城市浅埋隧道工程地表变形及其智能预测研究

摘要

随着社会城市化进程的快速推进，地下空间的开发和利用越来越受到人们的关注。城市暗挖隧道虽然可以在施工阶段减少对地面交通的影响而已广泛应用，但它不可避免地存在对周边施工环境土工方面影响的制约和风险。管幕工法和浅埋暗挖工法作为两种典型的城市暗挖隧道修建技术，它们对地表变形的影响也是比较突出的。本文是作者结合实际的工程案例，对以上两种工法引起的地表变形进行了多种手段的研究和智能预测，其结果可作为深化探讨现场实际地表变形的理论基础，以供科研工作者和工程技术人员参考应用。论文的主要工作在以下几个方面： 首先，结合上海市中环线北虹路下立交管幕—箱涵的设计施工全过程，在系统地研究了大断面箱涵顶进管幕工法引起附近地表变形特征的基础上，分别对水平和垂直方向的两种钢管顶进位置并在顶进过程中考虑地下水渗流与否的两种施工工况，应用FLAC-3D数值分析程序对顶进施工引起的地表变形及其不同钢管幕顶进引起的变形相互影响进行了动态的分析 其次，分别应用弹性地基梁法、模型试验方法和现场实测数据比拟法对采用管幕工法作大断面箱涵顶进引起的地表变形特征进行了分析研究。 最后，应用软科学的智能方法，对管幕工法及浅埋暗挖工法引起的地表变形进行了人工神经网络滚动预测，重点研究了一步滚动预测与多步滚动预测的区别及其预测误差，从而得出了工程中选用的比较。 本项目研究系结合上海市中环线北虹路下立交管幕——箱涵顶进和杭州市武林广场浅埋暗挖地道工程两处施工项目为背景工程进行研究。本文成果已提交资助单位参考。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1城市浅埋隧道工程综述

1.2国内外顶管技术的发展

1.2.1顶管国外发展历史

1.2.2顶管国内发展历史

1.3隧道顶管引起的环境影响土工研究现状

1.3.1国内外理论方面的研究

1.3.2国内外数值分析方法方面的研究

1.3.3隧道顶管模型及现场测试方面的研究

1.3.4隧道顶管间相互作用及对周围环境土工影响的研究

1.3.5管幕工法修建城市隧道工程的研究现状

1.4人工神经网络智能方法在地下工程中的应用现状

1.5研究现状评述

1.6本文的研究内容和主要工作

第二章背景工程概况

2.1项目概况

2.2场地的工程地质条件

2.3管幕工程的主要施工特点

第三章管幕工法微型项管引起地表变形的数值分析

3.1FLAC-3D程序简介

3.1.1三维快速拉格朗日法分析的基本原理

3.1.2FLAC-3D程序的基本特点

3.1.3FLAC-3D程序的应用

3.2钢管幕项进的地表变形影响模拟工况简介

3.2.1模拟工况

3.2.2场地土体基本参数

3.3水平钢管幕顶进对地表变形的影响分析

3.3.1水平相邻钢管同时项进引起的地表变形影响分析

3.3.2水平相邻钢管先后顶进对地表变形的影响分析

3.3.3非相邻两水平管先后项进对地表变形影响分析

3.3.4水平钢管顶进对地表变形影响分析

3.4竖向钢管顶进对地表变形影响分析

3.4.1竖向相邻双管同时顶进对地表变形影响分析

3.4.2竖向相邻双管分步顶进对地表变形影响分析

3.4.3竖向相邻双管顶进对地表变形影响分析

3.5本章小结

第四章管幕内箱涵项进引起地表变形的研究

4.1前言

4.2管幕内箱涵推进引起地表变形的理论解释

4.2.1概述

4.2.2基本假定

4.2.3土体超挖分析模型

4.2.4实例计算

4.2.5钢管幕沉降因素分析

4.2.6小结

4.3管幕内箱涵推进引起地表变形的试验研究*

4.3.1模型试验基本原理

4.3.2主要相似比间的关系

4.3.3试验设计

4.3.4试验结果及分析

4.3.5试验结论

4.4管幕内箱涵推进引起地表变形分析研究

4.4.1土体超挖箱涵推进过程的地表变形研究

4.4.2土体超挖箱涵推进后的地表变形研究

4.4.3土体欠挖箱涵推进过程的地表变形研究

4.4.4土体欠挖箱涵推进后的地表变形研究

4.5本章小节

第五章城市浅埋隧道工程引起地表变形的人工智能神经网络滚动预测

5.1概述

5.1.1神经元模型

5.1.2人工神经网络模型

5.1.3BP人工神经网络模型

5.2地下工程人工神经网络智能预测模型的建立

5.2.1地下工程多因素影响的神经网络预测模型

5.2.2地下工程神经网络滚动预测模型

5.3人工智能神经网络滚动预测方法在本项目研究中的应用之一

5.3.1人工神经网络预测模型建立

5.3.2预测成果分析

5.4人工智能神经网络滚动预测方法在本项目研究中的应用之二

5.4.1项目概况

5.4.2人工神经网络预测模型建立

5.4.3预测成果分析

5.5本章小结

第六章结论与展望

6.1本文主要研究成果

6.2进一步的研究工作

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果