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改进的非线性灰色马尔科夫模型在膨胀土隧道中的应用
| 论文题名： | 改进的非线性灰色马尔科夫模型在膨胀土隧道中的应用 |
| 关键词： | 变形预测;膨胀围岩;灰色理论;马尔科夫链;隧道施工 |
| 摘要： | 在隧道工程施工过程中，隧道工程的施工安全和投入使用后的质量性能与围岩变形的稳定息息相关，围岩的失稳是众多的隧道工程事故中一个重要的问题方面，因此，这个重要的工程安全性问题使得当今的隧道工程的研究学者和工程建设单位对隧道围岩的变形监测愈加重视。围岩变形预测的一般方法包括以下几种：经验系数法、安全系数法以及数值分析法等。上述几种预测方法均在工程建设中广泛采用，采用数值分析的方法进行围岩变形分析预测的应用比较较大。隧道围岩的变形所具有的重要特性就是复杂性和不可预见性，数值分析法仅为实际工程提供理论参考。目前，隧道工程领域的专家学者将研究方向转向系统方法对围岩变形的研究，其重要的研究方向就是灰色理论等数理分析方法。本文结合灰色理论针对隧道围岩的变形进行简单介绍和论述。 本文课题来源于国家自然科学基金所资助项目：“炎热多雨环境下膨胀围岩隧道施工时的力学性态研究”（项目编号：51368014），以广西南宁地区膨胀土为原材料建立实体隧道模型，通过模拟极端降雨气候条件，监测隧道围岩变形数据，采用经典灰色理论和改进的马尔科夫模型对膨胀围岩变形进行后期数据预测分析，根据不同天数的实测数据，采用两种模型方法分别对隧道围岩的后期变形进行分析，对比预测数据和实测数据，选取围岩稳定的天数，绘制围岩变形量预测值和实测值的对比图，确定围岩最终的稳定时间。结合对围岩变形量的实测数据，分析和讨论经典灰色理论预测模型和改进的非线性马尔科夫模型的优缺点，分别对这两种预测方法进行了详细阐述。GM(1，1)模型在灰色预测理论中是重要的预测模型，具有简单、可操作性强等优点，可以根据少量数据构建模型，但是所构建模型用于预测具有波动性的数据时，预测结果相比实际值，会有一定的偏差，预测值会随着时间的变化而产生一定的误差。改进的非线性马尔科夫模型对样本数据进行优化处理，优化模型中的背景值并引入马尔科夫链模型对预测结果进行修正。改进后的预测模型不仅从样本中挖掘数据的变化规律优化原始数据，而且采用状态转移概率矩阵分析数据的走势，扩宽了灰色理论在隧道工程中的应用范围，有效地提高了围岩变形量预测结果的精度值。 针对地质工程资料较少且外在因素较为复杂的地区，可以通过本文提出的围岩变形预测模式来确定二次衬砌的大体支护时间，给隧道的实际施工进度计划的编制和二次衬砌的施做予以一定的指导。 |
| 作者： | 马勇 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 杨军平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 桂林理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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