鄂西某隧道地应力场回归分析及其对工程稳定性影响

针对软岩隧道施工中出现的围岩失稳工程难题,结合鄂西某深埋特长隧道的现场地应力测试,通过应用实测数据进行区域应力场回归分析及围岩关键部位变形的数值模拟,综合评价了应力场对该隧道围岩稳定性的影响.结果表明:该隧道测区围岩处于高应力区,且拱顶变形相对较大,围岩稳定性较差.分析结果与现场现象相吻合,说明该方法可行有效,可为隧道施工设计提供参考.     

基于MF-DFA法和PSO-ELM模型的基坑变形规律研究

为准确掌握基坑变形的发展趋势,实现对基坑施工的准确指导,针对基坑变形序列的非线性和复杂性,提出利用MF-DFA法和PSO-ELM模型对基坑的变形规律进行研究。首先,利用MF-DFA法对基坑变形速率序列进行多重分形特征分析,以判断基坑的变形趋势;其次,利用PSO-ELM模型对基坑累计变形序列进行预测,得到基坑变形的预测值;最后,对比两变形序列的分析结果,综合判断基坑的变形趋势。同时,采用实例检验分析思路的准确性。结果表明:MF-DFA法能有效分析基坑变形速率序列的多重分形特征, PSO-ELM模型在基坑变形预测中也具有较高的预测精度,且两者对基坑变形规律的判断的一致性较好,相互佐证了两者分析结果的准确性,为基坑变形规律研究提供了一种新的思路。     

大坝变形实测数据的多重分形特征解析方法

为更好地分析大坝变形实测数据的波动特征进而评价变形的整体性态,以某混凝土重力坝的实测数据为凭,将多重分形理论应用于大坝变形性态分析中,利用MF-DFA、MV-MFDFA和A-MFDFA解析变形性态的多重分形特征及其非对称性。结果表明,无论是多测点或单测点,实测序列均具有明显的多重分形特征,并且这种多重分形特征具有明显的非对称特性;实测序列从多测点到单测点、从整体波动到局部趋势均表现出良好的记忆性和长程相关性特征,在水位等大波动因素的影响下,该坝坝顶水平位移发展良好,大坝整体状态稳定。     

地铁车站深基坑的变形预测及稳定性研究

为实现基坑变形预测及稳定性的综合研究,先以极限学习机(ELM)神经网络和灰色模型为基础,建立了基坑变形的串联、并联和混联耦合预测模型,以实现基坑变形预测;其次,再利用尖点突变理论和Mann-Kendall检验对基坑稳定性及变形趋势进行综合判断,以佐证预测结果的准确性。实例检验结果表明:3种耦合模型均能不同程度地提高预测精度,且以混联式模型的预测稳定性最高,其次是并联式模型和串联式模型;同时,预测结果与尖点突变理论和Mann-Kendall检验的分析结果相符,验证了该预测思路的有效性和可行性。研究方法可为基坑的变形预测提供一种的新思路。     

基于尖点突变理论及Spearman秩次检验的基坑稳定性分析

基坑的稳定性评价及预测分析,能及时反馈基坑的变形动态,对基坑工程的安全评价具有至关重要的作用。利用尖点突变理论及Spearman秩次检验对基坑的稳定性进行分析,并利用AR(1)模型剔除基坑原始变形序列的相关性,以探讨数据相关性对基坑稳定性分析结果的影响;随后,再利用灰色模型对基坑的变形进行预测,以分析基坑变形的发展趋势,验证稳定性分析的准确性。经实例检验,结果表明:尖点突变分析与Spearman秩次检验的稳定性分析结果一致,均得出基坑变形将趋于稳定,且剔除基坑变形序列的相关性将使稳定性分析结果趋于保守和安全;同时,灰色模型外推4个周期的变形均呈减弱趋势,与稳定性分析结果相符。通过上述3种分析方法能从不同方面对基坑的稳定性进行评价及预测分析,具有较好的一致性,为类似工程实践提供了一定的参考依据。     

