雙連拱隧道圍巖變形有限元與BP神經(jīng)網(wǎng)絡耦合分析

介紹了湖北長陽縣某工程隧洞施工變形監(jiān)測斷面的布設方式、位移監(jiān)測結(jié)果及其對設計與施工的指導作用。變形監(jiān)測結(jié)果說明錨噴支護的手段作為完整的石灰?guī)r段的永久支護是可行的,作為頁巖施工期臨時支護也是有效的,但不能作為頁巖段的永久支護手段。然后利用實測巖體位移,采用有限元法,反算出巖體的平均彈性模量er灰為5.2×104kg/cm2,er頁為1.4×104kg/cm2,初步分析該計算結(jié)果的可靠性,認為綜合考慮施工方法及時間因素,利用反算法所得的彈性模量進行工程設計是可行的

bp神經(jīng)網(wǎng)絡在解決非線性、不確定性、大信息量的問題上的優(yōu)越性和適用性,結(jié)合matlab工具箱函數(shù)實現(xiàn)公路隧道圍巖分類。通過工程實例驗證神經(jīng)網(wǎng)絡在公路隧道圍巖分類中的應用非常理想可行性,而且輸入?yún)?shù)簡單易獲得。

斑竹園雙連拱隧道圍巖壓力分析——在雙連拱隧道施工過程中，由于圍巖應力重分布，圍巖的性質(zhì)較復雜且變化多、人為的因素對圍巖性質(zhì)影響大等因素，事先無法估計。因此，采取理論分析，經(jīng)驗判斷相結(jié)合方法，指導斑竹園雙連拱隧道的施工。

在雙連拱隧道施工過程中,由于圍巖應力重分布,圍巖的性質(zhì)較復雜且變化多、人為的因素對圍巖性質(zhì)影響大等因素,事先無法估計。因此,采取理論分析,經(jīng)驗判斷相結(jié)合方法,指導斑竹園雙連拱隧道的施工。

本文針對大跨度雙連拱隧道受力特點和較為復雜的施工工藝,探討了雙連隧道施工監(jiān)控量測內(nèi)容及方法,以指導施工和完善設計。

本文在某隧道錨的穩(wěn)定性研究過程中采用正交設計法構(gòu)造bp神經(jīng)網(wǎng)絡學習樣本,均勻設計構(gòu)造bp神經(jīng)網(wǎng)絡測試樣本;并通過bp神經(jīng)網(wǎng)絡對樣本進行反復訓練,對隧道錨圍巖力學參數(shù)進行了反演分析。該反演分析方法獲得的參數(shù)與正向計算得出的位移增量及監(jiān)測位移增量在量值上基本相當,為更準確地獲取圍巖巖體力學參數(shù)開辟了新途徑。

目的為解決各種傳統(tǒng)位移反分析方法的反分析模型復雜、求解難度大等問題,基于matlab的二次開發(fā)語言m語言,編寫了用于位移反分析的bp神經(jīng)網(wǎng)絡源程序.針對傳統(tǒng)bp網(wǎng)絡收斂速度慢的缺點,采用優(yōu)化算法及歸一化方法來加快網(wǎng)絡的訓練速度.方法隧道開挖模擬采用flac-3d數(shù)值方法作為正演工具,結(jié)合正交設計法和bp神經(jīng)網(wǎng)絡等程序,建立了用于位移反分析人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法,并應用該方法對某隧道圍巖力學參數(shù)進行了反演.結(jié)果反演結(jié)果表明,所建立的位移反分析的人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法具有模型簡單、求解快捷等優(yōu)點,且其精度亦能達到工程應用要求,因而可以在工程實際中推廣應用.結(jié)論人工神經(jīng)網(wǎng)絡有著良好的非線性信息存儲能力和自適應性,利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡中的bp算法反演隧道圍巖力學參數(shù),在實際應用中是完全可行的,可以為工程所需的計算參數(shù)提供參考,對隧道圍巖穩(wěn)定性評價及信息化設計具用實際意義.

