隧道監(jiān)控量測(cè)中曲線回歸分析法的使用[權(quán)威資料]

隧道監(jiān)控量測(cè)中曲線回歸分析法的使用 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：湘桂鐵路大青茅雙線隧道因圍巖破碎、埋深淺及下穿高速公路及其 E 匝道，安全風(fēng)險(xiǎn)高，為了確保隧道安全施工，期間全程對(duì)隧道進(jìn)行了監(jiān)控量測(cè)，并采用指數(shù)曲線回歸模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了回歸分析，使數(shù)據(jù)分析更為科學(xué)、快速，能夠及時(shí)的反饋，以指導(dǎo)設(shè)計(jì)及施工，保證了隧道施工安全。 關(guān)鍵詞：隧道監(jiān)控量測(cè)回歸分析指數(shù)模型 U45 A 0 前言 目前隧道掘進(jìn)施工 通常采用新奧法，在掘進(jìn)中全程開(kāi)展動(dòng)態(tài)的監(jiān)控量測(cè)是新奧法施工過(guò)程中不可缺少的內(nèi)容，通過(guò)監(jiān)測(cè)地表、初支結(jié)構(gòu)體系、淺埋段圍巖及既有建（構(gòu)）筑物，獲取周邊收斂位移、拱頂下沉、地表下沉等數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的整理和分析，掌握圍巖動(dòng)態(tài)和支護(hù)的工作狀態(tài)及對(duì)數(shù)據(jù)的后期變化進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)，進(jìn)行信息化反饋，為噴錨初期支護(hù)和二次襯砌的設(shè)計(jì)參數(shù)及施工方案的調(diào)整提供依據(jù)，確定二次襯砌和仰拱的施作時(shí)機(jī)，以確保圍巖穩(wěn)定、工程質(zhì)量及施工安全。積累量測(cè)數(shù)據(jù)資料，提高施工技術(shù)水平。 在獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，另一項(xiàng)重要的工作是進(jìn)行數(shù)據(jù) 的處理與分析，并反饋給設(shè)計(jì)和施工，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)和施工方案。監(jiān)控測(cè)量的結(jié)果為一系列的量測(cè)散點(diǎn)數(shù)據(jù)。因隧道位移隨時(shí)間變化的過(guò)程是一個(gè)時(shí)間系列，本文詳述采用曲線回歸法繪制拱頂沉降時(shí)間關(guān)系曲線，以預(yù)測(cè)沉降發(fā)展趨向及圍巖和隧道結(jié)構(gòu)的安全狀況，并將結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)、施工，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工。 1 工程簡(jiǎn)介 湘桂鐵路提速擴(kuò)能工程（永州至柳州段） 標(biāo)大青茅雙線隧道進(jìn)口里程 K497+970，出口里程 DK498+310，隧道全長(zhǎng) 340m，鐵路線路設(shè)計(jì)時(shí)速為 200km/h。全隧位于直線上，處于 1.5 下 坡。本隧于 DK498+015 DK498+110 段下穿柳州市北環(huán)高速公路及其 E 匝道，下穿高速公路段隧道拱頂以上埋深約 4m，隧道與高速公路交角為 56 。 隧區(qū)范圍內(nèi)坡面覆蓋層厚度不一，山頂多位于基巖全、強(qiáng)風(fēng)化層，隧道洞身范圍內(nèi)地層單斜，構(gòu)造簡(jiǎn)單。洞身段巖層頁(yè)巖夾砂巖、炭質(zhì)頁(yè)巖、巖層全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化層浸水易軟化崩解，隧道埋深較淺，工程地質(zhì)條件較差，全線隧道圍巖為 、 級(jí)。 隧道范圍內(nèi)地表水為水田，分布于隧道出口端，水量受大氣降水補(bǔ)給，水量微弱，由大氣降水補(bǔ)給，地表未見(jiàn)地下水露頭。隧道區(qū)地下水主 要以基巖裂隙水補(bǔ)給，水量微弱，由大氣降水補(bǔ)給，無(wú)統(tǒng)一地下水位。隧道進(jìn)口區(qū)地下水位埋深較深，出口端地下水穩(wěn)定水位一般為 2 6m。 由于隧道圍巖破碎、埋深淺及下穿高速公路及其 E 匝道，所以進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，采取正確數(shù)據(jù)分析方法，是評(píng)估圍巖特性和指導(dǎo)隧道施工，確保結(jié)構(gòu)及施工安全不可缺少的科學(xué)手段。 2 隧道沉降監(jiān)測(cè)方案 1）量測(cè)項(xiàng)目 根據(jù)大青茅隧道的實(shí)際情況，選擇進(jìn)行表 1 所示的監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目及內(nèi)容。 