基于BP神经网络的大跨软岩隧道地表沉降预测

基于金盆湾隧道地表沉降监测数据,结合BP神经网络预测模型,分析了隧道施工对地表沉降的影响,研究了在不同的样本下预测结果的可信度,结果表明,BP神经网络预测的地表沉降精度与监测数据的准确度、预测的长度与隧道施工方案相关,隧道开挖工艺发生改变时,应及时分析实时监测数据,建立新的BP神经网络预测模型进行地表沉降预测,以保障预测结果的可靠。     

超大直径隧道施工引起地表沉降预测研究

在盾构施工过程中进行地表沉降预测对盾构安全开挖具有重要参考意义.由于地下施工地表沉降受众多因素影响,论文重点从监测点位距隧道中心距、隧道埋深与直径比、盾构掘进推力、隧道注浆量、盾构刀盘转速、刀盘扭矩6个影响因子综合研究,利用灰色关联分析法进行关联度分析,确定最终影响因子.利用GA遗传算法改进BP神经网络建立预测模型,对...     

复杂环境下地铁隧道盾构施工诱发地表土体变形的智能预测

在复杂地质环境下,地铁盾构施工参数会有较大不同,使得施工过程中的地表沉降难以控制。常规的监测手段具有滞后性,难以应对突发情况。基于此,本文提出基于BP神经网络地铁隧道盾构施工诱发地表土体变形智能预测模型,通过与杭富城际铁路11标段盾构施工时的地表沉降、右线沉降和左线沉降的实测数据对比发现,BP神经网络能够准确预测复杂环境下盾构施工引起的沉降。     

地铁隧道盾构法施工引起地表沉降动态分析

在地铁隧道盾构法施工时,地表沉降值是衡量开挖方式是否合适的关键,因此监测和预测地表沉降有重要的实际意义。本文结合西安地铁某区间盾构隧道施工情况,以概率积分法为基础,对其隧道开挖引起的横向和纵向的地表沉降趋势进行预测,用实测值来验证预测沉降曲线的吻合程度。进行对比分析得出,预测结果与沉降实测的趋势基本一致,概率积分法可以较好地反映出隧道沉降的发展趋势,为地表沉降的动态研究开辟了新的有效途径,对后续工程施工具有指导意义。     

盾构施工引起地基变位的神经网络预测

通过分析盾构施工引起地基变位的影响因素,在盾构试掘进基础上,提出应用人工神经网络建立地层条件及施工参数与盾构施工引起周围地基变形之间的关系,并分析了人工神经网络技术应用于盾构隧道地表变形预报中的一些关键技术,为盾构法施工中人工神经网络的应用提出一些意见和建议。并对某一地铁工程中实测资料,应用简单的 BP 神经网络进行地表变形预测。     

富水超厚砂卵石层浅埋泥水盾构隧道地表沉降因素分析

本文以广州轨道交通十四号线一期工程为背景,进行富水超厚砂卵石层浅埋泥水盾构隧道地表沉降因素分析。利用限元软件MidasNX建立盾构隧道开挖三维有限元模型,模型中综合考虑土体分层、土体的非线性、盾构的顶推力、盾构管片、盾构壁厚等因素,对盾构隧道开挖过程进行了数值模拟,研究盾构隧道施工对地表变形的影响,并对不同覆土厚度、注浆压力、注浆层厚度、掘进压力等主要施工因素进行了模拟分析,探讨了在富水超厚砂卵石层浅埋泥水盾构隧道中,以上因素与地表沉降变形关联的规律和原因,旨在起到优化设计、指导施工的作用。     

基于盾构施工的地表监测数据分析及建模预测

通过对地铁盾构施工引起的地表沉降监测数据进行分析,得出地表横向沉降规律基本符合Peak沉降理论,地表纵向沉降规律基本成平稳下降趋势。通过对地表监测点右线隧道盾构通过时影响的累计沉降数据进行数学建模,预测左线隧道盾构通过对地表的沉降影响,预测结果准确。得出在同等地质条件及施工参数下隧道盾构施工对地表的扰动规律,在实际工程中具有重要的指导意义。     

盾构施工引起地层和桩基础沉降特征研究

针对太原地铁2号线双塔西街站-大南门站区间隧道近距离侧穿太原公交公司住宅楼盾构施工存在的巨大安全隐患,运用MIDAS/GTS软件对左、右线隧道先后开挖贯通后,隧道周围地层变形情况及桩基础沉降、侧移进行了预测分析。结果表明:盾构隧道开挖贯通后地表沉降符合Peck沉降槽规律;隧道开挖引起土体变形进而使得桩基发生沉降,且桩基上下部分发生相反方向的侧移;模拟计算值与监测值较吻合,可采用该计算结果研究并指导施工。     

机器学习预测盾构隧道引起的地表沉降研究

针对盾构隧道地表沉降预测问题,在总结现有地表沉降预测方法和理论的基础上,提出基于长短时记忆(LSTM)神经网络构建的地表沉降预测模型,针对南通地铁1号线项目,建立了土体参数、设计参数、施工参数和地表沉降的数据库,通过相关性分析、主成分分析,选择出了影响地表沉降的主要相关因素,然后依托盾构隧道的监测数据作为样本数据对模型进行训练预测,并将LSTM神经网络模型预测值与实际工程监测数据进行对比.结果表明,LSTM神经网络模型能够在短期内预测最大沉降值,且预测值与实际沉降值较为接近.     

