，采用马尔可夫链、残差数据正数化等多种方法修正残差．按等维新息的思路建立多个改进型GM（1，1）模型，并提出了基于神经网络实现的改进型灰色组合预测模型及预测算法。仿真分析表明，通过该模型可以寻求到多个改进型GM（1，1）模型预测值的最佳组合。     

高地应力软岩大变形隧道洞型及双层初期支护支护时机研究

为优化高地应力软岩隧道支护结构受力以及控制围岩变形,开展隧道洞型与双层初期支护支护时机研究。首先,通过现场监测数据分析高地应力软岩隧道单、双层初期支护的支护效果及围岩变形规律;然后,采用FLAC3D软件对比分析马蹄形（高跨比0.80）、类圆形（高跨比0.90）、圆形（高跨比1.00）3种洞型下以及第1层初期支护变形达300、350、400 mm时施作第2层初期支护时隧道的受力与变形情况。研究结果表明： 1）对于高地应力Ⅲ级大变形围岩2车道隧道,采用双层初期支护较单层初期支护虽有效控制了围岩变形,但在施工过程中仍出现了拱肩破坏、仰拱开裂等现象; 2）适当增大隧道高跨比可有效降低围岩变形与支护结构受力,高跨比为1.00时效果最好; 3）适当增大第1层初期支护的预留变形量,推迟第2层初期支护的支护时间,支护应力大幅降低,因此,建议第1层初期支护变形达400 mm时施作第2层初期支护。     

隧道开挖引起上覆岩体移动变形分析及控制措施研究

在隧道浅埋大断面施工中,受开挖断面尺寸和邻近隧道施工扰动的影响,上覆岩体受力复杂,极易发生移动和变形,合理的施工方法和施工错距对改善围岩受力状况、保证隧道施工安全尤为关键。文中在分析上覆岩体位移变形机理的基础上,采用数值分析方法对浅埋大断面公路隧道采用预留核心土法、台阶法施工时洞内变形和地表变形进行分析比较,并对洞内外变形进行监测。结果表明,台阶法施工方便、工序接替快、对围岩扰动少,当左右幅隧道施工错距为1倍洞距及以上时,可有效减小互相扰动的影响,有利于隧道的稳定。     

膨胀土隧道围岩长期变形预测与控制研究

膨胀土的变形影响路基、边坡、隧道围岩,导致工程病害,因此预测其变形规律非常重要。本文建立了一种能预测隧道长期变形的模型,包含流变性和含水率等因素,能较好的预测围岩变形和隧道病害,计算发现在隧道施工阶段变形占30%,在运营阶段变形占70%,变形较慢、时间周期较长,因此在隧道支护时,增设橡胶混凝土层的组合结构能有效地减小支护内力非常有利。