表 1 監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目表 2）測(cè)點(diǎn)布置及量測(cè)斷面間距 在每個(gè) 量測(cè)斷面布置一個(gè)拱頂下沉點(diǎn)和二條凈空水平收斂量測(cè)檢測(cè)線。淺埋地段地表下沉量測(cè)在橫斷面方向在隧道中心及兩側(cè)間距 5 10m 施設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，每斷面設(shè) 7 10個(gè)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)范圍在隧道開(kāi)挖影響范圍以外。地表下沉量測(cè)，斷面布置與洞內(nèi)水平凈空變化和拱頂下沉布置在同一斷面內(nèi)。 量測(cè)斷面間距根據(jù)規(guī)范要求、圍巖級(jí)別、斷面尺寸、埋置深度等確定。為掌握各級(jí)圍巖位移變化規(guī)律，在各級(jí)圍巖起始段增設(shè)量測(cè)斷面。在洞口及淺埋地段根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適當(dāng)增加了監(jiān)控量測(cè)斷面。當(dāng)?shù)乇碛薪ㄖ飼r(shí)，在建筑物周圍增設(shè)地表下沉觀測(cè)點(diǎn)。 測(cè)點(diǎn)牢固 可靠、易于識(shí)別，并注意保護(hù)，嚴(yán)禁爆破損壞。 3）量測(cè)頻率 量測(cè)頻率見(jiàn)表。 表 2 量測(cè)頻率表 4）其它注意事項(xiàng) 拱頂下沉、收斂量測(cè)起始讀數(shù)在每次開(kāi)挖完成后 3 6h內(nèi)完成，其他量測(cè)在 12h 內(nèi)取得起始讀數(shù)，不得遲于 24h 及在下一循環(huán)施工前完成。量測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)立即報(bào)設(shè)計(jì)單位，以盡快拿出處理方案，并上報(bào)業(yè)主備案。情況緊急時(shí)，果斷采取措施，確保施工安全。 測(cè)試中每測(cè)點(diǎn)一般測(cè)讀三次，取算術(shù)平均值作為觀測(cè)值；每次測(cè)試都要認(rèn)真做好原始數(shù)據(jù)記錄，各項(xiàng)量測(cè)作業(yè)均持續(xù)到 變形基本穩(wěn)定后 2 3 周后結(jié)束。對(duì)于膨脹性和擠壓性圍巖，位移長(zhǎng)期沒(méi)有減緩趨勢(shì)時(shí)，適當(dāng)延長(zhǎng)量測(cè)時(shí)間。 3 沉降值回歸計(jì)算及預(yù)測(cè) 本文以大青茅雙線隧道 DK498+260 斷面的拱頂沉降測(cè)量測(cè)值為例，詳述怎樣利用回歸分析法來(lái)建立沉降值的數(shù)學(xué)模型，對(duì)拱頂?shù)某两颠M(jìn)行判斷、分析及預(yù)測(cè)，以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，為支護(hù)參數(shù)及施工方案的調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)。表 3 為該斷面開(kāi)挖完成后連續(xù) 20天的拱頂沉降變形監(jiān)測(cè)結(jié)果。圖 1 為該斷面沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果的散點(diǎn)圖。 表 3 拱頂沉降值測(cè)量記錄表 圖 1 拱頂沉降散點(diǎn)圖 進(jìn)行隧道沉降回歸分析一般使用線性、雙曲線模型、對(duì)數(shù)模型及指數(shù)模型等，經(jīng)對(duì)圖 1 進(jìn)行分析判斷，呈指數(shù)曲線形狀，并進(jìn)行了初步擬回歸，確定為指數(shù)模型。 建立沉降值的指數(shù)模型： 式中： u 為累計(jì)沉降值， t 為時(shí)間， A、 B 為需求解的系數(shù)。 因沉降值的指數(shù)模型為非線性回歸模型，需通過(guò)變量換元法，將曲線回歸轉(zhuǎn)化成線性回歸以進(jìn)行求解。首先對(duì)上式兩邊取對(duì)數(shù)，則公式轉(zhuǎn)換成 將視為 y， 視為 x，視為 C，則上述函數(shù)變成線性模型： 下面將求解拱頂沉降值隨時(shí)間變化的線性回歸方程。數(shù)據(jù)換元法計(jì) 算如表 4 所示。 表 4 拱頂下沉數(shù)據(jù)換元法計(jì)算表 以往進(jìn)行二元線性回歸計(jì)算時(shí)，通常采用最小二乘法，先通過(guò)大量的數(shù)據(jù)計(jì)算及匯總，然后將數(shù)據(jù)代入一系列復(fù)雜的計(jì)算式中，方能得到最終結(jié)果。對(duì)于隧道監(jiān)控量測(cè)而言，因斷面多，監(jiān)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息量是非常巨大，如果使用通常最小二乘法，不僅計(jì)算工程量巨大，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，且數(shù)據(jù)信息得不到及時(shí)處理，影響了隧道的施工安全及進(jìn)度。