土压盾构施工引起的土层应力-变形分析

为对土压盾构施工过程中土的应力-变形进行研究,利用大型有限元分析软件PLAXIS建立了关于土压盾构机在隧道开挖过程中对地表沉降的影响模型,并运用该模型对盾构过程中土层的应力状态和排水情况进行分析,并在此基础上通过考虑盾构机的推进速度、土的固结系数、隧道的覆土厚度和隧道断面4个因素,通过参数试验得出关于判断隧道开挖过程中土层排水情况的方程,并根据具体的隧道工程和地质条件进行数值模拟对方程进行验证。结果表明,地表沉降预测值与实测值吻合较好。     

软土地铁隧道纵向不均匀沉降导致的管片接头环缝开裂研究

地铁通车运行后,会因多种原因产生盾构隧道纵向不均匀沉降,诸如列车振动、渗漏、土体不均匀性等。隧道纵向过大,不均匀沉降会严重影响地铁的运行安全。基于某地铁隧道的纵向沉降实测数据,分析了纵向沉降对隧道结构安全性的影响。首先用抛物线分段模拟了隧道的纵向变形,得出了隧道纵向变形曲率;然后以等效轴向刚度模型为基础,建立了隧道纵向变形曲率与隧道管片接头环缝张开量之间的关系。通过对计算结果的分析,可较全面地了解整个隧道的纵向沉降以及隧道管片环缝张开量的现状,从而为软土隧道的运营阶段维护、改善结构和防水设计、施工方法等提供依据。     

盾构双隧道不同开挖顺序及不同布置形式对管线的影响研究

在离心模型试验中同时考虑隧道开挖所致地层损失效应和质量损失效应,研究不同开挖顺序及不同布置形式下双隧道开挖对管线的影响规律。同时采用基于地层损失比的位移控制有限单元法对离心模型试验及其他4组拓展工况进行分析,其中土体本构模型采用考虑土体小应变特性的HP(Hypoplasticity model)模型,并将试验结果与已有的解析方法进行对比。研究结果表明,双隧道不同开挖顺序及不同布置形式对地表沉降、管线沉降、管线弯曲应变的影响显著;管线存在所产生的"遮拦"效应对管线正上方地表沉降的影响程度随着自由场最大地表沉降的增加而逐渐加剧;双隧道开挖所致管线沉降的主要影响区域为-1.2D_T~1.2D_T;实际工程中应加强浅埋后继隧道开挖时管线工作性状的监测工作,且不应简单采用叠加原理对不同施工工序及不同布置形式的双隧道开挖所致地表沉降、管线沉降及管线弯曲应变进行预测,应合理考虑后继隧道开挖所致土体的累计剪切应变及上覆隧道的遮拦效应对管–土相对刚度的影响。     

盾构施工引起地面长期沉降的理论计算研究

 对盾构施工引起的隧道轴线上方地面工后沉降进行研究,结果表明,土体开挖卸荷引起应力释放,产生初始超孔隙水压力,其分布呈三角形。假定衬砌不排水、土体为单面排水、压缩层厚度为隧道覆土厚度,采用太沙基一维固结理论,得到地面工后固结沉降的理论计算公式。假定地面长期沉降主要由施工期间沉降和工后固结沉降组成,进而得到地面长期沉降的理论计算公式。算例分析结果表明：该方法的预测值与实测值非常吻合;上海软土地区盾构隧道施工引起的地面长期沉降相当显著,最终地面沉降量在80 mm以上,固结沉降占总沉降量的80%～90%;按最小覆土深度5 m计算,需要2 a以上地面沉降才能最终稳定。     

盾构隧道近距离侧穿高层建筑的影响研究

 以北京地铁盾构区间隧道近距离侧穿高层建筑为背景,采用有限元计算和现场监测相结合的方法,对新建隧道施工所引起的邻近高层建筑物的结构沉降、基础倾斜进行深入研究,分析盾构到达建筑物之前、侧穿过程及离开后3个阶段建筑物的沉降、倾斜变化规律。计算结果表明,模型的竖向位移等值线在建筑物附近有一定的突变现象,而在距离建筑物一定的距离范围外,位移等值线又逐渐过渡为平滑曲线。现场实测结果表明,在盾构到达建筑物之前的临近影响区域内,建筑物向远离隧道方向一侧倾斜;盾构侧穿过程中,建筑物向邻近隧道方向一侧发生一定程度的倾斜,直至后期稳定。盾构到达监测断面前10 m,测点的上浮量达到了最大;盾构离开监测断面约60 m后,各测点的沉降速率明显减小,并开始趋于稳定。从数值模拟计算结果与现场监测情况来看,两者所反映的规律是相一致的,为今后类似工程提供借鉴。     

