没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
人工智能-数据分析-隧道现场施工监控量测数据分析中回归模型的选择与优化.pdf
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 6 浏览量
2022-07-02
13:10:41
上传
评论
收藏 3.54MB PDF 举报
温馨提示
试读
65页
人工智能-数据分析-隧道现场施工监控量测数据分析中回归模型的选择与优化.pdf
资源推荐
资源详情
资源评论
第一章
绪论
1.1
前言
新奥法即新奥地利隧道施工方法11-2l(New
Austria
Tunneling
Method,NATM)
由奥地利隧道工程师腊布希维兹于1963年首先提出,是将锚杆和喷射混凝土组合
在一起作为主要支护手段,通过控制围岩变形,以充分发挥围岩的自承能力的施
工方法。新奥法施工的基本原则是允许围岩产生适量变形,但又不使围岩松动塌
落。在设计、施工过程中,若对围岩性质判断不准或情况不明,或喷射混凝土、
安装锚杆、架设钢支撑的时间和方法有误,围岩松动就会超出预计。因此,新奥
法普遍采用工程类比法设计,并以现场监控量测法进行检验。隧道施工监控量测
的主要对象为围岩变化情况和支护结构的工作状态,主要任务是通过对监测数据
的分析处理与必要的计算和判断后,进行预测和反馈,以保证施工安全和隧道围
岩及支护衬砌结构的稳定。隧道施工监控量测包括实用监控技术以及监控数据采
集与分析两部分,前者主要包含采用与开发何种监控手段与仪器,尽量达到准确、
及时与方便地采集数据的功能;后者主要进行监测数据分析,通过适当的数学方
法,将数据或评判标准及时反馈以进行安全预报,科学地指导施工。隧道监控量
测数据处理与分析的手段多种多样,使用情况各异,且涉及到分析人员的工程经
验及大量的数学理论,其大致可以分为经验统计分析预测法和力学模型分析预报
法两大类,前者是以隧道施工现场采集数据为基础,建立各种数理统计预报模型,
分析反馈信息和预测监测对象的变化趋势,以此进行围岩稳定性预测和危险性预
报的一类方法;后者则是利用力学模型模拟围岩变形及其破坏发展过程的一类方
法,选择比较符合实际情况的力学模型和相应的参数是利用该方法进行分析的关
键,也是最大的难题f31。由于力学模型分析预报法在实现过程中存在着较大的困难,
在现今隧道监测数据处理中,通常采用经验统计分析预测法对监测数据进行预测
与分析,对不良数据进行处理并及时反馈信息,从而达到预警与安全施工的目的。
1.2
国内外研究现状
1.2.1
隧道施工监控量测的意义
现代隧道工程施工普遍采用新奥法,作为新奥法的必要组成部分,监控量测
逐渐突显其重要的作用和意义。隧道施工过程中,受人为、环境等因素影响,围
岩必然发生变形,若无法及时观察到围岩变形发生突变,预防隧道塌方,可能会
带来经济损失与人员的伤亡;在隧道运营阶段,受地质条件、结构老化等因素影
响,可能会带来隧道地质恶化、火灾、结构损伤、退化和失稳等情况,若无法及
时了解到这种变化,将可能会造成交通堵塞、经济损失甚至人员伤亡等后果。1996
年2月10日凌晨,日本FURUBIRA隧道发生了局部崩塌,由于缺乏对隧道运营
期的监控量测和及时的救护援助,造成了大量人员死亡。2005年1月12日,我国
台州缙云高速公路缙云县壶镇括苍隧道段的山体突然发生塌方,致使正在作业的
工人2人当场死亡,6人受伤。2010年7月11日下午,我国广西宾阳县陈平乡中
铁十八局那适2号隧道施工现场发生塌方事故,隧道的坍塌地段已基本被坍塌体
充满,10名工人遇难。因此,开展隧道施工监控量测具有极其重要的意义,具体
体现在以下几个方面:
(1)监控量测是保障施工安全的重要手段
隧道施工监控量测,可迅速准确地获取第一手实际量测数据资料,在对这些
数据资料进行处理分析的基础上,可及时为施工提供反馈信息,协助与指导隧道
施工的顺利开展,及时掌握施工过程中出现的各种情况,尽早发现、预测和预防
塌方等灾害性事故,减少由此带来的人员和财产损失【4。5】。
(2)监控量测是应对隧道施工中不确定性的重要方法
隧道施工常遇到的地质问题主要包括:压力及洞室围岩的变形与破坏、地下
水及洞室涌水、洞室进出口的稳定性等问题。而这些问题在隧道施工中存在很大
的不确定性,主要表现在:隧道围岩应力重分布和应力集中的特点以及符合岩体
