新奧法隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的回歸分析及應(yīng)用探討

彭夔 楊德忠

摘要：本文以貴州省的某隧道監(jiān)控量測來作為工程實(shí)例，應(yīng)用Origin軟件來建立相關(guān)的回歸模型，并且根據(jù)回歸系數(shù)來確立可用的回歸模型，同時根據(jù)工程的實(shí)際數(shù)據(jù)來對其進(jìn)行處理與擬合，對隧道變形進(jìn)行預(yù)測、更好的去判斷隧道的開挖以及支護(hù)的方式是否合理，并且去選擇一個最合適的二次襯砌來作為施作的最佳時機(jī)。

關(guān)鍵詞：新奧法隧道監(jiān)控;量測數(shù)據(jù);回歸分析

在現(xiàn)階段我國進(jìn)行隧道工程的時候多以新奧法來作為最基礎(chǔ)的施工方法進(jìn)行施工。在利用新奧法來進(jìn)行隧道施工的過程中，對于隧道周圍的圍巖變形進(jìn)行監(jiān)控量測是十分重要的一件事，需要對這些監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析，以此來更好的去確定在隧道工程中二次襯砌的施工時間。在利用監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析的過程中，要求數(shù)據(jù)本身具有及時性、直觀性以及科學(xué)性，這樣才可以有效的減小誤差的出現(xiàn)。對監(jiān)測數(shù)據(jù)間分析的時候，一般情況下所選擇的分析方式就是圖示法，利用這種方式可以更好的對數(shù)據(jù)的走向進(jìn)行分析，能夠客觀的反映出數(shù)據(jù)自身的變化同時，也可以利用數(shù)據(jù)來有效的建立出一個合適的模型。

1.回歸分析步驟

在對隧道工程進(jìn)行回歸分析的過程中，需要做到以下幾點(diǎn)：第一，根據(jù)工程的實(shí)際情況來定回歸分析的時間范圍以及相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù);第二，對隧道工程中的原始數(shù)據(jù)首先進(jìn)行相關(guān)的預(yù)處理，在進(jìn)行預(yù)處理的過程中剔除個別的、明顯的出現(xiàn)異常的點(diǎn)，并且根據(jù)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)來繪制散點(diǎn)圖;第三，在進(jìn)行數(shù)學(xué)函數(shù)模型的形成和整理的過程中，可以利用Origin這一軟件，根據(jù)所選擇和匹配的數(shù)據(jù)來進(jìn)行散點(diǎn)圖的模擬形成;第四，根據(jù)散點(diǎn)圖和相關(guān)的數(shù)學(xué)函數(shù)模型來繪制相關(guān)的模擬曲線，同時結(jié)合adj.r square等等相關(guān)的系數(shù)，來進(jìn)行模擬效果的分析，最終來確定出最為合適的回歸模型。

2.位移量測以及相關(guān)數(shù)據(jù)的采集

2.1凈空收斂的量測

在進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集過程中必須要進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)之一就是凈空收斂，對這一數(shù)據(jù)進(jìn)行測量可以直接的、準(zhǔn)確的反映出圍巖周圍自身的應(yīng)力狀態(tài)以及相關(guān)的變化情況，同時這一數(shù)據(jù)也可以作為隧道工程其自身是否處于穩(wěn)定狀態(tài)的判斷依據(jù)，利用這一數(shù)據(jù)來有效的去確定隧道工程的二次襯砌的支護(hù)的時間。在進(jìn)行測量的過程中，所選擇的測量儀器為SWJ-IV型的隧道周邊位移收斂計。

2.2拱頂下沉的量測

在進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集過程中，采集拱頂下沉其主要的目的就是利用這一數(shù)據(jù)來更好的了解隧道自身拱頂下沉的絕對值以及在實(shí)際工作的過程中隧道斷面的變形情況，以此來判斷隧道工程中拱頂?shù)姆€(wěn)定性，利用這一數(shù)據(jù)可以有效的預(yù)防塌方。在實(shí)際進(jìn)行隧道工程的工作過程中所采用的是高精度的水準(zhǔn)儀和塔尺以及掛尺。利用拱頂下沉以及周邊的收斂測點(diǎn)來進(jìn)行布置，使其在同一個斷面，布設(shè)位置如圖1所示。本次實(shí)驗(yàn)以K14+940斷面來進(jìn)行分析。