以十天高速漢中東段大包梁公路隧道為例,通過分析隧道圍巖穩(wěn)定性的各項影響因素,采用bp神經(jīng)網(wǎng)絡建立隧道圍巖分級模型,并對模型進行了優(yōu)化設計,將訓練好的分級模型運用到該隧道,為公路隧道圍巖分級提供了一種有效方法和參考價值.

如何簡單、高效、準確地對工程巖體進行分類是一個具有挑戰(zhàn)性的研究課題,也是現(xiàn)場施工的迫切需求,特別是某些特定的地下工程。以江西某公路隧道為研究對象,結(jié)合該地區(qū)實際所處的地質(zhì)環(huán)境,選取不連續(xù)結(jié)構(gòu)面狀態(tài)及充填情況、巖石單軸抗壓強度rc、巖石質(zhì)量指標rqd、地下水滲水量w和洞軸線與層狀巖石的夾角θ這五個指標作為評價因子,建立了基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡的公路隧洞圍巖分類模型,成功地對公路隧道圍巖等級進行了評級,取得了良好的評價效果,為公路隧道圍巖的快速分類提供了依據(jù)。

隨著我國高速公路隧道建設事業(yè)的迅速發(fā)展,越來越來的隧道開挖需要面臨泥砂巖互層圍巖蠕變變形過大的安全問題?；谫F州省望安高速公路河邊隧道的工程概況,采用abaqus有限元分析軟件,建立了泥砂巖互層隧道圍巖蠕變計算模型,得到了圍巖蠕變30d后的水平位移和豎向位移分布云圖,給出了監(jiān)測點水平位移和豎向位移隨時間的變化曲線,分析了泥砂巖互層隧道圍巖蠕變過程中水平位移和豎向位移的分布規(guī)律。計算結(jié)果表明,泥砂巖互層隧道圍巖蠕變過程中拱頂沉降隨時間增加的程度最顯著,且預留變形量由拱頂沉降控制。

將bp神經(jīng)網(wǎng)絡應用于隧洞圍巖分類,bp神經(jīng)網(wǎng)絡通過學習記憶建立輸入和輸出變量之間的非線性關(guān)系。利用淮南洞山隧道圍巖分類樣本進行模擬檢驗,bp神經(jīng)網(wǎng)絡模型性能良好,對隧道圍巖分類的精度較高,是一種值得推廣和應用的圍巖智能分類方法。

依托某雙連拱隧道工程,基于軟件平臺3d-σ,對實際工程中的開挖方法進行了施工過程數(shù)值模擬,并與實際監(jiān)測結(jié)果進行了對比分析,得出了可用以指導施工的可信性結(jié)論。

在現(xiàn)階段的發(fā)展中,我國的公路事業(yè)取得了很大的進展,在公路建設的技術(shù)上也獲得了一定的革新,進而提高了公路的質(zhì)量,但在實際的公路建設中仍然會遇到許多的問題,比如建設公路時,多會遇到特殊的地質(zhì)及地形,為了達到良好的技術(shù)經(jīng)濟效應,會大量的選擇連拱隧道方案,目前,在這方面的經(jīng)驗還甚少,所以國家將這一技術(shù)劃為國家重點,在公路雙連拱隧道實施中,最重要的環(huán)節(jié)是圍巖穩(wěn)定,有著重要的影響.本文就公路雙連拱隧道的圍巖穩(wěn)定與施工工藝進行了研究,期望能為未來的雙連拱隧道的建造有所裨益.