在這里我們可以充分利用 Microsoft Excel 的強(qiáng)大計(jì)算功能來(lái)處理上述工作，起到事半功倍的效果。其作法簡(jiǎn)述如下： 1）將回歸 x、 y 數(shù)據(jù)導(dǎo)入 Excel 中； 2）用 Excel 中的圖表功能畫(huà)散點(diǎn)圖。選中回歸數(shù)據(jù) 插入 圖表 選擇 “XY 散點(diǎn)圖 ” 完成； 3）添加趨勢(shì)線。點(diǎn)中圖中任一個(gè)散點(diǎn)，按右鍵，選擇添加趨勢(shì)線 選擇 “ 線性類型 ” 確定。即在 Excel 中插入了線性回歸模型圖； 4）最后對(duì)回歸圖進(jìn)行格式調(diào)整，即可得到滿意的回歸圖。 圖 2 為根據(jù)表 4 數(shù)據(jù)利用 Excel 進(jìn)行 X、 Y 的線性回歸計(jì)算所得的圖形。 圖 2X、 Y 值的線性回歸圖 由圖 2 可得線性回歸方程式為： y=1.9077x+1.8612，即： B=1.9077， C=1.8612。 算得， A=6.4314。 得出最終回歸的曲線模型為： 4 根據(jù)指數(shù)模型進(jìn)行拱頂沉降分析及判斷 由圖 2 可得，相關(guān)系數(shù)為 0.9695，表明回歸精度較高，相關(guān)性強(qiáng)，用指數(shù)曲線回歸模型配合進(jìn)行預(yù)測(cè)是可靠的。按指數(shù)模型理論計(jì)算所得沉降值與實(shí)測(cè)沉降量對(duì)比見(jiàn)圖3。 圖 3 沉降量實(shí)測(cè)曲線與回歸分析曲線對(duì)比圖 回歸指數(shù)模型極限公式可求得其最終總沉降量為6.4314。實(shí)測(cè)拱頂在第 20d 時(shí)的沉降量為 5.85mm，可得當(dāng)時(shí)的沉降程度達(dá)到 5.85/6.4314=91.0%。 最終沉降量 6.4314mm，小于鐵路隧道施工規(guī)范（ TB10204-2002）中所允許的相對(duì)位移量。對(duì)指數(shù)模型公式求導(dǎo)得第 21d 的沉降變化速度為 0.194mm/d 天，少于0.2mm/d，由以上數(shù)據(jù)分析可得，在開(kāi)挖 21d 后圍巖及初期支護(hù)拱頂沉降達(dá)到基本穩(wěn)定，可進(jìn)行二次襯砌施工。分析結(jié)果表明該斷面所采用的支護(hù)參數(shù)合理，能保證施工安全。 5 結(jié)束語(yǔ) 本項(xiàng)目采用的指數(shù)模型，不僅能夠很好地?cái)M合各時(shí)段圍巖的位移值，還可預(yù)測(cè)變形的 最終位移值，且相關(guān)系數(shù)高，有很強(qiáng)的實(shí)用性。大青茅隧道施工期間，采用回歸法進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)的分析及預(yù)測(cè)工作取得了良好的效果，確保隧道的安全施工，起到了優(yōu)化了設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工的作用。文中采用的數(shù)據(jù)回歸分析法不僅適用于隧道監(jiān)控量測(cè)，對(duì)于其他土建施工項(xiàng)目的變形、沉降等監(jiān)測(cè)，也有相類似的參考作用，具有推廣使用意義。 參 考 文 獻(xiàn) : 1鐵路隧道施工規(guī)范（ TB10204-2002） S 北京：中國(guó)鐵道出版社， 2002。 2鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程（ TB10121-2007）S 北京：中國(guó)鐵道出版社， 2007。 3 吳叢師、陽(yáng)軍生 隧道施工監(jiān)控量測(cè)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào) M 北京：人民交通出版社， 2012， 09。 文檔資料：隧道監(jiān)控量測(cè)中曲線回歸分析法的使用 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費(fèi)閱讀及下載 閱讀相關(guān)文檔 :太原市雨水資源潛力分析與預(yù)測(cè) 水暖工程常見(jiàn)的施工質(zhì)量問(wèn)題研究 淺析巖土工程勘察中常見(jiàn)問(wèn)題及解決對(duì)策 水利水電施工技術(shù)探究 水利水電施工監(jiān)理中常見(jiàn)的問(wèn)題 水利工程項(xiàng)目施工管理及創(chuàng)新初探 水利水電工程施工進(jìn)度的有效控制 探討 水利工程管理質(zhì)量提升的有效措施 水利水電工程施工的安全隱患及對(duì)策 水利工程土石壩施工技術(shù)探討 水庫(kù)建設(shè)管理中存在的問(wèn)題與對(duì)策探討 水庫(kù)施工中的混凝土質(zhì)量控制要點(diǎn) 陜縣廟上村天井窯院度假村開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