籃家?guī)r隧道洞口段圍巖參數(shù)反分析及施工數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)修建了大量的鐵路和公路，隧道等地下結(jié)構(gòu)建設(shè)面臨著巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。地下工程所賦存地質(zhì)體的物理力學(xué)參數(shù)對(duì)隧道工程的設(shè)計(jì)、施工和力學(xué)分析有著重要意義，關(guān)系到地下工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。然而由于地下環(huán)境的復(fù)雜性，使得這些重要的物理力學(xué)參數(shù)難以確定。為解決這一問(wèn)題，本文以籃家?guī)r隧道洞口段為研究對(duì)象，研究了基于MEABP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的位移反分析方法并將反演得到的圍巖參數(shù)用于主洞隧道施工數(shù)值模擬，分析了隧道施工中圍巖-支護(hù)結(jié)構(gòu)

2、位移和應(yīng)力特點(diǎn)，研究了隧道變形的全過(guò)程曲線和隧道洞壁各測(cè)點(diǎn)位移釋放率隨時(shí)間和位置的關(guān)系。本文主要研究?jī)?nèi)容和成果有以下幾個(gè)方面：
　?。?）對(duì)平行導(dǎo)洞監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，并對(duì)隧道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定值進(jìn)行預(yù)測(cè)。在隧道開挖空間效應(yīng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)前人研究，參考山東大學(xué)李術(shù)才對(duì)Ⅴ級(jí)圍巖上下臺(tái)階法開挖后釋放率計(jì)算值，以平導(dǎo)PDK51+326斷面為例計(jì)算了隧道測(cè)點(diǎn)的真實(shí)變形量。
　　（2）針對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的缺陷采用思維進(jìn)化算法優(yōu)化BP網(wǎng)絡(luò)，

3、根據(jù)正交試驗(yàn)方案采用FLAC2D對(duì)平導(dǎo)洞正算構(gòu)建位移反分析樣本集，通過(guò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練建立基于MEABP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的位移反分析系統(tǒng)，并輸入計(jì)算的真實(shí)變形量反演出該段隧道的圍巖參數(shù)。
　　（3）根據(jù)平行導(dǎo)洞反演的圍巖參數(shù)正算主洞隧道施工，并對(duì)K51+310斷面在上下臺(tái)階開挖后的位移和應(yīng)力分析，得出了隧道施工中該斷面的位移和應(yīng)力分布規(guī)律。
　　（4）根據(jù)主洞施工中拱頂、拱腰、拱腳以及它們中間部位的水平和豎向位移全過(guò)程曲線變化，分析了其變化

4、趨勢(shì)及原因，發(fā)現(xiàn)上下臺(tái)階法施工的隧道，洞壁各關(guān)鍵部位豎向位移變化受下臺(tái)階開挖影響比水平位移受的影響小。
　?。?）根據(jù)數(shù)值模擬中對(duì)K51+326斷面的記錄，研究了隧道洞壁各關(guān)鍵部位（拱頂、拱腰、拱腳和它們的中間部位）的位移和位移釋放率隨時(shí)間的變化曲線，得出了以下結(jié)論：靠近拱頂部位的位移釋放率普遍偏大，沿著洞壁從拱頂?shù)焦澳_位移和位移釋逐漸減小，拱腳處達(dá)到最小；測(cè)點(diǎn)位置固定時(shí)，測(cè)點(diǎn)位移及釋放率隨時(shí)間大致符合S曲線；時(shí)間固定時(shí)，各關(guān)鍵部

5、位測(cè)點(diǎn)位移和位移釋放率大致關(guān)于測(cè)點(diǎn)位置與豎向的夾角呈二次拋物線關(guān)系；由于研究問(wèn)題的特殊性，將位移釋放率函數(shù)簡(jiǎn)化為關(guān)于測(cè)點(diǎn)位置與豎向夾角?和時(shí)間t的二元函數(shù)，采用多元回歸得出表達(dá)式。對(duì)比擬合誤差，發(fā)現(xiàn)該函數(shù)在t?0附近區(qū)域有少量誤差，在t?0區(qū)域且稍遠(yuǎn)離t?0的區(qū)域誤差較小，回歸效果較好。
　　（6）最后根據(jù)已研究的位移釋放率的變化規(guī)律，結(jié)合K51+326斷面實(shí)測(cè)拱頂沉降序列，采用S型曲線對(duì)實(shí)測(cè)序列進(jìn)行修正，得出了隧道施工斷面變形的