回歸研究方法在公路隧道監(jiān)控量測(cè)中應(yīng)用探析

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1、回歸研究方法在公路隧道監(jiān)控量測(cè)中應(yīng)用探析　　摘要：新奧法是現(xiàn)代公路隧道設(shè)計(jì)施工的基礎(chǔ)理論，監(jiān)控量測(cè)作為新奧法理論核心之一，也到廣泛的認(rèn)可，但現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用效果還須進(jìn)一步提升。本文針對(duì)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)監(jiān)控量測(cè)分析存在的問(wèn)題，依據(jù)江西境內(nèi)贛崇高速感坑隧道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，著重從開(kāi)挖支護(hù)不同時(shí)期分析隧道拱頂圍巖豎向位移變化情況，并利用Origin軟件得到其回歸函數(shù)。指出開(kāi)挖預(yù)留變形量與顯現(xiàn)位移的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為放線開(kāi)挖施工提供指導(dǎo)依據(jù)。關(guān)鍵詞：公路隧道監(jiān)控量測(cè)回歸分析拱頂下沉位移中圖分類(lèi)號(hào)：X734文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1前言7目前國(guó)內(nèi)外山嶺隧道設(shè)計(jì)施工基礎(chǔ)理論為新奧法，新奧法主要內(nèi)容可以概括為一個(gè)核心三個(gè)基本點(diǎn)，

2、一個(gè)核心即為利用圍巖的自承內(nèi)力使圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到平衡狀態(tài)；三個(gè)基本點(diǎn)分別為：一是運(yùn)用監(jiān)控量測(cè)手段時(shí)刻關(guān)注圍巖變化情況；二是適時(shí)支護(hù)，在最合理時(shí)間內(nèi)進(jìn)行支護(hù)；三是光面爆破，減少出現(xiàn)應(yīng)力集中情況[1][2]?？梢?jiàn)監(jiān)控量測(cè)在山嶺隧道施工中占有重要的地位，雖然國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者技術(shù)人員對(duì)監(jiān)控量測(cè)進(jìn)行了大量的研究分析，但目前國(guó)內(nèi)隧道施工中監(jiān)控量測(cè)實(shí)際使用效果并不是很理想，問(wèn)題根源主要有以下幾個(gè)方面：一是監(jiān)控量測(cè)并未得到現(xiàn)場(chǎng)施工單位應(yīng)有的重視，即使實(shí)施了監(jiān)控量測(cè)，也未發(fā)揮監(jiān)控量測(cè)應(yīng)有的作用；二是實(shí)施監(jiān)控量測(cè)的技術(shù)人員功底較薄，其對(duì)監(jiān)控量測(cè)的理解只停留在判斷圍巖是否安全的階段；三是監(jiān)控量測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差

3、，數(shù)據(jù)采集往往誤差較大，影響技術(shù)人員分析。本文主要是結(jié)合筆者多年的隧道施工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)目前監(jiān)控量測(cè)存在問(wèn)題提出了自己的見(jiàn)解并給出具體分析實(shí)例。2監(jiān)控量測(cè)簡(jiǎn)介我國(guó)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD70—2004）和《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/F60—2009）[3][4]對(duì)公路隧道監(jiān)控量測(cè)目的、測(cè)點(diǎn)布設(shè)、精度要求、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析給出了較為詳細(xì)的論述，并推薦了三種回歸分析函數(shù)。現(xiàn)將必測(cè)項(xiàng)目周邊收斂、拱頂下沉和地表下沉采用的儀器及目的做一簡(jiǎn)要說(shuō)明：表1必測(cè)項(xiàng)目及其監(jiān)測(cè)方式上述表格給出了必測(cè)項(xiàng)目幾種常見(jiàn)的監(jiān)測(cè)手段及其優(yōu)缺點(diǎn)，其中精度主要依據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)中誤差結(jié)果得到。3回歸分析在處理數(shù)據(jù)中的運(yùn)