3.數(shù)據(jù)的預(yù)處理

在進(jìn)行隧道工程的數(shù)據(jù)處理和分析的過程中，首先要做到的就是對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，在進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理的過程中可以知道圍巖的凈空收斂以及隧道工程中的拱頂下沉這兩者的量測數(shù)據(jù)都會隨著時間不斷地進(jìn)行著變化，其自身的變化曲線會隨著在施工的過程中所出現(xiàn)的天氣問題、施工誤差以及測量誤差等等因素來進(jìn)行變化，為此會出現(xiàn)數(shù)據(jù)模型自身的波動起伏較大這一問題，但是這一問題并不能夠代表著隧道工程中圍巖自身的真實(shí)的變化情況，為了更好的保證在實(shí)際工程中不出現(xiàn)錯誤，我們必須要對原始的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的平滑處理，以便更好的去提高數(shù)據(jù)自身的精準(zhǔn)度，再利用Origin這一軟件建立一個合適的模型。本文中所選用的方式則是鄰點(diǎn)中值的平滑處理方法，對于其中有著明顯誤差和偏差的點(diǎn)進(jìn)行直接剔除，然后取其兩側(cè)相鄰點(diǎn)的數(shù)據(jù)（xi，yi）以及（xi+1，yi+1）中的中點(diǎn)來作為新的離散數(shù)據(jù)。然后根據(jù)計算公式：xi1=（xi +xi+1）/2，（i=2，3，…，n-1）

yi1=（yi +yi+1）/2，（i=2，3，…，n-1）來對新的新的離散數(shù)據(jù)（xi1，yi1）進(jìn)行計算。

在進(jìn)行監(jiān)測的過程中其監(jiān)測數(shù)據(jù)的順序多為非等間隔的時間序列，為此在利用Origin這一軟件來對在工程建模開始之前，對于其工程的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行一個等間隔的整理和分析，在工程開始之前可以知道，其原始數(shù)據(jù)在進(jìn)行監(jiān)測的過程中頻率均為前10天，1 次/d，而在工程施工后的10d，則開始不再對監(jiān)測頻率進(jìn)行固定，為此在實(shí)際收集數(shù)據(jù)的時候需要對10d的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個等間隔的處理，可以利用一個區(qū)間內(nèi)的兩端點(diǎn)值來對插值進(jìn)行計算，方便其得到一個等間隔后的數(shù)據(jù)。

4.數(shù)學(xué)模型的建立

利用Origin軟件，將處理好的事前數(shù)據(jù)以及在進(jìn)行隧道工程中所收集到的數(shù)據(jù)輸入到軟件中，利用軟件來進(jìn)行散點(diǎn)圖的繪制。在實(shí)際數(shù)學(xué)模型的建立過程中，除了需要觀察在實(shí)際工程中所做的實(shí)測數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖圖像以外，必須要做的還有結(jié)合我國在隧道工程中的相關(guān)資來進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的建立。

在進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的初步選擇過程中主要有以下4個：

（1）y = a+blnx;

（2）y = a+b/x;

（3）y = x/（a+bx）;

（4）y = B4+B1x+B2x2+ B3x3。

然后根據(jù)所得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)函數(shù)類別的選定，同時根據(jù)該函數(shù)類別來編輯相應(yīng)的公式使其變成所選定的數(shù)學(xué)模型，并且逐步的去調(diào)試初始的數(shù)據(jù)參數(shù)，使函數(shù)收斂，然后再利用該函數(shù)來對散點(diǎn)圖進(jìn)行一個曲線的擬合。

5.結(jié)束語

根據(jù)本文綜上所述可以得出以下幾個結(jié)論：第一，在隧道的修建初期，其自身的位移變形相對于較快，其速度在大多數(shù)的情況下均大于1 mm/d，但是隨時間的不斷推移其自身的位移變形速率也開始出現(xiàn)逐漸降低的情況，在最后逐漸的趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，這一點(diǎn)是符合大多數(shù)的隧道變形規(guī)律，這一點(diǎn)就可以明確的說明在進(jìn)行隧道工程的開挖過程中，其開挖的方式以及支護(hù)方式是十分合理的，并且在20 d 后隧道的日變化量明顯的小于0.2 mm，可以施作二次襯砌。第二，本文所利用的Origin 軟件來對隧道工程中的量測數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線的擬合，以此來更好的去確立回歸的模型，并且對回歸擬合的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的驗(yàn)證，確?；貧w分析有效確保所選用的模型可以對隧道的變形來進(jìn)行預(yù)測。

【參考文獻(xiàn)】

[1]梁孝，狄方殿.新奧法隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的回歸分析及應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2017，48（11）：1188-1190.

[2]鄧會鵬，徐暉.新奧法施工技術(shù)在公路隧道工程中的應(yīng)用[J].交通世界，2017（28）：72-73+75.

[3]吳浪.隧道工程中新奧法施工技術(shù)的應(yīng)用分析[J].黑龍江交通科技，2017，40（06）：173+175.

[4]吳江.高速公路隧道滲水處治及監(jiān)控措施研究[J].交通世界，2018（25）：120-121.

[5]汪銀靜.監(jiān)控量測在巖溶隧道施工中的實(shí)際應(yīng)用[J].居舍，2018（25）：24-25.

[6]鄧會鵬，徐暉.新奧法施工技術(shù)在公路隧道工程中的應(yīng)用[J].交通世界，2017（28）：72-73+75.

[7]李卓.監(jiān)控量測在隧道新奧法施工中的應(yīng)用[J].智能城市，2016，2（04）：189-190.