客运专线隧道线下工程变形监测信息管理及预测系统研究

摘要

武广客运专线是国内第一条全线铺设无碴轨道的铁路线路，设计时速快，技术标准高，隧道总长度占整个线路的17％。为实现该高速铁路在运营过程中线路结构的稳定与安全，确保运营质量，需对隧道线下工程的变形进行动态观测，监测周期长、数据多。为了弥补传统数据处理方法的不足，研发变形监测信息管理及预测系统，对于保证客运专线运行安全和提高客运专线经济效益具有重要意义。 本文以武广客运专线细冲子隧道为依托，以系统工程为指导思想，以预测理论为依据，以软件工程技术为核心，开发了客运专线隧道线下工程变形监测信息管理与预测系统，并运用系统对细冲子隧道线下工程变形监测得到的大量数据进行分析和验证，主要工作包括以下几点： （1）通过分析比较，选择统计分析模型和灰色预测理论，对客运专线隧道线下工程变形时间曲线进行拟合。 （2）研发了客运专线隧道线下工程变形监测信息管理系统，能够方便的操作现场监测数据，包括数据存储、查询、修改、删除、合并以及自动生成曲线等功能。 （3）研发了客运专线隧道线下工程变形预测系统，即将预测方法编成计算机语言，实现程序化，并依据相关系数，选出最佳预测模型，从而绘制预测曲线并对变形沉降进行预测； （4）采用多种监测方法分别对细冲子隧道道床表面、隧道底部围岩位移及结构内力进行了监测，获取了长达1年多的现场监测资料，并运用所研发的软件系统对现场实测数据进行分析，验证了系统的可操作性和稳定性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1基于实测数据的变形预测方法

1.2.2监测信息管理、预测系统

1.3研究内容

1.4技术路线

第二章 隧道线下工程变形预测方法研究

2.1变形监测数据的预处理

2.1.1奇异值检验

2.1.2数据插补

2.2统计分析方法

2.2.1散点图与回归分析

2.2.2双曲线模型

2.2.3星野法

2.2.4多项式拟合

2.2.5泊松曲线拟合法

2.3灰色预测方法

2.3.1灰色系统理论概述

2.3.2 GM(1，1)模型

2.3.3自适应GM(1，1)模型

2.3.4残差GM(1，1)模型

2.3.5 Verhulst模型

2.4模型精度的检验

2.5不同模型的应用

2.6本章小结

第三章 变形监测信息管理及预测系统开发

3.1系统分析

3.1.1系统开发的必要性

3.1.2系统需求分析

3.1.3系统结构

3.2软件开发工具

3.3数据库构建

3.3.1数据来源和特点

3.3.2数据库引擎

3.3.3数据库表设计

3.4系统主要功能与模块化实现

3.4.1主界面模块

3.4.2测点管理模块

3.4.3数据录入模块

3.4.3数据查询模块

3.4.4数据处理模块

3.4.5变形预测模块

3.5本章小结

第四章 现场监测及系统应用

4.1工程概况

4.1.1工程地质与水文地质

4.1.2隧道设计概况

4.1.2隧道施工概况

4.2现场监测

4.2.1监测内容

4.2.2监测方法

4.2.3监测仪器与埋设

4.2.4监测频率与观测期

4.3监测数据及结果分析

4.3.1精密水准仪测量结果

4.3.2单点位移计测量结果

4.3.3多点位移计测量结果

4.3.4利用洞周收敛测道床表面沉降

4.3.5仰拱混凝土、钢筋应力应变测量结果

4.4不同监测方法对比分析

4.5变形预测

4.6本章小结

第五章 研究成果与展望

5.1研究成果

5.2本文创新点

5.3有待进一步研究的问题

参考文献

攻读硕士学位期间论文发表及参与科研情况

致谢