陕西何家梁隧道地应力测量及围岩稳定性评价

基于何家梁软岩隧道的工程地质条件与三维水压致裂地应力测试方法,测量并分析了工程区地应力分布规律,并采用FLAC3D数值分析软件对隧道开挖稳定性进行了评价。结果表明:自重应力是该地应力场中的主要影响因素,测区应力场为高应力水平,隧道开挖后,边墙中上部及拱顶有不同程度的下沉,周边位移相对值仍在规范允许范围之内。测试及数值分析结果可为工程区隧道开挖的稳定性分析及安全支护提供参考,可对类似软岩隧道的地应力测试及分析提供借鉴。     

小寨山隧道洞口段塌方成因分析及变形预测

为保证隧道洞口段的施工安全,在小寨山隧道洞口段塌方成因分析的基础上,利用尖点突变理论和PSO-ELM模型评价了隧道洞口段围岩的稳定性现状及其发展趋势;另外,根据洞口段塌方成因,对塌方处理措施进行了系统研究,并综合分析了处理效果,以评价各类处理措施的有效性。小寨山隧道洞口段塌方成因研究表明:洞口段的塌方成因主要是偏压原因和降雨原因,且突变分析过程的突变特征值均<0,得出隧道洞口段围岩处于不稳定状态,加之变形预测结果显示其后期变形仍将持续增加,进而隧道洞口段的稳定性趋于不利方向发展,有必要采取切实措施保证施工安全;同时,塌方处理措施应结合工程实际,先对各施工阶段和步骤进行针对性加固,再调整隧道支护所受的宏观应力状态,保证其受力平衡,且通过塌方处理,小寨山洞口段围岩变形处于可控范围内,验证了各类处理措施的有效性。     

MF-DFA在大坝安全监测序列分析和整体性态识别中的应用

为更好地分析监测序列的波动特征进而识别大坝整体性态演变规律,将多重分形消除趋势波动分析(MF-DFA)方法应用到大坝监测序列分析,并以一混凝土坝垂线监测序列为例,通过单个测点、环境量的长程相关性和多重分形特征分析及3个不同坝段测点比较,结果表明:坝体变形序列具有较强的多重分形特征,大波动受温度和库水位的周期性变化影响,小波动则受水位的频繁涨落控制;同时,溢流坝段和挡水坝段又因其环境荷载条件和工作机理不同波动特征略有差异;总体看,变形序列受环境量控制,大坝整体性态正常。实例分析结果表明MF-DFA可以从局部和整体两个层面评价大坝的工作性态及其演变规律。     

应用不同去噪方法及分形理论判断滑坡变形趋势

为达到准确判断滑坡变形趋势的目的,首先采用多种去噪方法对滑坡变形数据进行去噪处理,分离滑坡变形的趋势项和误差项数据,并采用分形理论对各序列的变形趋势进行判断和对比研究;然后,再利用神经网络对滑坡变形进行预测以验证滑坡变形趋势判断的准确性。结果表明:不同去噪方法的去噪效果具有较大的差异,其中半参数卡尔曼滤波的去噪效果最优,且滑坡具有变形加剧,稳定性减弱的趋势;同时,对比趋势判断变形预测结果,两者的一致性较好,证明了滑坡变形趋势判断的准确性。研究成果可为滑坡的变形趋势判断提供一种新思路。     

基于分形理论的隧道地表沉降分析及预测

隧道地表沉降变形时间序列是具有分形特征的非线性体系,以狮子山隧道地表沉降监测为研究对象,基于分形理论,使用R/S分析法和V/S分析法计算了累计沉降和沉降速率时间序列的Hurst指数,并评价了地表沉降的稳定性,结合V统计量评价了这2种分析方法的有效性和地表变形的非循环周期;最后,使用分形插值函数与回归函数对地表沉降值进行了预测评价。结果表明,R/S分析法和V/S分析法对分析地表沉降时间序列具有较好的有效性,R/S分析法受短期记忆影响大,计算结果偏于安全,而 V/S分析法评价地表变形稳定性更加保守,3个监测点将长期处于稳定状态,且其时间序列的非循环周期约为20 d。使用分形插值得到的预测值与实测值间误差较小,且能正确反映变形演化趋势,较传统的回归分析优越,可以为地表沉降预测提供一种参考。     

