回归分析在隧道监控量测中的应用

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1、回归分析在隧道监控量测中的应用摘要：全而阐述了围岩变形量测的概念及对于隧道施工的重要作用。并介绍了回归分析法分析在某隧道施工监控量测中的应用，对围岩的稳定性可靠度进行评价，为类似隧道施工提供了依据。关键词：回归分析隧道监控量测应用中图分类号：U45文献标识码：A前言：现代隧道的开挖主要采用新奥法，提到新奥法就无法避免监控量测的讨论，监控量测这个名词在隧道工程中出现的频率很高。但隧道工程师理解监控量测的含义各有千秋，有人认为监控量测只是科研的一种手段，持这种观点的不在少数。由于隧道围岩的极其不确定性，从理论上很难准确计算围岩的变形情况

2、，可见监控量测不仅可以第一时间判断隧道围岩的稳定性，也可测量出围岩的变形情况。由于监控量测采集数据的局限性，布置测点之前既有部分位移发生，故需要一定的数值分析方法计算围岩总的变形量即预测累计变形量。常用的数值分析方法多采用回归分析。一、监测手段5隧道洞内监控量测涉及的内容较多，但较经济及直观的有周边位移收敛和拱顶下沉，此两项主要量测隧道围岩的位移变化情况。监测仪器主要有收敛计、水平仪和全站仪，其中收敛计和水平仪属于接触式测量，受隧道施工干扰较人，全站仪属于非接触式量测，受隧道施工干扰较小。二、监控量测数据的特点公路隧道施工监控量测项

3、目有必测项目4个、选测项目11个。全部15个监控量测项目中，涉及到位移或应力观测的项目有11个，其中必测项目3个、选测项目8个。一般地，对于绝大多数趋于稳定的隧道断面，各种观测位移、应力的量测项目具有以下几条分布特点:1、开始阶段量测值变化大，到一定时段就逐渐变小，直至停止变化(稳定状态)，参见图1(a)、(b)。图1时间位移典型曲线2、量值具有一定离散性，量值变化具有一定程度上的跳跃性，这种量值的离散性或跳跃性随着量值变化率减小而减小。3、量值变化具有一定的规律性，可以用合适的数学模型拟合、表示。当然，对于因为隧道围岩自稳时间太短

4、或支护不当而失稳的情形，则不具备上述特点，参见图1(c)、(d)。三、监控量测数据回归分析的必要性对于观测位移或应力的监控量测数据，除进行一般性的图示和分析，进行回归分析是行之有效的方法手段。51、采用合适的回归模型、计算出正确的待拟合参数，将离散的数据用一定的数学模型反映出其规律性，有利于客观地反映监测数据变化规律，直观、形象地反映出被监测对象的状态。2、回归分析有利于科学、客观地分析被监测对象位移(形变)、应力的变化趋势，判断稳定性，预测发展规律和最终位移、应力值。采用回归模型，预测的唯一性或者说稳定性较好;如果没有数学模型，则

5、预测的人为因素会较大。3、回归分析有利于根据监测结果和预测结果，评价目前支护方式的有效性、围岩的稳定性，并有针对地及时采取或调整施工和支护方案、工艺。4、回归分析是监控量测数据处理系统(软件及硬件)的重要内容。可以根据回归结果和预测结果，智能化地评价围岩稳定性、支护适宜性、建议调整施工方案等。四、数据处理1、回归分析回归分析是确定两种或两种以上变数间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法。在隧道监控量测数据分析中主要处理变形量和时间的关系，即是采用u=f5(t)函数对采集的位移一时间散点图进行拟合。鉴于实际监控过程，隧道围岩实际变形主

6、要分为两个部分:围岩开挖前的位移uc和围岩开挖后的位移u1其中围岩开挖后的位移u1又分为可量测位移u1和受施工因素不可量测位移u2。故围岩总位移。可用以下公式表示:在隧道监控中的回归函数多采用以下指数函数:2、实例分析通过某高速公路扩建工程丹坑隧道实测数据作为算例，表1给出隧道的拱顶下沉测点监测数据。表1某隧道V级围岩拱顶沉降实测时间一位移数据由表1可知掌子而开挖滞后第三天开始采集数据，即开挖后三天变化量为测得。通过origin数据处理软件绘制出实测曲线和回归分析曲线关系，见图2图2实测曲线和回归分析曲线关系同时得到监测数据期间回归

7、公式为:当时间趋于无穷大认为围岩稳定，即可量测的最大值为A=86.48mm.通过式(3)可得掌子面开挖滞后三天内的变化量为:掌子面围岩开挖后拱顶沉降变化量.3、总位移求解由式(1)可知:求得总位移需计算出掌子面围岩开挖前围岩的变形量uc,uc的求解主要通过经验及数值方法计算其与掌子面围岩开挖后拱顶沉降变化量(u1+u2)的关系:式(4)中λ表示掌子面围岩开挖前围岩的变形量uc占总位移u的比例，依据文献可取λ=0.5286，依据式(4)可得:uc=37.85mm，故总位移u=132.34mm.可见对于监控量测可测得位移变形只有u1=8

8、6.48mm其实围岩总位移变形达到u=132.34mm，通过分析围岩总位移变形量结合围岩岩性判断围岩稳定性对后期施工具有重要意义。结语：通过对监控量测数据的回归分析，可以知道数据变化的统计规律，预测特定时间量测值和最终量测值，为工程施