在當前社會發(fā)展的過程中,公路事業(yè)在這一過程中得到了長足的進步。并且有相當一部分公路施工技術(shù)隨著科學技術(shù)的發(fā)展而得到了較大的革新,這對于公路建設質(zhì)量起到了一定的保障作用。但是部分特殊形式的公路工程建設依然需要深入的研究,公路雙練功隧道的圍堰穩(wěn)定性就是一個至關(guān)重要的問題,這方面也是我國極為重視的關(guān)鍵。主要針對公路雙練功隧道的圍巖穩(wěn)定以及實際施工工藝進行了全面深入的研究,以期為我國公路建設發(fā)展作出貢獻。

針對軟弱破碎ⅱ類圍巖雙連拱隧道采用三導洞施工方法的特點,闡述了其安全施工技術(shù)要點,實際施工中,就其監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測結(jié)果進行了實時分析,為隧道安全施工提供了依據(jù),長期監(jiān)控量測結(jié)果表明,該隧道結(jié)構(gòu)是安全的,達到了圍巖與支護結(jié)構(gòu)體系安全與穩(wěn)定的要求,所采用的安全施工措施以及信息化施工方法對類似工程具有指導和借鑒意義.

針對廣東省廣惠高速公路小金口雙連拱隧道和四川省宜水高速公路鞋底坡雙連拱隧道2個工程,應用平面應變彈塑性模型,對雙連拱隧道施工過程彈塑性進行了深入的有限元數(shù)值分析和模擬,提出了在隧道不同施工工序中塑性區(qū)的分布形式,通過這些塑性區(qū)的分析,指出了在施工過程中的圍巖應力危險區(qū)域、圍巖支護及監(jiān)控量測的重點和難點,為施工提出了警示信息。

以某高速公路中的一淺埋偏壓雙連拱隧道為工程背景,運用midas/gts有限元軟件,對其施工過程進行三維彈塑性分析。分別就三導洞施工方法中的\"先外后內(nèi)\"和\"先內(nèi)后外\"兩種施工順序下的施工過程進行數(shù)值模擬,重點分析圍巖的變形與應力、初期支護應力的分布規(guī)律,中隔墻的應力變化,以及圍巖塑性區(qū)的分布,進一步研究淺埋偏壓情況下連拱隧道的穩(wěn)定性,為后續(xù)設計和施工提供技術(shù)指導。

結(jié)合工程實例,通過對財神梁隧道全斷面法和臺階法兩種不同開挖方法下典型斷面的圍巖變形監(jiān)測,研究了其穩(wěn)定性狀況,并對圍巖變形曲線進行了回歸分析,從而優(yōu)化開挖方法和指導施工。

隧道圍巖變形監(jiān)測及變形規(guī)律分析

岔道1號雙連拱隧道圍巖壓力及支護應力量測——以張石高速公路岔道1號隧道為依托，對其圍巖壓力及支護應力進行量測分析，得出了雙連拱隧道在淺埋偏壓情況下圍巖壓力及支護應力的分布規(guī)律，為類似工程項目提供了類比依據(jù)。

寧強至棋盤關(guān)高速公路共有連拱隧道5座,均為短隧道,共長914.5m。本文重點介紹回水河1#隧道進口施工方案。隧道施工中,對洞口段軟基采用旋噴樁加固處理;中導洞采用正臺階開挖先行貫通,探明地質(zhì)情況。主洞開挖采用側(cè)壁導坑法。對洞口處坍方從洞內(nèi)、洞外分別加固處理;洞外采用加固地表及護拱基礎(chǔ);洞內(nèi)采用進、出口掌子面分別加強處理,即進口采用s洞-2施工方法,出口向掌子面采用回填土反壓、小導管注漿加固,順利完成了塌方處理。

泥巖地層大斷面隧道圍巖變形控制——以蘭渝鐵路胡家灣隧道進口段施工為例，介紹泥巖地層修建大斷面隧道變形控制的方法。施工中通過圍巖量測掌握圍巖變形動態(tài)，采取分部開挖臨時仰拱封閉成環(huán)及上半斷面扇形支撐的技術(shù)措施，控制圍巖的變形。實踐證明：效果較好，...