4、用7王建宇在文獻(xiàn)[5]中從全位移角度闡述了回歸分析在監(jiān)控量測(cè)中的運(yùn)用，但這與實(shí)際監(jiān)控量測(cè)有所出入，本文主要從隧道設(shè)計(jì)的預(yù)留變形量及建筑限界角度重新剖析回歸分析在監(jiān)控量測(cè)中的運(yùn)用。下圖給出了回歸分析擬合曲線示意圖：圖1圍巖位移與時(shí)間關(guān)系示意圖規(guī)范推薦了對(duì)數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和雙曲線函數(shù)三種回歸模式，其原理一致，即得到的函數(shù)，從而可分析開(kāi)始采集數(shù)據(jù)前的位移變化情況，同時(shí)依據(jù)的數(shù)值判斷圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。圖1，橫軸為時(shí)間軸，縱軸為位移累計(jì)變化軸，其中時(shí)間=0表示圍巖開(kāi)挖開(kāi)始時(shí)間節(jié)點(diǎn)（放炮結(jié)束時(shí)間），=為開(kāi)挖結(jié)束時(shí)間節(jié)點(diǎn)，也是支護(hù)開(kāi)始時(shí)間節(jié)點(diǎn)，=為支護(hù)結(jié)束后某時(shí)刻，即開(kāi)始測(cè)點(diǎn)布設(shè)和數(shù)據(jù)初始采集

5、時(shí)間節(jié)點(diǎn)。故圍巖=+++，其中：表示圍巖受隧道開(kāi)挖引起的所有位移，表示可量測(cè)得到的位移，表示=至=時(shí)間內(nèi)圍巖的位移，表示=0至=內(nèi)圍巖開(kāi)挖期間的位移，表示圍巖開(kāi)挖對(duì)引起前方圍巖的位移，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)可求得。因此，=++與隧道設(shè)計(jì)的預(yù)留變形量進(jìn)行比較，從而可知預(yù)留變形量是否滿足設(shè)計(jì)要求；=+初期支護(hù)完成后初期支護(hù)累計(jì)變形量，此值更直觀反映隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移值。4工程實(shí)例分析4.1工程概況7感坑隧道位于廈門(mén)至成都國(guó)家高速公路贛州至崇義（贛湘界）段新建工程A3標(biāo)，為單向2車(chē)道連拱隧道，感坑隧道位于上猶縣黃埠鎮(zhèn)小感坑村附近，隧道穿越小感坑村一小山包。隧道起止樁號(hào)為K467+203~K467+48

6、0，全長(zhǎng)為277m。本隧道均為半徑R=1318m的左偏圓線上，羅線縱坡為上下分別為2.096％和-1.3％的雙面坡，隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)符合隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[3]要求。4.2數(shù)據(jù)采集斷面布置按《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》[4]規(guī)定，在隧道Ⅳ級(jí)圍巖每20m布設(shè)一個(gè)拱頂沉降斷面，若遇到變形較大時(shí)加密斷面。下表給出左洞埋深110m的ZK467+340斷面初期支護(hù)拱頂沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)情況，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示在持續(xù)監(jiān)測(cè)一周后日變化量小于0.2mm/day。表2給出不同時(shí)間ZK467+340斷面拱頂下沉中間測(cè)點(diǎn)G1累計(jì)變化情況：表2拱頂下沉實(shí)測(cè)值與時(shí)間關(guān)系其中隧道開(kāi)挖至出渣完成共耗時(shí)7個(gè)小時(shí)，支護(hù)時(shí)間5個(gè)小時(shí)，支護(hù)完成

7、后18個(gè)小時(shí)開(kāi)始布設(shè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)初次采集。4.3回歸分析時(shí)間=30小時(shí)，時(shí)間=12小時(shí)。利用指數(shù)函數(shù)，其中表示可量測(cè)的部分的收斂值，表示數(shù)據(jù)變形發(fā)展的趨勢(shì)。7利用Origin軟件對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析得到G1點(diǎn)的沉降累計(jì)變化量和時(shí)間函數(shù)關(guān)系如下：，上述擬合函數(shù)的方差=0.8654，相關(guān)系數(shù)平方=0.99416，故擬合函數(shù)與實(shí)際測(cè)值有較好的擬合關(guān)系。故：=49.2mm，==7.2mm，==9.5mm，開(kāi)挖后圍巖拱頂部位豎向位移=++=65.9mm