[发明专利]一种利用地表位移预测隧道收敛位移的方法

说明书

一种利用地表位移预测隧道收敛位移的方法，首先通过现场监测获取若干组隧道收敛位移和地表位移数据，用于求待定参数向量。建立相应的数学模型，并根据现场的地表位移监测数据，预测隧道的收敛位移。本发明利用地表沉降的监测，建立地表位移沉降和隧道收敛位移的相关数学模型，结合区域或项目已有的监测数据，确定模型参数。其作用，一是可以验证隧道的收敛位移结果是否符合规律，对于位移监测有误的数据点，利用地表位移计算出的收敛位移也可作为对应的参数供施工参考，以弥补隧道施工中，监测数据无法重新获取的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种利用地表位移预测隧道收敛位移的方法，以弥补隧道收敛位移监测在施工过程导致数据失效，对隧道监测数据做出补充和验证，并用于指导施工。

背景技术

(1)隧道监测

隧道的位移监测，可以通过五点法测量，分别在拱底两侧、拱肩两侧以及拱顶，设计五个监测点。通过分析每个点的位移，计算出隧道的收敛位移^[1-2]。其缺点在于，一是收敛位移计位于隧道施工附近，往往由于施工导致位移计失效或数据不可用，二是随着隧道的施工，支护衬砌需及时做上，位移监测如果有误，无法再次布置监测点。由于以上两个原因，隧道监测仍存在技术方面问题，需要采取相应的方法对监测数据进行补充。

(2)地表监测

地表监测主要应用于地质灾害监测，如滑坡位移监测。地表位移监测，根据监测范围，可以选择小范围的位移监测方法，或利用卫星定位分析大型滑坡的位移^[3-4]。或者根据监测目标需求，选择常规的位移监测或利用微观物理方法^[5]，如光栅监测^[6]，实现更精确的位移监测。

(3)预测模型

隧道位移预测模型，从新奥法开始，分析隧道应力(或位移)随时间的变化，学者们开始研究位移与时间的关系曲线，建立数学模型^[7-8]。之后，考虑到岩石的力学性质，从岩石的弹性、塑性、粘性等方面，建立相应的物理模型^[9-10]。

(4)程序编写

程序编写方面，C++、matlab、IDL等编程语言都可以实现，随着预测模型的复杂性以及人们对参数拟合的准确性和快捷性的要求提高，程序编写逐渐成为一个模型实现的必要结果。

参考文献

[1]刘靖.高速公路隧道施工全过程风险动态分析与反馈设计方法研究[D].长安大学,2013。

[2]朱得华.软弱围岩隧道大断面施工监测与信息反馈技术研究[D].河南科技大学,2013。

[3]杨帆,许强,范宣梅,叶微.基于时间序列与人工蜂群支持向量机的滑坡位移预测研究[J].工程地质学报,2019,27(04):880-889。

[4]李媛.基于阵列式位移计的滑坡体监测成果分析[J].陕西水利,2019(07):35-38。

[5]梁诗顺,孟永东,田斌,张雪林.滑坡表面位移无人机接触式监测的飞行路径优化——以三峡库区白水河滑坡为例[J/OL].地球物理学进展:1-10[2019-10-10]。

[6]韩贺鸣,张磊,施斌,魏广庆.基于光纤监测和PSO-SVM模型的马家沟滑坡深部位移预测研究[J].工程地质学报,2019,27(04):853-861。

[7]丁楠.复杂地层隧道位移与应力变化规律研究[J].安徽建筑,2019,26(08):121-124。

[8]郭海峰,姚爱军,张剑涛,周一君,郭彦非.建筑施工荷载引起邻近地铁隧道变形机理研究[J].地下空间与工程学报,2019,15(S1):341-353。