青島地鐵3號線暗挖段地表變形BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測研究.pdf

1、近些年來隨著城市的人口的增長，交通問題的日益嚴峻，城市地下工程迅速發(fā)展。而地下工程的施工勢必會由于地層損失和應(yīng)力重分布等眾多原因而引起地層的移動，導(dǎo)致不同程度的沉降和位移。當(dāng)?shù)貙右苿雍偷乇碜冃纬^一定的限度時就會造成地面沉陷、基坑垮塌、隧道破壞、周邊建筑物損害、地下管線損害等事故，影響到隧道和地表建筑物的正常使用和安全運營，嚴重時候還會造成工作人員的傷亡，導(dǎo)致嚴重經(jīng)濟損失及人員傷亡而產(chǎn)生不良的社會影響。因此正確預(yù)測城市隧道施工引起的地表

2、變形顯得十分必要，可為信息化動態(tài)施工提供指導(dǎo)。
　　 本文首先分析和介紹了預(yù)測隧道開挖引發(fā)地表變形的各種計算和預(yù)測方法，如經(jīng)驗公式法、隨機介質(zhì)理論、數(shù)值模擬方法，統(tǒng)計分析方法和時間序列分析法以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等，介紹了各種方法的原理及適用的條件，并舉出了各種方法的工程應(yīng)用例子，指出了各種方法的優(yōu)缺點，對地變變形研究的方法進行簡單的介紹和指出了預(yù)測的研究發(fā)展趨勢。通過對收集的青島地鐵有關(guān)的地質(zhì)資料和監(jiān)測數(shù)據(jù)進行學(xué)習(xí)和分析，在學(xué)習(xí)

3、介紹人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理的基礎(chǔ)上，深入分析了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，包括神經(jīng)元模型，網(wǎng)絡(luò)的激勵函數(shù)，網(wǎng)絡(luò)的特征及學(xué)習(xí)(學(xué)習(xí)方式及規(guī)則)，將理論與工程實際相結(jié)合，建立了區(qū)間隧道開挖引發(fā)地表變形量的預(yù)測的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對隧道開挖引發(fā)的地表沉降量進行了預(yù)測研究。通過與實際監(jiān)測數(shù)據(jù)的對比，證明該方法對于在不同地質(zhì)條件情況下隧道開挖引發(fā)的地表變形量預(yù)計有較高的精度。通過對保河區(qū)間37個主要監(jiān)測斷面(30個訓(xùn)練樣本，7個作為測試樣本)的觀測數(shù)據(jù)的處理，

4、對區(qū)間不同地質(zhì)條件下的地表變形量進行初步分析，利用MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱中的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過建立模型的試驗，并進行了預(yù)測，得出結(jié)論有：
　　 (1)區(qū)間隧道地表變形量大小與圍巖級別關(guān)系密切，圍巖差的地段即使采用了先進的施工工藝，地表變形量仍比其他地段的要大。表明地質(zhì)條件對地表變形量的大小起著決定性的作用。
　　 (2)不同圍巖質(zhì)量情況下，地表變形量不同?？傮w上圍巖級別越高(完整性越差)地表變形越大。
　　

5、 (3)由網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程得出，對于隧道開挖，地表變形的主要影響因素進行分析，得知圍巖級別與地下水情況的敏感性較大。
　　 本文創(chuàng)新點在于將基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的函數(shù)逼近問題與時間序列預(yù)計問題兩大變形預(yù)測問題結(jié)合起來進行預(yù)測。預(yù)測結(jié)果初步表明，網(wǎng)絡(luò)模型只要有可靠有效的先驗性數(shù)據(jù)，預(yù)測的結(jié)果是能夠滿足要求的。
　　 最后，本文指出了存在的問題和進一步可能的研究工作，通過本次的研究學(xué)習(xí)工作，結(jié)果表明，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立預(yù)測模型是可