气孔构造岩石裂隙渗透特性及其渗流量预测方法

低雷诺数下岩石光滑裂隙渗流流量可用立方定律描述,而气孔构造岩石裂隙的渗透特性与之不同,需进一步研究。为此,首先开展了气孔构造裂隙渗透试验,获得了气孔构造单裂隙渗流流量与不同水力坡降、等效水力缝宽、气孔最大深度、气孔等效直径、气孔面积占比5个因素共382组试验数据;然后分别采用传统的回归分析和新出现的机器学习算法对试验数据进行分析,研究气孔构造岩石裂隙渗流量预测方法,通过回归分析,得到气孔构造裂隙渗流量预测公式;最后基于机器学习中的随机森林算法,建立了气孔构造岩石裂隙渗流流量预测模型,并分析了影响气孔构造岩石裂隙渗流量的各因素的重要性。结果表明：影响气孔构造岩石裂隙渗流流量的主要因素为水力坡降和等效水力缝宽,其他影响因素的重要性之和小于15%;回归所得流量预测公式形式简洁,抓住了主要影响因素,但其拟合优度不是很高（R²=0.90）,这是因为回归分析会忽略其中的次要影响因素;随机森林预测模型包含次要因素的影响,预测效果（R²=0.97）显著优于回归预测公式,在预测复杂裂隙构造渗流量预测方面更有优势。     

基于DEM的双线隧道地表沉降规律

为研究隧道开挖引起的地表沉降规律,运用PFC2D软件模拟Trapdoor试验,通过沉陷门下沉对双线隧道开挖引起的地表沉降规律及影响因素进行了系统研究。基于休止角试验和单Trapdoor模型试验得到数值模型的计算参数,通过开展单Trapdoor数值试验获取地表沉降曲线,拟合得到单线隧道开挖引起的地面沉降Peck公式参数。开展同时开挖的双Trapdoor数值试验,利用单Trapdoor参数叠加得到双线隧道开挖引起的地表沉降预测公式,并与简单叠加公式的拟合结果进行对比。最后进行先后开挖的双Trapdoor数值试验,揭示了隧道间距、埋深和双线隧道开挖顺序对地表沉降的影响规律。结果表明:随着隧道埋深的增加和隧道间距的减小,地表沉降曲线由"W"形态向"V"形态过渡;先后开挖工况下双线隧道引起的地表沉降曲线呈非对称分布,地表沉降量最大值出现在先行隧道一侧,且随着隧道埋深的增加,地表沉降曲线两侧最大值的差异有增加趋势;Peck公式拟合结果与离散单元法(DEM)数值模型和模型试验结果吻合较好,可用于双线隧道开挖引起的地表沉降预测,具有重要的理论指导和工程意义。