基于灰色预测方法的隧道大变形预警技术研究

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1、第36卷，第3期公路工程Vo1．36，No．32011年6月HighwayEngineeringJun．，2011基于灰色预测方法的隧道大变形预警技术研究朱铭(湖南省高速公路管理局，湖南长沙410003)[摘要]围岩和支护措施的大变形以及由大变形引起的塌方，是隧道开挖后的主要灾害之一。介绍了利用改进的灰色模型，预测和分析围岩位移的发展趋势、变形规律的方法，根据工作经验将围岩位移失稳预警分为了三个级别并进行了详细的定义，在实际工程应用中取得了较好的效果。[关键词]隧道；灰色预测；大变形；预警【中图分类号]U456．3[文献标识码]B[文章编号]1674—0610(20

2、11)03—0183—04ResearchofEarlyWarningTechnologyaboutTunnelLargeDeformationbyGrayPredictModelZHUMing(HunanProvincialexpresswagAdministrationBureauChangsha，Hunan410003，China)[Keywords]tunnel；greyprediction；largedisplacement；earlywarning在隧道工程施工过程中，由于工程条件的复杂(1)性，常常造成施工中安全事故频现。为了保证施工①对序列做一次累加

3、生成，得到新的序列。“安全及隧道投入运营后的安全，在施工过程中对围=(“’(1)，“’(2)，¨’(3)，⋯，“’(n))岩进行监测是十分必要的，通过现场围岩监控量测，(2)及时掌握围岩和支护在施工中的力学动态及稳定程i度，为评价和修改初期支护参数、力学分析及二次衬’()=∑’(

4、I})(1，2，⋯，n)砌施作时间提供信息依据。目前对隧道围岩位移测其中：量数据的处理方法很多，有位移反分析法、时间②对数列’建立GM(1，1)白化方程。序列法、回归分析法、灰色系统预测、神经+口(1)dt：6(3)网络模型预测等。与其它预测方法相比，灰色系统预测具有预测值中近期精度较高、

5、要求原始数据③解方程。较少、处理数据灵活和方便计算机处理的特点。首先对“’作近邻生成，令：在隧道和基坑的位移预测中，应用较为广泛。‘’(i)=0．5x‘’(i)+0．5x‘’(一1)(i=2，3，⋯，n)1灰色理论模型建立灰色模型是以现场监测位移为依据，应对曰㈩现场监测得到的众多数据加以优化处理，挑选处理能真实反映围岩变形发展规律的特征数据系列，借以提高模型精度¨。1．1灰色GM(1，1)预测模型建立设某位移量的原始观测值序列为：‘。’=fo’(1)，‘。(2)，。’(3)，⋯，‘。(n))台=(BrB)=[a(5)[收稿日期]2011—03—20[作者简介]朱铭(

6、1979一)，男，湖南石门人，大学本科，主要从事高速公路建设管理与试验检测工作。184公路工程36卷④确定模型。第三步：对参数列会=[口，b]进行最小二乘估dx(t)+似(一1)=6计得：_(6)及模型的时间响应式：㈣BY=-0．】(+1)：【戈㈤(1)一0]．一+口(7)第四步：确定模型：一0．0774“)：10⑤经累减还原可得预测值。．5154(。’(i+1)=垒㈩(i+1)一㈩()(8)及模型的时间响应式：称GM(1，1)模型中的参数一n为发展系数，b为灰色作用量。(i+1)：’(1)一1．e_of+：1．2G1VI(1，1)新陈代谢模型建立142．44．e0

7、·0774i一135．86设‘。’(n+1)为最新信息，将。(+1)置人第五步：求¨’的模拟值：’，去掉最老信息(1)，称用’=f(2)，‘。’=(6．58，18．04，30．43，43．81，58．27，’(3)，⋯，∞’(n)，∞’(+1)1建立的模型为新73．90，9O．78，109．02)第六步：还原出’的模拟值：陈代谢GM(1，1)。‘。=(6．58，11．46，12．39，13．38，14．46，2灰色预测模型的工程应用15．62，l6．88，18．24)张花高速公路某隧道监控量测实测的周边位移第七步：检验误差，残差为：数据为：=(0，一0．33，0．3

8、5，0．20，一0．24，一0．044，∞=(‘。(1)，‘。’(2)，∞’(3)，⋯，∞’(8))=0．24，一0．12)第八步：根据残差检验认为该模型是准确的，(6．58，11．13。12．74，13．58，14．22，因此可以对曲线的变形作出预测：15．58，17．12，18．12)‘o’=(‘D’(9)，‘o(10)，‘o’(1I)，⋯，‘o第一步：对该数据作一次累加，得：“(16))=(19．71，21．30，23．01，24．86，=(6．58，17．71，30．45，44．03，58．25，26．86，29．03，31．36，33．89)73．83