基于Weibull-ARIMA的盾构施工地表变形时间序列分析.pdf

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1、第30卷第1期土木工程与管理学报Vo1．3ONo．12013年3月JournalofCivilEngineeringandManagementMar．2013基于Weibull—ARIMA的盾构施工地表变形时间序列分析郭谱，徐延召，周诚，何然(1．华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉430074；2．中铁隧道集团有限公司，河南洛阳471009)摘要：近年来，以盾构施工过程中产生不允许的土层变形位移和过大的地表沉降所引发的城市环境土工安全事故呈明显上升趋势，如何建立复杂条件下城市地铁盾构施工过程中地表变形的时间过程模型，进而准确预测其时空演化过程，已成为盾构隧道现代化建设中的

2、一个亟待解决的重要课题。本文结合武汉地铁二号线一期某盾构隧道工程，对盾构施工引起的地表变形的时间规律进行了研究。通过选取Weibull生长曲线模型提取盾构施工地表变形的趋势特征，并利用ARIMA模型拟合盾构施工地表变形的随机细节信息，建立了盾构施工地表变形的Weibul1．ARIMA时间过程模型。工程结果表明，基于Weibull—ARIMA的盾构施工地表变形时间过程模型可有效拟合盾构施工引起的地表变形时间序列，其拟合精度较单纯的Weibull生长曲线模型和ARIMA模型都更优，并结合工程实际分析了Weibull—ARIMA时间过程模型参数的合理性、工程意义和变化规律。关键词：盾

3、构隧道；地表变形；时间序列；Weibull生长曲线；ARIMA模型中图分类号：U231；U456．3文献标识码：A文章编号：2095-0985(2013)01-0093-06TimeSeriesAnalysisofGroundSurfaceSettlementsinShieldTunnelConstructionBasedonWeibul1．ARIMAModelGUOPu，XUYah．zhao，ZHOUCheng，HERan(1．SchoolofCivilEngineeringandMechanics，HuazhongUniversityofScienceandTechnolo

4、gy，Wuhan430074，China；2．ChinaRailwayTunnelGroupCoLtd，Luoyang471009，China)Abstract：Inrecentyears，itisobviouslythattheurbanenvironmentalgeotechnicalaccidentshappenedmoreandmorewhichcausedbyunallowedstratumdeformationandgroundsurfacesettlementsduringtheshieldtunneling．Duringthemetrl0shieldtunnel

5、constructionsundercomplexconditions，howtoexplainthetime—spaceevolutionmechanismandlawsofthegroundsurfacesettlements，andthenpredicttheirtime-spaceevolutionprocessandachieveearlywarningsystemforthem?Ithasbecomeanimportantissuewaitingforsolvinginmodernshieldtunnelconstruction．Basedonthecertains

6、hieldtunnelprojectinWuhanmetrosecondline，thispaperstudiedthetemporallawofsurfacesettlementcausedbyshieldconstruction．ThroughusingWeibullgrowthcurvaturemodeltoextractthetrendcharacteristicsofsurfacesettlement，andtimeseriesmodelARIMAtofittherandomresidualinformationofsurfacesettlementinshieldc

7、onstruction，thisstudyestablishedtheWeibull—ARIMAtemporalprocessmode1．Theresultsofengineeringpracticeshowedthatthecouplingmodelcouldeffectivelyfitthetimeseriesofsurfacesettlementcausedbyshieldconstruction．AndthefittingaccuracyishigherthanthesingleAR