青島地鐵3號(hào)線暗挖段地表變形BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)研究.pdf

1、近些年來(lái)隨著城市的人口的增長(zhǎng)，交通問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，城市地下工程迅速發(fā)展。而地下工程的施工勢(shì)必會(huì)由于地層損失和應(yīng)力重分布等眾多原因而引起地層的移動(dòng)，導(dǎo)致不同程度的沉降和位移。當(dāng)?shù)貙右苿?dòng)和地表變形超過(guò)一定的限度時(shí)就會(huì)造成地面沉陷、基坑垮塌、隧道破壞、周邊建筑物損害、地下管線損害等事故，影響到隧道和地表建筑物的正常使用和安全運(yùn)營(yíng)，嚴(yán)重時(shí)候還會(huì)造成工作人員的傷亡，導(dǎo)致嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡而產(chǎn)生不良的社會(huì)影響。因此正確預(yù)測(cè)城市隧道施工引起的地表

2、變形顯得十分必要，可為信息化動(dòng)態(tài)施工提供指導(dǎo)。
　　 本文首先分析和介紹了預(yù)測(cè)隧道開挖引發(fā)地表變形的各種計(jì)算和預(yù)測(cè)方法，如經(jīng)驗(yàn)公式法、隨機(jī)介質(zhì)理論、數(shù)值模擬方法，統(tǒng)計(jì)分析方法和時(shí)間序列分析法以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等，介紹了各種方法的原理及適用的條件，并舉出了各種方法的工程應(yīng)用例子，指出了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)地變變形研究的方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹和指出了預(yù)測(cè)的研究發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)收集的青島地鐵有關(guān)的地質(zhì)資料和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和分析，在學(xué)習(xí)

3、介紹人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理的基礎(chǔ)上，深入分析了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，包括神經(jīng)元模型，網(wǎng)絡(luò)的激勵(lì)函數(shù)，網(wǎng)絡(luò)的特征及學(xué)習(xí)(學(xué)習(xí)方式及規(guī)則)，將理論與工程實(shí)際相結(jié)合，建立了區(qū)間隧道開挖引發(fā)地表變形量的預(yù)測(cè)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)隧道開挖引發(fā)的地表沉降量進(jìn)行了預(yù)測(cè)研究。通過(guò)與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比，證明該方法對(duì)于在不同地質(zhì)條件情況下隧道開挖引發(fā)的地表變形量預(yù)計(jì)有較高的精度。通過(guò)對(duì)保河區(qū)間37個(gè)主要監(jiān)測(cè)斷面(30個(gè)訓(xùn)練樣本，7個(gè)作為測(cè)試樣本)的觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理，

4、對(duì)區(qū)間不同地質(zhì)條件下的地表變形量進(jìn)行初步分析，利用MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱中的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過(guò)建立模型的試驗(yàn)，并進(jìn)行了預(yù)測(cè)，得出結(jié)論有：
　　 (1)區(qū)間隧道地表變形量大小與圍巖級(jí)別關(guān)系密切，圍巖差的地段即使采用了先進(jìn)的施工工藝，地表變形量仍比其他地段的要大。表明地質(zhì)條件對(duì)地表變形量的大小起著決定性的作用。
　　 (2)不同圍巖質(zhì)量情況下，地表變形量不同?？傮w上圍巖級(jí)別越高(完整性越差)地表變形越大。
　　

5、 (3)由網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練過(guò)程得出，對(duì)于隧道開挖，地表變形的主要影響因素進(jìn)行分析，得知圍巖級(jí)別與地下水情況的敏感性較大。
　　 本文創(chuàng)新點(diǎn)在于將基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的函數(shù)逼近問(wèn)題與時(shí)間序列預(yù)計(jì)問(wèn)題兩大變形預(yù)測(cè)問(wèn)題結(jié)合起來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果初步表明，網(wǎng)絡(luò)模型只要有可靠有效的先驗(yàn)性數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)的結(jié)果是能夠滿足要求的。
　　 最后，本文指出了存在的問(wèn)題和進(jìn)一步可能的研究工作，通過(guò)本次的研究學(xué)習(xí)工作，結(jié)果表明，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立預(yù)測(cè)模型是可