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原文传递大断面软岩隧道力学参数智能反演及施工优化加固处理

论文题名：	大断面软岩隧道力学参数智能反演及施工优化加固处理
关键词：	软岩隧道;正交设计;参数反演;施工优化
摘要：	社会的高速发展，促使我国基础设施建设不断完善，在这样的背景下，公共交通也处在不断完善的过程中，同时铁路、高速公路及铁路轨道交通等线路也在不断扩充。但是隧道塌方、初期支护出现严重受损等现象依旧存在。本文依托江西省萍莲高速公路白竺3号隧道工程，对隧道典型开挖断面的监控量测进行了回归分析并预测了不同围岩等级下隧道围岩的稳定时间，通过BP神经网络反演得到了隧道的主要影响围岩力学参数，根据反演得到的围岩力学参数，运用数值模拟分析了三种施工工况下隧道围岩变形的控制能力，最后根据不良地质段隧道施工过程中存在的事故，提出了白竺3号隧道不良地质地段已塌方地段、浅埋段及侵限段的处理方案。　　本文研究的主要内容如下：　　（1）对依托工程白竺3号隧道进行开展监控量测，通过对隧道监控量测数据可知：白竺3号隧道Ⅳ级围岩，YK29+000段隧道拱顶沉降值为17.28mm，隧道周边水平位移值为15.71mm；YK29+080段隧道拱顶沉降值为15.47mm，隧道周边水平位移值为14.95mm；白竺3号隧道V级围岩，YK28+500段隧道拱顶沉降值为30.29mm，隧道周边水平位移值为25.24mm；YK28+550段隧道拱顶沉降值为33.14mm，隧道周边水平位移值为26.51mm；通过回归分析得到：对于Ⅳ级围岩典型断面，隧道拱顶沉降值为17mm左右，隧道周边位移收敛值为15mm左右；对监测数据进行了回归分析，通过回归曲线可以得到白竺3号隧道Ⅳ级围岩典型断面的稳定时间约为23天；对于V级围岩典型断面，隧道拱顶沉降值为33mm左右，隧道周边位移收敛值26mm左右，通过回归曲线可以得到白竺3号隧道V级围岩典型断面的稳定时间约为35天。　　（2）通过对白竺3号隧道地质勘察报告、工地现场试验室报告的收集与整理，结合现行《公路隧道设计规范》确定了白竺3号隧道围岩力学参数取值范围，根据这一取值范围，运用正交设计试验建立了神经网络的样本并通过训练获得了成熟的BP神经网络，依据第二章获得隧道监控量测数据实际值，利用BP神经网络反演得到了白竺3号隧道的围岩力学参数值，并通过正演分析计算了白竺3号隧道的位移计算值，通过对比分析位移计算值与实测值之间的误差，验证了基于BP神经网络位移智能反分析方法的可行性。　　（3）基于第三章获得的围岩力学参数，利用有限差分软件FLAC3D对台阶法、预留核心土法及CRD法三种不同施工工法进行三维数值模拟分析，以隧道拱顶沉降位移值、隧道水平位移值、隧道围岩最大主应力值、隧道初期支护最大主应力值等为指标，分析了三种施工工法下的围岩变形控制效果。　　（4）以白竺3号隧道中存在的不良地段为案例，在分析白竺3号隧道浅埋、不良地质地段实际情况的基础上，提出了白竺3号隧道不良地质地段已塌方地段、浅埋段及侵限段的处理方案，后期对方案的处置效果进行了追踪调查分析，发现处理效果较好，最终拟定了塌方处理、浅埋段处理及侵限处理三个方面的施工方案。
作者：	荣巍
专业：	建筑与土木工程
导师：	陈秋南;谢小鱼
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南科技大学
学位年度：	2020