双向八车道连拱隧道围岩力学参数反演分析

基金 项 目 ： 国家 自然 科 学 基 金 项 目（ ０７ １８ ４ ９２ ７ ） 作者 简 介 ： 志 盛 （９ ２一） 男 （ 族 ）， 崔 １６ ， 汉 山西 盂 县 人 ， 山西 平 阳高 速 公 路 建 设 管 理 处 总 工 程 师 、 级 工 程 师 ， 木 工 程 专业 ， 事 高 速 公 路 建 高 土 从 设 的工 程 技 术 和 管 理 工 作 ， 西 省 阳 泉 市 ，ｈｋ １３ ＣＢ。 山 ｆ ｚ＠ ６ ．Ｏ ｚ
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差甚 至是产 生错 误 的结果 。 通 过 现场实 测 资料反 分析 岩土 材料 参数 往往 比
物 理力 学参 数 。 由于 在位 移反分 析 中输入 的 围岩位
移值 是 围岩 支护体 系在 开挖 影 响的空 间域 和时 间域 中力学 变化 最直 接 、 明 显 、 合性 的宏 观 体 现 Ｊ 最 综 ， 因此位 移反 分析 所得 的参数 从 整体上 反应 了岩体 复
化处理 而添加 的两层 。
差 函数 的优化 ， 求得 反 演 参 数 的最 佳值 。贾 超 等 应用 位移 正反 分析 了某 隧 道 围岩 力 学参 数 ； 合 华 朱
等 应 用位移 正反 分析 法 ， 上一 个 施 工步 监 测 的 用
实
际
输
入
位移 反演所 需计算 参 数 ， 以此作 为 输入 参 数 用 于 并
全断面 的变形量测只能在 临时支护拆 除后进行 。由于全断面变形数据获取得较晚 ， 故较难将 其用于 围岩力 学参数
的反 演 。将 有 限元 计 算 和 Ｂ Ｐ神 经 网络 技 术 相 结 合 ， 在 有 限元 计 算 过 程 中考 虑 实 际 的施 工 步 ， 立 起 所 有 临 时 支 并 建 护 拆 除 之 前 这 一 施 工 状 态 下导 坑 的 变形 量 与 围 岩 力 学 参 数 之 间 的非 线 性 映 射 关 系 ， 通 过 对 应 状 态 下 实测 的 导 坑 并
值计算 方法 的发 展 大 大 提 高 了各 种 岩 土 工 程 应力 、
位移 和破坏 分析 的效 率 ， 是 在此 之 前 除 了要 确 定 但 合理 的计算 模 型和 本 构关 系外 ， 必须 确 定 合 理 的 还 输人参 数 ， 否则 数值 计 算 的 结 果会 与实 际 有 较 大 偏
０ 引 言
分 重要 。位 移反 分析 是 目前岩 土工程 反分 析 问题 中
应 用最 多 的一种 方 法 。在 隧 道 工 程 中 ， 是利 用 在 它
隧道开 挖和支 护 过程 中量 测到 的围岩 位移 反演 围岩
由 于岩 土介 质 的复 杂性 和 不 可 预见 性 ， 土 材 岩
（） １ 位移逆反 分析法 ， 即直接 建立 基本 控制 方程
的逆 方 程 ， 过 最 小 二乘 解 由量测 位 移反 求 待 定参 通 数 。Ｋ ｖｎｇ ＿ 在有 限元 的基础上 ， ａａ ａｈ３ 给出 了根据 实测
的位移 或应 变逆 反 分 析 岩土 材 料 力 学参 数 的方 法 ；
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杂性 、 施工方 法 以及 隧道 工程结 构 的影响 。 位 移反 分析 的求解 方 法主要 可分 为 ３类 ：
室 内的试 验结果 更 为 可靠 ， 因为 室 内试 验 加 卸 载 的 过程 不可 能与岩 土 体 的形 成 和开 挖 过 程 相 同 ， 得 所 的参数 在用 于稳 定性 评价 的 时候存 在应 力历 史 和途 径 的差 别 ¨ 。结 合监 控量 测 ， 过反 分 析 技 术 获 取 通
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岩土体 的物 理力 学参 数 ， 而将 其应 用 于正分 析 ， 进 评 价 围岩稳定 性 和确 定合 理 的 开挖 支 护 方 案 ， 对 工 并
程 结构 进行 更准 确 的安 全 性 评 价 和 分 析 ， 显 得 十 就
收稿 日期 ：０ １— １ ４ ２ １ ０ —２
Ｓ Ｓ ｋ ｒｉ Ｋ Ｔ ｋ ｕｈ 以有 限元 计 算 为基 础 ， ． ａ ｕａ 和 ． ａ ｅ ｃ ｉ 将 岩 土介 质视 为线 弹性 和各 向 同性 材 料 ， 出 了位 移 给 逆 反分 析初始 地 应力 和杨 氏模量 的计 算方 法 。但 是
２ １ 年第 ３ 第 ５期 ０１ ８卷
探 矿工程 （ 土钻 掘工 程 ） 岩
６ ５
双 向八 车 道连 拱隧 道 围岩 力学 参 数 反 演 分 析
崔志盛 金 ， 磊 赵 ， 凯
（． １ 山西 平 阳高 速 公 路 建 设 管 理 处 ， 山西 阳泉 ０ ５０ ； ． 济 大 学地 下建 筑 与 Ｓ 程 系 ， 海 ２ ０ ９ ） ４ １０ ２ 同 － 上 ０ ０ ２ 摘 要 ： 采 用 双 侧 壁 导 坑 法 施 工 的双 向八 车 道 特 大 断 面 连 拱 隧 道 中 ， 工 步 繁 多 ， 时 支 护 设 置 的 时 间 长 ， 道 在 施 临 隧
预测下 一个施 工步产 生 的围岩位 移 。但 是对 于大型
输 八层 隐含 层 输 出层
变形值反演 了围岩 的力学参数 。将反演 的结 果用于正分析验算 ， 验证 了该方 法是可行 的。
关 键 词 ： 道 工 程 ； 连 拱 隧道 ； 移 反 分 析 ； 限元 ；Ｐ神 经 网 络 隧 双 位 有 Ｂ
中 图分 类号 ：ｕ ４ Ｔ ４３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２— ４ ８ ２ １ ）５— ０ ５— ５ １７ ７ ２ （０ １ ０ ０ ６ ０
探矿 工程 （ 土钻掘工 程 ） 岩 由于 量测数据 往往 具有 离散型 ， 计算 可能无法 收敛 。 （） ２ 位移 正反 分 析 法 ， 即在 可 能 的上 下 界 范 围 内， 首先 给定 一个参数 的试 探值 ， 通过迭 代运算 和误
２ １ 年第 ３ ０１ ８卷第 ５期
示意 图 。其 中的输 入 、 出变换 层 是 为 了进 行 归一 输