双圆盾构隧道土体地表沉降特性

介绍了双圆盾构隧道这种新型隧道形式,与圆形盾构隧道相比,双圆盾构隧道具有占用地下空间小、施工效率高、掘削土量少等优点,但双圆盾构隧道引起的土体位移相对较大,影响范围也比较广。基于双圆盾构隧道的施工特点,通过计算圆形盾构的土体地表沉降,运用土体位移叠加法,研究了双圆盾构隧道引起的土体地表沉降的特性,建立了双圆盾构隧道直径、埋深和地层损失等因素与土体地表沉降的关系。结果表明:双圆盾构隧道的地表沉降槽的形态与圆形盾构隧道相似;双圆盾构隧道的地表沉降量大,影响范围广;双圆盾构隧道的地表沉降与埋深和直径之比有关。     

地铁盾构隧道下穿建筑基础诱发地层变形研究

城市繁华地区地铁盾构隧道施工常需从建筑基础下穿越，如何确保上部建筑与隧道结构安全是施工中的难题。基于沉降预测理论及FLAC3D进行了地铁施工诱发地层环境损伤评估与控制设计STEAD系统的开发，以广州地铁区间隧道下穿某7层框架结构建筑为例，采用数值模拟研究了地铁盾构隧道穿越建筑基础诱发地层变形的空间效应问题，考虑了不同工况下隧道施工引起地层沉降对该建筑物的影响，采用本研究建议，盾构隧道成功穿越该建筑物，实测证实了变形空间效应研究的科学性与有效性。     

盾构法隧道施工引起的土体变形预测

 理论分析表明,不同土质条件下盾构法隧道施工引起的土体移动模型有区别。基于盾构法隧道统一土体移动模型,假定土体不排水,采用N. Loganathan等提出的研究方法,通过对Verriujt计算公式进行修正,推导得到盾构施工过程中由于土体损失引起的土体变形二维解,该方法适用于施工阶段。算例分析表明：所给出方法的计算结果与实测值较吻合,适用于从流塑～坚硬状态的所有黏性土。Loganathan公式只适用于流塑状态的黏性土,当土质较硬时,计算所得到的土体沉降要比实测值小;盾构施工引起的隧道上方土体沉降从地面向下呈非线性增大,在隧道顶部达到最大,离隧道越近,增长越快;隧道周围土体产生向隧道侧的水平位移,从地面向下逐渐增大,在略高于隧道轴线附近达到最大值,再逐渐减小直到0。离隧道越近,土体水平位移越大。     

Prediction of maximum surface settlement caused by earth pressure balance (EPB) shield tunneling with ANN methods

In order to determine the appropriate model for predicting the maximum surface settlement caused by EPB shield tunneling, three artificial neural network (ANN) methods, back-propagation (BP) neural network, the radial basis function (RBF) neural network, and the general regression neural network (GRNN), were employed and the results were compared. The nonlinear relationship between maximum ground surface settlements and geometry, geological conditions, and shield operation parameters were considered in the ANN models. A total number of 200 data sets obtained from the Changsha metro line 4 project were used to train and validate the ANN models. A modified index that defines the physical significance of the input parameters was proposed to quantify the geological parameters, which improves the prediction accuracy of ANN models. Based on the analysis, the GRNN model was found to outperform the BP and RBF neural networks in terms of accuracy and computational time. Analysis results also indicated that strong correlations were established between the predicted and measured settlements in GRNN model with MAE = 1.10, and RMSE = 1.35, respectively. Error analysis revealed that it is necessary to update datasets during EPB shield tunneling, though the database is huge.     

盾构下穿机场跑道的数值模拟研究

以上海地铁10号线空港一路-虹桥机场东站区间隧道工程为背景,结合现场检测数据及各项掘进参数,采用有限元分析软件建立了有限元模型。对盾构隧道下穿机场跑道施工过程进行数值分析,通过与实测结果的对比验证了模型的有效性。在此基础上对无飞机冲击荷载影响下的隧道开挖过程进行计算,得出了开挖过程中跑道及下部土层的沉降变化规律,并比较分析了跑道结构的存在对地表变形的影响。结果分析表明跑道结构的存在减少了开挖引起的地表沉降,同时分析了隧道开挖影响下机场跑道结构受力的最不利部位,为盾构实施穿越提供了重要依据。