地鐵盾構施工地表變形時空演化規(guī)律與預警研究.pdf

1、目前，中國已成為世界上地鐵施工領域中使用盾構最多的國家之一。近年來，以盾構施工過程中產生不允許的土層變形位移和過大的地表沉降所引發(fā)城市環(huán)境土工安全事故呈明顯上升趨勢，如何掌握復雜條件下城市地鐵盾構施工過程中地表變形的時空演化機理和規(guī)律，進而準確預測其時空演化過程，并實現地表變形預警系統，已成為盾構隧道現代化建設中的一個亟待解決的重要課題。
　　本文借鑒國內外相關研究，針對武漢市軌道交通二號線越江地鐵盾構隧道工程，以時間序列分析和隨

2、機介質理論為基礎，綜合運用巖土工程反分析、人工智能、系統辨識、信息融合等方法，系統分析了盾構隧道施工引起的地表變形時空演化規(guī)律，成功實現了盾構施工引起地表變形的智能預測和預警。
　　首先，本文以武漢市軌道交通二號線越江地鐵盾構隧道工程為背景，分析指出越江地鐵隧道盾構施工風險均與地表變形的程度直接或間接有關，控制越江地鐵隧道盾構施工風險的重點和關鍵之一就是預測并控制陸地段和江中段地鐵盾構施工引起的地表變形的程度，降低由地表變形導致一

3、系列次生災害的可能。
　　盾構施工地表變形時間序列具有非等間距、小樣本、趨勢性和自相關性等關鍵特征，本文提出基于Weibull-ARIMA的盾構施工地表變形時間過程模型，并完整的給出了建模流程和算法。該模型能夠很好的反向解構盾構施工引起的地表變形時間序列，特別是在擬合精度和建模效率上，均明顯優(yōu)于單純的Weibull模型或者ARIMA模型。通過該模型的應用，可以快速準確的挖掘盾構施工地表變形時間序列蘊含的時間效應特征參數，實現對盾構

4、施工地表變形時間過程的描述和刻畫。
　　盾構施工引起的地表變形的三維空間位移場也就是變形空間分布的范圍和大小。本文運用改進的隨機介質理論給出了由盾構施工引起的地表變形空間分布計算過程。在此基礎上，提出基于多重自適應變異粒子群優(yōu)化(MAMPSO)算法實現盾構地表變形空間分布特征參數的反分析。該算法與傳統的Powell算法、基本PSO算法相比，在盾構施工地表變形空間分布特征參數反演中具有較高的識別性能和精度，為分析盾構施工地表變形空間

5、分布規(guī)律提供了新的方法。
　　盾構施工過程是一個隨時間和空間不斷演化的復雜系統。本文提出了盾構施工地表變形時空演化系統建模思路，建立了基于MAMPSO-RBFNN的盾構施工地表變形時空演化智能預測模型，并轉化為RBF神經網絡模型結構及參數的非線性函數優(yōu)化問題，利用MAMPSO算法優(yōu)化并實現了盾構施工地表變形時空演化過程的實時智能預測。
　　盾構施工地表變形預警系統是信息技術在地下工程中的重要應用之一。本文構建了基于多源信息融