【摘 要】
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随着新奥法的提出,监控量测技术逐渐成为影响隧道设计及施工控制过程的关键因素。鉴于隧道开挖过程中周围岩体产状存在较强的非线性、非连续性,导致采用以往的现场原位试验及室内试验都难以获得准确的围岩参数,因此,充分利用现场监测数据所反馈的围岩变形信息进行岩体力学参数的反演分析具有良好的应用前景。本文以贵州省剑河至黎平高速公路TJ-1标段牛练塘隧道工程为依托,依据现场监控量测获得的围岩拱顶沉降及净空收敛等数
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（52178393）:列车动荷载扰动影响的硬质沉积岩隧道底鼓变形时效机理及灾害预测研究；
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随着新奥法的提出,监控量测技术逐渐成为影响隧道设计及施工控制过程的关键因素。鉴于隧道开挖过程中周围岩体产状存在较强的非线性、非连续性,导致采用以往的现场原位试验及室内试验都难以获得准确的围岩参数,因此,充分利用现场监测数据所反馈的围岩变形信息进行岩体力学参数的反演分析具有良好的应用前景。本文以贵州省剑河至黎平高速公路TJ-1标段牛练塘隧道工程为依托,依据现场监控量测获得的围岩拱顶沉降及净空收敛等数据,选取ZK2+065断面为主要研究断面,其相邻ZK2+055及ZK2+075断面为辅助研究断面,建立各个断面的时间序列模型,借助于ABAQUS有限元软件以构建了隧道三维数值模型,基于随机梯度下降算法与Dropout算法对传统BP神经网络模型进行改进,实现了围岩参数的反演分析。论文主要研究内容及成果为:（1）基于牛练塘隧道工程现场监控量测布设情况,对隧道出口段地表沉降、拱顶沉降及净空收敛监测数据进行归纳整理,分析了隧道围岩变形规律,提出了牛练塘隧道整体围岩变形监测预警方案。（2）选取预警等级中累计沉降值最大,日变形速率最快的ZK2+065断面为主要分析断面及其相邻ZK2+055、ZK2+075断面为辅助分析断面,借助Eviews软件分别建立了各个断面拱顶沉降及净空收敛监测数据的时间序列预测模型,将预测结果与回归分析模型的预测结果进行比对。结果表明,ZK2+065及ZK2+075断面时间序列模型的平均绝对误差MAE与均方根RMSE均低于回归分析模型,时间序列模型整体具有更高的预测精度。（3）选择弹性模量、粘聚力、泊松比及内摩擦角为影响因素,通过设计正交试验,获取了25组物理力学参数样本组合。利用ABAQUS有限元模型建立牛练塘隧道三维正演模型,计算样本参数所对应的拱顶沉降值及净空收敛值,在此基础上,采用极差分析与方差分析两种检验方法,分析了ZK2+065断面围岩参数的敏感性,结果表明,相较于内摩擦角及泊松比,弹性模量与粘聚力对围岩变形的影响程度更高敏感性更强。（4）选取数值模型计算值为训练与验证样本,时间序列模型预测值为测试输入样本,建立了基于Dropout算法与随机梯度下降算法优化的BP神经网络模型,结果表明,基于优化BP神经网络模型的计算误差小于传统的BP神经网络模型,计算精度能够满足工程要求。
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