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、隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國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)對隧道工程的設(shè)計、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。為解決這一問題，本文以籃家?guī)r隧道洞口段為研究對象，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-支護結(jié)構(gòu)

2、位移和應(yīng)力特點，研究了隧道變形的全過程曲線和隧道洞壁各測點位移釋放率隨時間和位置的關(guān)系。本文主要研究內(nèi)容和成果有以下幾個方面：
　?。?）對平行導(dǎo)洞監(jiān)測數(shù)據(jù)進行回歸分析，并對隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定值進行預(yù)測。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Ⅴ級圍巖上下臺階法開挖后釋放率計算值，以平導(dǎo)PDK51+326斷面為例計算了隧道測點的真實變形量。
　?。?）針對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的缺陷采用思維進化算法優(yōu)化BP網(wǎng)絡(luò)，

3、根據(jù)正交試驗方案采用FLAC2D對平導(dǎo)洞正算構(gòu)建位移反分析樣本集，通過學(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)，并輸入計算的真實變形量反演出該段隧道的圍巖參數(shù)。
　?。?）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K51+310斷面在上下臺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。
　?。?）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程曲線變化，分析了其變化

4、趨勢及原因，發(fā)現(xiàn)上下臺階法施工的隧道，洞壁各關(guān)鍵部位豎向位移變化受下臺階開挖影響比水平位移受的影響小。
　　（5）根據(jù)數(shù)值模擬中對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，拱腳處達到最??；測點位置固定時，測點位移及釋放率隨時間大致符合S曲線；時間固定時，各關(guān)鍵部

5、位測點位移和位移釋放率大致關(guān)于測點位置與豎向的夾角呈二次拋物線關(guān)系；由于研究問題的特殊性，將位移釋放率函數(shù)簡化為關(guān)于測點位置與豎向夾角?和時間t的二元函數(shù)，采用多元回歸得出表達式。對比擬合誤差，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)域且稍遠離t?0的區(qū)域誤差較小，回歸效果較好。
　?。?）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斷面實測拱頂沉降序列，采用S型曲線對實測序列進行修正，得出了隧道施工斷面變形的