性质的本构关系模型和破坏准则的不确定性;岩体中存在的裂隙、断层等各种破
裂面在遇到涌水、膨胀性围岩等一些复杂又难以预料的地质问题时破坏的不确定
性;洞口复杂围岩及边、仰坡变形的不确定性;以及遇到暴雨、山洪等突发性事
件,隧道围岩一支护结构的受力和稳定性情况的不确定性等。这些不确定性决定
了在隧道施工过程中应通过监控量测来获得反映隧道围岩稳定性的监测数据以有
效地指导施工。
(3)监控量测是信息化设计施工的需要
隧道工程信息化施工的核心内容是量测信息的反馈,通过在隧道施工中布置
监控测试系统,从现场围岩的开挖及支护过程中获得围岩稳定性及支护设施的工
作状态信息,如隧道围岩的位移和变形、构件的应力和应变等,反馈有效信息以
控制和调整开挖或支护的时间以及支护的强度,并对支护参数进行有效的优化,
以实现隧道的安全优质施工【4咱J。
1.2.2
隧道监测数据分析方法的研究现状
隧道施工现场监控量测最重要的目的之一是通过对监测数据的分析处理与必
要的计算和判断后,进行预测和反馈,以保证施工安全和隧道围岩及支护衬砌结
构的稳定。实现这一目的需要有较为准确的反馈信息,而良好的监控数据处理方
法直接关系到反馈信息的准确性和可靠性。因此,广大研究者一直在探索隧道监
控量测数据的分析与处理方法,包括回归分析‘71、时间序列分析【81、灰色预测【91、
人工神经网络理论【1
01、模糊优选理论【11】以及突变理论【121等。上述方法各有其优势
和使用局限,并在工程实践中得到了不同程度的应用。其中回归分析法、时间序
列分析法以及灰色预测法是隧道监控量测数据处理方法中最常用的方法,突变理
论作为最新引入隧道施工监控量测数据处理中的数学方法主要用于预测围岩突变
时段。
1.2.2.1
回归分析法
如果从19世纪初(1809年)高斯(Gauss)提出最小二乘法算起,回归分析法的历史
已经200多年了,回归分析法的基本思想和方法以及“回归”名称的由来归功于英国
统计学家F.高尔顿(F.Galton:1822—1911),该方法将变量之间的统计关系进行了
量化。近年来,虽然处理隧道施工监控量测数据的数学方法逐渐增多,但回归分
析法依旧是使用最广泛、最普遍的数据处理方法之一。在处理量测数据时利用回
归分析法可进行隧道稳定性和围岩参数的反分析。2003年,梅文勇利用回归模型
对隧道出口浅埋段地表沉降等问题进行了分析,提出了隧道施工沉降控制基准确
定方法和控制沉降的措施【7】。2005年,张顶立和黄俊对隧道拱顶下沉进行了回归分
析,与以往不同的是,其所取自变量不是时间,而是距离,从而得出某区间隧道
拱顶下沉随掌子面推进距离呈指数趋势发展、拱顶下沉与拱顶最终下沉关系呈直
线发展的结论【l
31。同年,申玉生和赵玉光利用曲线回归以及模糊概率方法对隧道
围岩稳定性概率进行了计算分析ll
4。,陈庆、王宏图和胡国忠等人则通过对爆破振
动监测结果的回归分析,提出了修正后的爆破地震波衰减经验数学公式【l
51。2007
年,王源、刘松玉和谭跃虎等人基于爆破振动监测数据,对质点水平和竖向加速
度、速度、位移及主频进行回归分析,探索了爆破振动传播衰减规律【l
6。。2008年,
李利平、李术才和张庆松等人对某隧道爆破监测数据的回归分析,建立了地震波
垂向衰减规律的数学模型【17l;徐建国、王复明和蔡迎春通过对某隧道现场收敛变
形监测,对量测数据进行了曲线拟合和回归分析,据此研究了隧道围岩的稳定性,
实时确定了合理的二次衬砌施工最佳时间【18】。2009年,汪振伟和付钢对矿山法城
市双连拱隧道施工引起地表沉降,在不同施工方法条件下,针对不同埋深、断面
大小进行回归分析【19】;许文锋对某海底隧道开挖拱顶下沉监测数据进行了回归分
析,在此基础上采用三维有限差分程序研究得到了隧道位移全曲线12…。2011年,
路军富、王明年和贾媛媛等人则以围岩及初期支护基本稳定速率作为二次衬砌施
作时机判定指标,采用位移断面监测数据回归分析和数值分析相结合的方式建立
了基本稳定速率的理论求解方法,以此确定二次衬砌施作时机【2¨。从近年隧道监
测数据回归分析的研究成果来看,大部分集中在对单个监测对象的数据研究,并
没有对整个监控量测数据进行系统分析;另外,绝大多数研究不是局限在对监测
3
剩余64页未读,继续阅读
资源评论
programyp
- 粉丝: 88
- 资源: 1万+
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功