基于变形监测的软岩隧道有限元反演分析研究

软岩隧道施工过程中需要对围岩进行及时有效的加固,以免变形过大威胁工程的安全性。依托天井山隧道工程,采用非接触位移测量监测围岩变形稳定性。为了更好地描述软岩的蠕变特性,结合位移监测数据以及有限元参数反演方法得到软岩蠕变参数,并以此分析开挖断面围岩的稳定性情况。得到以下结果:根据现场实际监测数据,隧道围岩的变形呈收敛趋势,但两侧变形并不对称;采用有限元反演方法得到的参数能较好地反应围岩开挖后位移变化的规律,其变化规律与实测数据一致;隧洞稳定性分析结果表明,现有支护措施下围岩流变塑性区范围将持续增长,最终会导致初砌破坏达不到支撑效果,需要采取进一步的加固措施。     

基于应力监测的软岩隧道支护结构稳定性分析

为研究铁路隧道开挖过程中的岩体力学行为，评价隧道稳定性，以西南地区某隧道软岩为研究 对象，对其支护结构进行应力监测。根据现场施工状况与监测结果，分析围岩和支护结构的应力状态等 信息，进而可以修正设计、优化施工方案，从而确保结构稳定性和隧道安全；同时采用二维有限元Ｐｈａｓｅ 进行数值模拟，计算钢拱架及钢筋混凝土的安全系数，判断支护结构的稳定状态。研究的方法、结论可 为类似条件下隧道工程的设计、施工、监测和进一步的理论研究提供参考和借鉴，具有一定的工程应用 价值。     

基于尖点突变理论及速率比值法的基坑变形预警研究

为增加地铁基坑变形预警的可靠性和准确性,提出利用尖点突变理论和速率比值法构建基坑变形预警模型,即先利用尖点突变理论从累计变形和变形速率两方面评价不同监测对象的稳定性,当评价对象处于不稳定状态时,应立即停工,并采取相应加强措施;反之,再进一步利用速率比值法对各监测对象在不同阶段的稳定性程度进行评价,并根据状态划分,制定相应的处理措施。实例研究表明:累计变形的突变分析结果和变形速率的突变分析结果较为一致,得出各监测对象均处于稳定状态,说明基坑的稳定性较好,其施工对周边近接建筑物的影响有限。同时,速率比值法可判断各监测对象在不同时间节点处的稳定状态,进而实现基坑变形的实时预警,有效保证了基坑施工过程中的信息化施工管理,为基坑变形预警研究提供了一种新的思路。     

上覆土层开挖对地铁隧道的影响分析与研究

以西安太华路立交改造工程上跨地铁四号线区间为例，通过工程类比、现场试验、理论计算及数值模拟等几种分析方法研究上覆土层开挖对地铁隧道所造成的影响。通过分析得出上覆土层开挖工况下地铁区间隧道的受力及变形状态，提出对应的工程措施减轻土体开挖对地铁隧道的影响，判断地铁结构的安全性和可靠性，为类似工程建设提供相关参考。主要得出以下结论:土层开挖卸载所引起盾构隧道变形主要为基底回弹上浮变形；土层开挖后隧道的抗浮问题需重点关注；几种分析方法所得到的结果有一定出入，但是大的变形趋势可以达到相互验证的目的；分层开挖对控制隧道变形具有重要的作用。     

