沙湾特长隧道软弱破碎千枚岩围岩参数敏感性分析与反演研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2018.S2.013

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隧道建设（中英文） ›› 2018, Vol. 38 ›› Issue (S2): 87-97.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2018.S2.013

沙湾特长隧道软弱破碎千枚岩围岩参数敏感性分析与反演研究

王军祥¹，蔺雅娴¹，孟津竹¹，葛万民²，寇海军³

（1. 沈阳工业大学建筑与土木工程学院，辽宁沈阳 110870； 2. 中国交通建设股份有限公司，北京 100088； 3. 中铁十九局集团第五工程有限公司，辽宁大连 116100）

收稿日期:2018-07-30 修回日期:2018-09-26 出版日期:2018-12-30 发布日期:2019-01-30
作者简介:王军祥(1985—)，男，吉林敦化人，2014年毕业大连海事大学，道路与铁道工程专业，博士，讲师，现主要从事隧道及地下工程灾害预警与防治方面的研究工作。 Email： w.j.xgood@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目（51608332, 51774066）; 辽宁省博士启动基金项目（201601160）; 辽宁省教育厅项目（201564064）; 沈阳工业大学博士培育基金项目（005655）

Sensitivity Analysis and Inversion Study ofParameters of Weak and Broken Phyllite ofShawan Extralong Tunnel

WANG Junxiang¹, LIN Yaxian¹, MENG Jinzhu¹, GE Wanmin², KOU Haijun³

(1. School of Architecture and Civil Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, Liaoning, China; 2. China Communications Construction Company Limited, Beijing 100088, China; 3. China Railway 19th Bureau Group Fifth Engineering Co., Ltd., Dalian 116100, Liaoning, China)

Received:2018-07-30 Revised:2018-09-26 Online:2018-12-30 Published:2019-01-30

摘要/Abstract

摘要：

为解决甘肃渭武土建试验2标沙湾特长隧道围岩软弱破碎、遇水软化以及强度低等使得围岩力学参数难以准确确定的难题，采用ABAQUS数值计算和正交设计方法进行参数敏感性分析，确定各参数对围岩变形的影响程度。基于粒子群优化的BP神经网络算法建立PSO-BP参数反演分析方法，并编制反分析程序。根据反演的参数进行数值模拟，分析围岩和支护结构位移、应力及塑性区分布情况。研究结果表明：沙湾隧道围岩位移影响因素重要性依次为黏聚力c、泊松比μ、内摩擦角φ、弹性模量E；PSO-BP参数反演分析方法是一种有效的反分析方法，具有较高的精度。

关键词: 沙湾隧道, 千枚岩, 正交设计方法, PSO-BP混合算法, 反分析, 参数敏感性分析

Abstract:

The surrounding rocks of Shawan Extralong Tunnel on Test Bid Section 2 of WeiyuanWudu Highway in Gansu are weak and broken, which is softening in water and with low strength. Hence, the ABAQUS numerical calculation and orthogonal design method are used to analyze the parameter sensitivity so as to learn the influence of each parameter on the deformation of surrounding rock. A PSOBP parameter inversion analysis method is established by BP neural network algorithm based on particle swarm optimization; and back analysis is programmed. The displacement, stress and plastic zone distribution of surrounding rock and supporting structure are analyzed by numerical simulation based on the inversion parameters. The study results show that: (1) The factors affecting the displacement of the surrounding rock of Shawan Tunnel are cohesive c, Poisson′s ratio μ, internal friction angle φ and elastic modulus E; (2) The PSOBP parameter inversion analysis method is an effective inverse analysis method with high accuracy.

Key words: Shawan Tunnel, phyllite, orthogonal design method, PSOBP algorithm, inversion analysis, sensitivity analysis of parameters

中图分类号:

U 45

王军祥，蔺雅娴，孟津竹，葛万民，寇海军. 沙湾特长隧道软弱破碎千枚岩围岩参数敏感性分析与反演研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(S2): 87-97.

WANG Junxiang, LIN Yaxian, MENG Jinzhu, GE Wanmin, KOU Haijun. Sensitivity Analysis and Inversion Study ofParameters of Weak and Broken Phyllite ofShawan Extralong Tunnel[J]. Tunnel Construction, 2018, 38(S2): 87-97.

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沙湾特长隧道软弱破碎千枚岩围岩参数敏感性分析与反演研究

Sensitivity Analysis and Inversion Study ofParameters of Weak and Broken Phyllite ofShawan Extralong Tunnel

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