黄土区隧道施工对既有隧道的影响及稳定性分析平台研发

摘要

随着我国地下空间不断开发利用，众多功能不同的地下结构分布在城市各个区域，当在建工程毗邻既有地铁线路，不可避免地对既有构筑物造成一定影响。本文研究了地铁盾构施工对既有地铁线路的影响规律，并使用MATLAB GUI研发了精确度高、使用方便的多组合地下空闻稳定性自动化分析平台，对既有地铁线路做出有效、准确的安全性评价，做到事先预防，为地下工程信息化施工的发展和应用提供技术支持。 本文研究工作的主要内容可以分为以下三个方面： （一）选取洞室跨度、埋深、隧道间距、角度以及围岩强度作为影响因素，运用FLAC3D数值模拟了圆形隧道盾构施工对既有地铁隧道的影响规律。结果表明各因素对既有隧道变形和管片衬砌受力影响显著，围岩强度越低，间距越小，新建隧道埋深与跨度越大，既有隧道周关键点位移越大；当新建隧道处于既有隧道水平方位时，两者间距大于0.5D有利稳定；处于既有隧道-45°侧下方时，两者间距大于1.OD有利稳定；处于既有隧道-90°正下方时，两者问距大于1.5D有利稳定。当埋深和洞径增大，围岩强度较低时，以上安全距离应增大1.OD左右。 （二）应用遗传算法优化BP神经网络，以数值数试验结果为训练样本，选取新建隧道的半径、间距、夹角、围岩变形模量、粘聚力、内摩擦角、泊松比、容重8个因素作为神经网络的输入参数，经过训练得到网络结构为8-10-1的GA-BP神经网络预测模型。经过测验，该网络总体上性能良好，收敛速度较快，误差不超过10%。 （三）运用MATLAB软件中的GUI图形用户界面研发了一款多组合地下空间稳定性自动化分析平台，用户可通过输入参数、设置涧型方案和计算3个模块，实现对既有隧道的变形、管片弯矩、应力等快速分析。

目录

声明

1 绪论

1.1 选题意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 地下结构相互影响研究

1.2.2 人工智能方法研究

1.2.3 既有隧道稳定性影响因素

1.2.4 接近程度划分及既有隧道变形控制标准

1.3 本文研究目的与内容

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究内容

1.3.3 研究技术路线

2 新增隧道对既有隧道影响的数值试验方案设计

2.1 隧道空间关系

2.2 本构模型选取及模型建立

2.3 等代层的模拟

2.4 盾构施工过程模拟

2.5 模型参数选取

2.6 监测断面及关键点选取

3 新增隧道对既有隧道影响特征分析

3.1 黄土三计算结果分析

3.1.1 0°水平方向位移分析

3.1.2 -45 °侧下方位移分析

3.1.3-90°正下方位移分析

3.1.4 变形特征分析

3.2 黄土二计算结果分析

3.2.1 0°水平方向位移分析

3.2.2 -45°侧下方位移分析

3.2.3-90°正下方位移分析

3.2.4 变形特征分析

3.3 黄土一计算结果分析

3.3.1 0°水平方向位移分析

3.3.3-90°正下方位移分析

3.3.4 变形特征分析

3.4 本章小结

4 新增隧道对既有隧道影响的智能分析

4.1 人工神经网络概述

4.2 BP神经网络

4.3 遗传算法优化神经网络

4.3.1 遗传算法的基本原理

4.3.2 遗传算法优化BP神经网络的实现过程

4.4 基于神经网络技术的洞室稳定性预测系统的实现

4.4.1 样本准备

4.4.2 网络训练参数确定

4.4.3 网络训练

4.4.4 网络测试

4.5 本章小结

5 多组合地下空间稳定性自动化分析平台研发

5.1 单洞稳定性评价方法与标准

5.2系统假设条件

5.3 软件开发平台

5.4 系统模块开发

5.5系统测试

5.6本章小结

6 结论与展望

6.1主要研究成果及结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间主要研究成果