隧道围岩变形的非线性自回归时间序列预测方法研究

针对传统时间序列预测模型的单一线性和忽略施工过程影响的静态局限性,提出非线性自回归(包括NARNN与NARXNN)时间序列预测模型.该模型通过引入动态施工影响因子作为附加的外部输入,同时结合模型本身的反馈结构和延迟单元,在结构和动态特性上更加符合实际系统,可以非线性动态地考虑隧道施工全过程.运用该模型对史家山2号隧道施工过程中的围岩水平收敛和地表变形进行预测.结果表明:1)非线性自回归预测模型比传统的ARMA预测模型的预测精度高、适应性好;2)通过多次预测并对结果取平均值,可以保证非线性自回归预测模型预测结果的预测精度和稳健性;3)通过优化动态施工影响因子的取值方法,可以进一步提高NARXNN时间序列预测模型的预测精度.     

浅埋隧道开挖扰动下含空洞地层位移响应解析

针对非圆形地层空洞问题,提出一种全新的基于几何边界拆分的子域分解方法。该方法将含空洞的浅埋隧道多连通区域以几何边界为单位分解成1个半无限域与若干个含孔洞的无限域,并结合Schwarz交替法建立适用于含非圆形空洞地层位移响应分析的一般性解析方法。通过与数值模拟的计算结果相对比,验证本文方法的精确性。最后,利用本文方法对含非圆形空洞地层的地表变形响应进行系统性参数分析。研究结果表明：1)非圆形空洞对地表沉降的影响较圆形空洞更为显著,其主要因素来源于空洞的高跨比而非空洞形状本身,随着空洞高跨比的减小,空洞对地层沉降影响愈加明显。2)在不同空洞姿态的工况中,椭圆形空洞长轴处于水平状态时对地表沉降的影响最为显著;3)空洞与隧道之间的距离大于4倍洞径时,对地层沉降造成的影响可以忽略不计。     

隧道工程可靠性基本要素统计分析与建议

通过收集与整理203篇隧道工程科研论文和工程案例,对隧道围岩力学参数、荷载参数和支护构件参数的变异系数和概率分布类型以及功能函数设计表达式进行统计分析,结合各行业隧道设计规范的发展现状,从计算变量与功能函数层面指出了当前隧道工程可靠性分析中存在的不足之处,并提出了具体的对策建议.结果表明:支护构件参数的变异性整体小于围岩力学参数和围岩荷载参数、稳定性条件差的围岩变异性大于稳定性条件好的围岩、支护构件几何参数变异性高于材料参数变异性;整理出4种隧道结构可靠性分析功能函数设计表达式,荷载-结构模式下的功能函数主要为结构强度准则,地层结构模式条件下的功能函数则兼有强度准则与变形准则;得出隧道力学参数变异系数的参考值区间及建议概率分布类型,可指导因地勘工作无法进行或者不够全面的条件下隧道工程可靠性分析中的参数取值.