復(fù)雜地應(yīng)力區(qū)隧道軟弱圍巖大變形控制技術(shù)研究.pdf

1、隧道出現(xiàn)大變形現(xiàn)象的原因，一方面是膨脹性礦物成分的遇水膨脹作用，從而使隧道或洞室的周邊產(chǎn)生大變形。另一方面是軟弱圍巖在高地應(yīng)力作用下發(fā)生的擠壓性變形，由于應(yīng)力復(fù)雜，而巖石的強(qiáng)度較低，洞室在開(kāi)挖后，周邊將出現(xiàn)大范圍的塑性破壞區(qū)，塑性區(qū)內(nèi)的巖體發(fā)生剪切和擠壓作用，迫使圍巖中的質(zhì)點(diǎn)向開(kāi)挖空間進(jìn)行移動(dòng)，從而出現(xiàn)了大變形。
　　 因地質(zhì)條件存在不確定性以及施工中開(kāi)挖方法和支護(hù)措施不合理等各種原因，在擠壓性軟弱圍巖中隧道施工易發(fā)生塌方，從而

2、影響施工安全、工期和工程投入。故在擠壓性軟弱圍巖隧道施工中，選擇合理的支護(hù)措施和施工方案對(duì)控制圍巖大變形是十分重要的，本文以宜萬(wàn)鐵路堡鎮(zhèn)隧道軟弱圍巖大變形段施工為依托工程，綜合應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、理論分析、數(shù)值模擬和室內(nèi)試驗(yàn)等手段，并引入人工智能技術(shù)，進(jìn)行了如下研究：
　　 (1)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)方法的研究及結(jié)果分析，測(cè)試內(nèi)容包括圍巖變形監(jiān)測(cè)和各項(xiàng)選測(cè)項(xiàng)目；
　　 (2)堡鎮(zhèn)隧道施工期軟弱圍巖段大變形預(yù)測(cè)的智能方法；
　　

3、 (3)堡鎮(zhèn)隧道軟弱圍巖大變形的機(jī)理及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化；
　　 (4)堡鎮(zhèn)隧道軟弱圍巖物理力學(xué)參數(shù)與初始地應(yīng)力場(chǎng)的三維彈塑性反分析；
　　 (5)高地應(yīng)力軟弱圍巖預(yù)留變形量的確定；
　　 (6)高地應(yīng)力軟弱圍巖大變形分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)工程措施；
　　 (7)堡鎮(zhèn)隧道高地應(yīng)力大變形段位移控制基準(zhǔn)。
　　 經(jīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，并結(jié)合理論分析和數(shù)值模擬，得出如下成果：
　　 (1)采用十進(jìn)制遺傳

4、算法在BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過(guò)程中自動(dòng)搜索訓(xùn)練效果最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)，形成進(jìn)化神經(jīng)元算法，并編制了相應(yīng)的計(jì)算程序，將該算法和程序應(yīng)用于堡鎮(zhèn)隧道施工期軟弱圍巖大變形的多步滾動(dòng)預(yù)測(cè)，應(yīng)用結(jié)果表明該算法具有極高的預(yù)測(cè)精度。
　　 (2)采用進(jìn)化神經(jīng)元算法進(jìn)行堡鎮(zhèn)隧道施工大變形段的圍巖物理力學(xué)參數(shù)和初始地應(yīng)力場(chǎng)反演，將獲得的反演結(jié)果用于隧道后續(xù)施工的圍巖變形短期預(yù)測(cè)，使用結(jié)果表明，該方法有較高的短期圍巖變形預(yù)測(cè)精度。
　　 (3)提出

5、了不同地層結(jié)構(gòu)的圍巖預(yù)留變形量計(jì)算方法，以此確定了不同巖性、巖層組合發(fā)生大變形的預(yù)留變形量控制標(biāo)準(zhǔn)。
　　 (4)綜合考慮圍巖抗壓強(qiáng)度、地應(yīng)力、彈性模量及側(cè)壓力系數(shù)等因素，引入綜合系數(shù)α提出了大變形等級(jí)劃分的綜合指標(biāo)判定方法，并明確給出了不同大變形等級(jí)下的防治技術(shù)措施。
　　 (5)制定了堡鎮(zhèn)隧道高地應(yīng)力大變形段位移管理基準(zhǔn)，并給出了不同管理等級(jí)和管理位移下的施工狀態(tài)和工程措施。
　　 以上研究成果在堡鎮(zhèn)隧道軟弱