改進的非線性灰色馬爾科夫模型在膨脹土隧道中的應(yīng)用.pdf

1、在隧道工程施工過程中，隧道工程的施工安全和投入使用后的質(zhì)量性能與圍巖變形的穩(wěn)定息息相關(guān)，圍巖的失穩(wěn)是眾多的隧道工程事故中一個重要的問題方面，因此，這個重要的工程安全性問題使得當(dāng)今的隧道工程的研究學(xué)者和工程建設(shè)單位對隧道圍巖的變形監(jiān)測愈加重視。圍巖變形預(yù)測的一般方法包括以下幾種：經(jīng)驗系數(shù)法、安全系數(shù)法以及數(shù)值分析法等。上述幾種預(yù)測方法均在工程建設(shè)中廣泛采用，采用數(shù)值分析的方法進行圍巖變形分析預(yù)測的應(yīng)用比較較大。隧道圍巖的變形所具有的重要特

2、性就是復(fù)雜性和不可預(yù)見性，數(shù)值分析法僅為實際工程提供理論參考。目前，隧道工程領(lǐng)域的專家學(xué)者將研究方向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方法對圍巖變形的研究，其重要的研究方向就是灰色理論等數(shù)理分析方法。本文結(jié)合灰色理論針對隧道圍巖的變形進行簡單介紹和論述。
　　本文課題來源于國家自然科學(xué)基金所資助項目：“炎熱多雨環(huán)境下膨脹圍巖隧道施工時的力學(xué)性態(tài)研究”（項目編號：51368014），以廣西南寧地區(qū)膨脹土為原材料建立實體隧道模型，通過模擬極端降雨氣候條件，監(jiān)測

3、隧道圍巖變形數(shù)據(jù)，采用經(jīng)典灰色理論和改進的馬爾科夫模型對膨脹圍巖變形進行后期數(shù)據(jù)預(yù)測分析，根據(jù)不同天數(shù)的實測數(shù)據(jù)，采用兩種模型方法分別對隧道圍巖的后期變形進行分析，對比預(yù)測數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)，選取圍巖穩(wěn)定的天數(shù)，繪制圍巖變形量預(yù)測值和實測值的對比圖，確定圍巖最終的穩(wěn)定時間。結(jié)合對圍巖變形量的實測數(shù)據(jù)，分析和討論經(jīng)典灰色理論預(yù)測模型和改進的非線性馬爾科夫模型的優(yōu)缺點，分別對這兩種預(yù)測方法進行了詳細闡述。GM(1，1)模型在灰色預(yù)測理論中是重要

4、的預(yù)測模型，具有簡單、可操作性強等優(yōu)點，可以根據(jù)少量數(shù)據(jù)構(gòu)建模型，但是所構(gòu)建模型用于預(yù)測具有波動性的數(shù)據(jù)時，預(yù)測結(jié)果相比實際值，會有一定的偏差，預(yù)測值會隨著時間的變化而產(chǎn)生一定的誤差。改進的非線性馬爾科夫模型對樣本數(shù)據(jù)進行優(yōu)化處理，優(yōu)化模型中的背景值并引入馬爾科夫鏈模型對預(yù)測結(jié)果進行修正。改進后的預(yù)測模型不僅從樣本中挖掘數(shù)據(jù)的變化規(guī)律優(yōu)化原始數(shù)據(jù)，而且采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣分析數(shù)據(jù)的走勢，擴寬了灰色理論在隧道工程中的應(yīng)用范圍，有效地提高了