基于统计分析的高铁隧道衬砌裂损分布规律及安全性评价研究

摘要

高铁运营隧道衬砌质量缺陷问题普遍存在并日益突出，为铁路的运营带来了较大的安全隐患，特别是衬砌裂缝缺陷——成因复杂、分布广泛、影响深远，危害极大，因此对衬砌裂缝病害的机理研究与有效整治十分必要。鉴于此，本文在查阅大量相关文献的基础上，依托课题《沪昆客运专线贵州段CKGZTJ-11标隧道衬砌质量缺陷整治安全性评估》中隧道病害检测数据，以SPSS为分析工具，结合多元统计分析方法，对以裂缝为主的隧道病害进行了深入的研究，主要工作如下:
　　(1)以100米为里程段，统计整理了沪昆客运专线贵州段CKGZTJ-11标5座长隧道各个里程段中的衬砌质量缺陷信息（裂缝、不密实、空响、剥落掉块、表观缺陷、渗漏水、施工缝缺陷）;施工信息（施工方法、衬砌类型、注浆加固方法）及地质条件信息（岩溶、围岩坚硬程度、围岩完整程度、施工涌水量）。以统计图的方式分析衬砌裂缝的分布规律，定性考察裂缝与其它缺陷病害、施工信息、地质条件之间的联系。
　　(2)以裂缝为主要分析对象，运用非线性典型相关分析方法，结合分析目的对统计数据变量进行合理分组，使各组变量具有较强相关性，分组得到裂缝组变量、缺陷病害组变量、施工及环境组变量;运用因子分析方法，对各组变量信息进行浓缩，提取能够反映各组特征信息的公因子得分。
　　(3)基于因子分析，计算得到裂缝综合得分，得分反映了裂缝组变量的主要信息。以裂缝综合得分为因变量，其它公因子得分为自变量，采用曲线拟合方法分别讨论其线性或非线性联系;采用多重线性回归分析方法，综合分析各公因子得分与裂缝综合得分存在的线性关系。
　　(4)以标准化的裂缝综合得分为依据，聚类的方法进行衬砌裂损等级的三级划分，统计分析各等级情况下的病害特征，结合既有隧道衬砌病害整治措施及其适用条件，制定以裂缝病害为主的高铁运营隧道衬砌裂损安全性评价方法并给出相应综合整治措施。

目录

声明

致谢

摘要

1绪论

1．1引言

1．2国内外研究现状

1．3研究存在主要问题

1．4本文研究意义与工程价值

1．5论文创新点

1．6本文主要研究工作

2高铁隧道裂缝及其影响因素统计分析

2．1 SPSS软件概述

2．2数据异常值的筛选

2．2．1异常数据类型

2．2．2数据筛选方法

2．3隧道衬砌裂缝分布规律

2．3．1裂缝的分类

2．3．2裂缝频数分布规律

2．3．3 裂缝形态与裂缝长度、宽度联系

2．3．4裂缝位置与裂缝形态联系

2．4影响因素下裂缝分布特征

2．4．1 缺陷病害下的分布特征

2．4．2施工影响下的裂缝特征

2．4．3地质影响下的裂缝特征

2．5章节小结

3影响因素的主成分提取

3．1非线性典型相关分析方法基本原理

3．1．1非线性典型相关分析概述

3．1．2典型相关分析原理

3．1．3最优尺度变换

3．1．4非线性典型相关分析适用条件

3．2因子分析方法原理

3．2．1因子分析概述

3．2．2因子分析模型

3．2．3因子分析适用条件

3．3非线性典型相关分析应用

3．3．1分析变量分级

3．3．2分组方案确定

3．3．3非线性典型相关分析结果

3．4因子分析应用

3．4．1裂缝组因子分析

3．4．2缺陷病害组因子分析

3．4．3施工环境组因子分析

3．5本章小结

4裂缝得分多重回归分析

4．1多重回归分析基本原理

4．1．1多重回归分析概述

4．1．2多重回归分析模型

4．1．3多重回归分析参数检验

4．1．4多重回归分析适用条件

4．2缺失值分析

4．2．1缺失值分析概述

4．2．2缺失值分析类型

4．2．3缺失值填充方法

4．3多重回归分析应用

4．3．1缺失值分析

4．3．2回归预分析

4．3．3回归分析结果

4．3．4回归方程适用性检验

4．4本章小结

5隧道衬砌裂损安全性评价

5．1既有隧道裂缝评定方法

5．1．1裂缝自身分级标准

5．1．2裂缝综合分级标准

5．2衬砌裂损等级划分

5．2．1 K-聚类分级

5．2．2衬砌裂损分级特征

5．3隧道衬砌裂损整治措施

5．4衬砌裂损安全性评价

5．5本章小结

6结论与展望

6．1结论

6．2展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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