红层软岩膨胀力学特性试验研究

红层地区岩体膨胀变形现象显著。为研究红层软岩膨胀力学性能,采用YYP-50型岩石膨胀压力试验仪和岩石自由膨胀率试验仪对某隧洞区5种不同岩性的红层软岩进行室内膨胀特性试验,并通过pH计测定了膨胀压力试验前后水溶液的pH值。试验结果表明:该隧洞区5种红层软岩的平均膨胀压力差异明显,最低为175.13 kPa,最高可达2 080.16 kPa,膨胀力的对数与膨胀应变呈线性增长关系,膨胀压力与干密度、吸水率皆呈正相关,与初始含水率呈负相关;膨胀压力试验后5种软岩的水溶液pH值均大于7,且不同地层水溶液pH值变化率不同,膨胀压力的大小与pH值及其变化率呈正相关;5种软岩的平均自由膨胀率相对较大,纵向、径向最高可达40.8%和32.4%,平均膨胀压力与平均自由膨胀率表现出指数增长趋势。研究成果可为今后膨胀岩地区工程建设提供一定的理论支撑。     

考虑应变软化的高速公路软岩隧道围岩变形分析

软岩隧道具有变形大流变时间长等特点,采用何种模型模拟软岩的应力应变关系在数值计算中至关重要。通过数值模拟和三轴试验对比,确定以驼峰曲线函数表达式描述软岩的应变软化材料特性关系,结合 FLAC 软件采用应变软化模型对三种开挖方式进行了模拟计算分析,确定最优开挖方式。然后针对软岩围岩变形进行了理想弹塑性模型和应变软化模型的分析对比。将软岩应变软化本构模型得出的围岩变形与实测值进行对比分析,发现其二者值能够较好吻合,因此采用应变软化模型计算软岩隧道变形是可取的。     

考虑应变软化的软岩浅埋隧道施工工法对比研究

为探求适合软岩浅埋隧道的施工工法,以某软岩浅埋隧道为依托,采用FLAC3D软件建立数值分析模型。首先根据位移释放率求得不同施工工法下的应力释放率;然后基于应力释放控制开挖的原理,对不同施工工法下隧道洞周变形及初期支护受力等进行分析;最后通过实测数据对数值模型的可靠性进行验证。模拟结果表明:CRD法对围岩受力变形的控制效果最佳,三台阶核心土法次之;三台阶核心土法下,开挖面前方围岩稳定性最好且初期支护受力最为合理。因此,推荐三台阶核心土法进行软岩浅埋隧道的开挖。     

基于多种优化支持向量机及V/S分析法的隧道变形预测及趋势判断

隧道变形具有明显的非线性特征,为实现其准确预测,基于卡尔曼滤波和多种优化的支持向量机模型对隧道变形进行预测,以探讨不同预测模型的适用性,并进一步进行组合预测;同时,利用V/S分析法计算变形序列的Hurst指数,以判断隧道的变形趋势,并与预测结果进行对比,综合判断隧道的变形规律。结果表明:最小二乘支持向量机的优化效果最好,且预测隧道后4个周期均为增长变形;同时,变形序列和速率序列V/S分析的Hurst指数分别为0.845和0.602,均>0.5,得出隧道后期变形呈持续增长趋势,与预测分析一致,验证了思路的有效性。     

参考作物腾发量时间序列的长程相关性和多重分形分布

本文应用修正的Penman-Monteith模型计算了分布在全国各地的16个站点的参考作物腾发量时间序列,并采用新近发展的多重分形非趋势波动分析法(MF-DFA)计算了序列的长程相关指数H和奇异谱f(α)。结果表明,潜在蒸散序列围绕一定趋势的波动不是完全随机的现象,而是由内在自相似机制决定的长程相关过程;其不同层次的波动是一个有序的多重分形分布,奇异谱可用二项倍增串级模型描述。     

高地应力软岩隧道施工工法数值分析与研究

以宜巴高速公路峡口隧道为工程实例,针对高地应力软岩隧道施工大变形控制问题,运用数值分析分别采用环形开挖留核心土法、三台阶法、双侧壁导洞法和CRD法对峡口隧道大变形段典型断面进行开挖模拟,获得了4种不同施工工法下洞身变形、塑性区分布情况;并以此判断围岩的稳定情况,对4种施工工法的优劣进行分析与研究。研究结果表明CRD法对控制围岩稳定效果最好。最后结合工程实际,通过支护结构受力监测,洞周累计变形量与变形速率量测,验证了选用的施工工法及工艺的合理性,对我国高地应力软岩隧道的建设进行了有益的探索。