盾構管片結(jié)構應力混沌時間序列預測模型.pdf

1、盾構在始發(fā)、穿越風井、接收、聯(lián)絡通道等重要區(qū)段的施工會造成管片受力的變化，進而引起管片的變形，嚴重時會出現(xiàn)裂縫，導致隧道內(nèi)涌水涌砂現(xiàn)象，發(fā)生災難性的后果。目前管片結(jié)構應力監(jiān)測技術日趨成熟，施工安全在一定程度上得到了保障，但在風險應對機制還不是十分完善的情況下，利用預測模型來爭取到更多的風險應對時間，可以更好地保證施工安全，減少事故造成的損失。
　　本文以武漢地鐵四號線盾構隧道工程實測數(shù)據(jù)為基礎，通過數(shù)據(jù)的初步處理，指出了管片結(jié)構應

2、力時序變化的一般規(guī)律。對管片結(jié)構應力的影響因素進行分析，從定性的角度說明了在盾構掘進過程中，管片結(jié)構應力變化具有混沌性。結(jié)合混沌理論與BP神經(jīng)網(wǎng)絡，構建了混沌時間序列預測模型，將工程實測數(shù)據(jù)代入模型，分析了數(shù)據(jù)的混沌性，并進行管片結(jié)構應力預測分析。
　　隨機選取一個2000組的管片結(jié)構應力時序段作為混沌時序預測的樣本，基于MATLAB軟件，完成管片結(jié)構應力混沌時序重要參數(shù)的計算。其中C-C法算得的嵌入維數(shù)m=5和延遲時間τ=3，將

3、算得參數(shù)結(jié)合坐標延遲法，實現(xiàn)相空間的重構。Wolf法算得的混沌時序的最大Lyapunov指數(shù)λ=0.6487＞0，驗證了時間序列的混沌性。重構后的相空間為BP神經(jīng)網(wǎng)絡提供了輸入層、輸出層數(shù)據(jù)和輸入層節(jié)點數(shù)。根據(jù)嵌入維數(shù)初始化BP神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構。進行神經(jīng)網(wǎng)絡訓練，得出預測結(jié)果，利用MSE（均方誤差）、MPE（平均百分比誤差）、最大最小絕對誤差、最大最小誤差百分比來衡量預測結(jié)果的準確度，其中MSE=0.0313＜0.05，MPE=0.042％