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基于灰色理论 的隧道围岩稳定性预测
贾 国 全
摘 要:把隧道围岩变形作为灰色系统去考虑,用灰色系统理论对隧道围岩的稳定位移和失稳时间进行了预测,并以东
山隧道现场监测数据进行了计算,所得结果符合实际,对指导施工具有重要意义。
关键词:隧道工程,灰色理论,稳定位移
中图分类号:U451.2 文献标识码 :A
0 引言 对于失稳的情况 ,位移序列是发散的。由于岩土工程的复杂
性,用阀值法估算失稳时间目前还不可能。设等时距割线角的原
隧道施工过程 中,隧道围岩的稳定性 ,包括隧道围岩的稳定
始序列为:
位移和失稳时间的预测,是关系到施工安全和确定支护结构工艺
u(。’(k)={u(O’(1),U(。(2),…,u(O()}。
参数的一个重大问题。隧道围岩变形实质上是一个典型的灰色
通过累加生成计算 ,可求得失稳时问为:
系统。由于复杂的工程地质因素及岩体结构特征至今还无法完
全查明和对其进行正确的表述,整个系统的受力状态、围岩的力 rln Q: ]
学性状、引起位移的力学机制和力学模型都不十分清楚。试图通 走lIJl(一u㈦(1))()J/(一n)十 (2)
过对其力学机理的研究建立完全正确的力学模型来进行准确地
2 工程实例
分析几乎是不可能的…。按照灰色系统的理论观点 ,对于已知的
华北某隧道位于冀西北山地区,属低山重丘区。隧址区大部
一 组位移观测值,它实质上包含了众多的未知信息,是各种 因素
分基岩裸露,岩性为侏罗系啕北营组流纹岩 ,无规律分布有膨胀
综合影响结果的反应。采用灰色系统理论,直接根据已有的量测
岩包体,进 出口部分围岩破碎,对隧道 围岩稳定性有很大影响。
信息去预测系统未来的发展趋势,可以达到超前控制、避免发生
在用新奥法施工过程中存在局部失稳的现象 ,为确定围岩的稳定
人员伤亡和财产的重大损失 。
位移与失稳时问,用灰色系统理论进行了预测。
1 灰色系统理论模型方法
2.1 隧道位移监测方案
1.1 隧道围岩的变形破坏灰色数学模型构建 J 隧道在施工过程中,进行了拱顶下沉位移监测 ,为消除人为
建立灰色模型是以现场监测位移为依据,它不涉及到岩体的 因素对量测精度的影响,采用非接触量测技术进行测量,在断面
物理机制等其他因素。因而应对现场监测得到的众多数据加以
布设收敛观测点,隧道变形监测断面总数46个,监测断面收敛点
优化处理,挑选出具有代表性 ,能真实反映围岩变形发展规律的 布设如图1所示。
特征数据系列,以提高模型精度。 C
设原始位移监测离散数据列 :
U(。):{u{∞,U5,…,u(j0’}。
对 ∞进行一次累加生成处理 (AGO),即可得到一个生成序列:
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