隧道圍巖變形預(yù)測及其在工程中的應(yīng)用.pdf

1、在隧道工程施工中,圍巖變形穩(wěn)定與隧道工程安全是緊密聯(lián)系在一起的,隧道工程事故的主要表現(xiàn)就是圍巖的失穩(wěn),這就使得我們對隧道圍巖變形監(jiān)控越來越重視,圍巖變形穩(wěn)定的判斷已經(jīng)成為隧道技術(shù)的主要問題。目前,變形預(yù)測方法一般主要有經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法、安全系數(shù)法、數(shù)值法。實(shí)際工程中,以上方法均得以廣泛應(yīng)用,但對于隧道工程而言,以數(shù)值模擬方法為主,由于隧道圍巖的復(fù)雜性和不可預(yù)見性,使得該方法僅可作為實(shí)際工程的理論參考。所以,越來越多的學(xué)者把目光投向系統(tǒng)方法,系

2、統(tǒng)方法應(yīng)用較多的主要是灰色系統(tǒng)理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,本文將對這兩種方法在隧道圍巖變形中的應(yīng)用進(jìn)行論述。
　　 本文以新建蘭渝鐵路中化馬隧道為主要實(shí)例,通過對化馬隧道實(shí)際監(jiān)測的變形數(shù)據(jù)的描述和分析,采用灰色系統(tǒng)理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種方法進(jìn)行圍巖變形的后期預(yù)測。根據(jù)預(yù)測天數(shù)的不同,本文選取不同的前期實(shí)測數(shù)據(jù),以這些選取的實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用兩種預(yù)測方法分別對該隧道的圍巖后期變形進(jìn)行預(yù)測。文中對預(yù)測后的數(shù)據(jù)均列表顯示,根據(jù)預(yù)測數(shù)據(jù)和實(shí)測數(shù)據(jù)

3、的對比,選擇最優(yōu)的預(yù)測天數(shù),并根據(jù)對比圖形對圍巖變形穩(wěn)定時間作出判斷。
　　 本文在利用灰色理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方法對隧道圍巖變形穩(wěn)定時間進(jìn)行預(yù)測的同時,通過對預(yù)測實(shí)例的分析和討論,探討兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn),對兩種方法的適用性進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。灰色預(yù)測模型GM(1,1)主要的特點(diǎn)就是模型簡單、可以使用較少的實(shí)測數(shù)據(jù)構(gòu)建模型。這個特點(diǎn)大大降低了建模和運(yùn)算的難度,但是灰色理論預(yù)測模型對于波動性的數(shù)據(jù)來說預(yù)測效果不好,而且預(yù)測準(zhǔn)確性隨著時間

4、的推移而不斷下降。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對于非線性系統(tǒng)的預(yù)測具有良好的性能,但是對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練需要大量的實(shí)測數(shù)據(jù),而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對于參數(shù)的敏感度很高,需要大量的參數(shù)試算,選取最優(yōu)的參數(shù),不然也很難達(dá)到我們預(yù)期的效果。
　　 最后,本文對新建蘭渝鐵路中化馬隧道的預(yù)測斷面進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。文中采用Ansys軟件進(jìn)行模擬,模擬化馬隧道預(yù)測斷面的圍巖變形、圍巖應(yīng)力、圍巖彈塑性等方面,根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行分析和討論,判斷化馬隧道預(yù)測斷面圍巖在二次支護(hù)前的變