铁路隧道与溶洞安全距离预测模型研究

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1、北京交通大学硕士学位论文铁路隧道与溶洞安全距离预测模型研究姓名：王勇申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：乔春生20050201北京交通人学碗：L学位论文中文摘要本论文课题来源于铁道部科技研究开发计划项目“万宜铁路岩溶地区隧道灾害预测预报技术与结构搜计的研究”。铁路隧道与溶洞的安全距离如何合理确定将直接影响丁程造价、施T难度及工程f=：；

2、后安全运营等诸多因素，因而是一个相当棘手的综合性士木工程技术难题，幽内外该领域的学术界尚少有人涉及，至于隧道与溶洞的安全距离的系统研究成果更是罕见t’文献报道。过去，对铁路隧道与溶洞的安全距离的工程设计往往是半经验的，相对来巍，～1．程实例甚多，而理论研

3、究甚少。本论文旨在建立可用于铁路隧道与溶洞之间安全距离的数学预测模型，为在岩溶地区修建铁路隧道提供一种科学的评价方法。豁于溶涧与隧道的相对位置关系复杂，影响安全距离的因素较多，本文只从施工安全角度出发，并只针对溶洞位于隧道乖下方、正侧方和正上方时的三种特殊情况进行研究。采用因子对目标函数影响的优化分析思想，将岩体设定为各向同性均质的弹塑性连续介质体，首先在假定考虑的各种不同工况及场地条件下的若干种施工设计模型下，建立尽可能逼近实际问题的有限元法数值分析模型进行大量的数值模拟试验，研究隧道拖下所引起的岩体应力和塑性区的变化特性，确定隧道与溶洞安全距离的可能影响因素。在此基础上，着眼于确保施工安全

4、、节减工程造价，详细讨论各项影响斟素对隧道与溶洞之间安全距离的影响规律，并且遴选隧道与溶洞的安全距离的主要影响因子；接着，采取多元回归分析和支持向量机方法分别建立溶洞位于隧道顶、底、侧三种情况下，能够综合体现各主要影响因子共同作用的隧道与溶洞安全距离数学预测模型；最后，引用某岩溶隧道工程算例，对所建立的数学预测模型进行了可靠性与有效性检验。沦文分别基于多元回归分析和支持向量机最终获得的两种隧道与溶洞安全距离数学预测模型，都可以充分考虑各主要影响因子的联合作用，精度较高，且各有特点，经工程算例检验具有较好的精度与实用价值，可以为岩溶暗河地段隧苎室奎望查兰堡：!：兰垫堕苎!兰塑茎道施工时隧道与溶洞

5、安全距离的初步设计施工提供一定的理论依据，此外论文的T作方法及技术路线也可以为同类其它工程问题的研究提供一定的借鉴。关键词：岩溶隧道，有限元，安全厚度，支持向量机，预测模型北京交通大学顼{：学位论文英文摘螫AbstractThisthesissubjectstemsfromthescientificresearchfundprojectofMinistryofRailways．Howtoproperlydeterminethesafedistancebetweenrailwaytunnelandkarstcaveisasynthesiscivilengineeringproblemrelati

6、ngtotheengineeringcost，executionandoperation．Itislesstouchedonthisfieldindomesticandoverseasacademe，andmorerarelyreportedintheformofsystemicresearchfruitsonthekarstcaveproblem．Inthepast，thedesignishalfexperienced，andismoreinengineeringcaseandfewintheoryresearch．Inthispaper,theworkisontheforecastingm

7、odelofthesafedistancebetweenrailwaytunnelandkarstcave．Becausetherelativepositionrelationbetweenkarstcaveandtunneliscomplicated，andthepaperaimsatlookingfortheregularconstructionguideline，thispapermainlyresearchonthreesituationofthekarstcave：undertunnel，onsideoftunnelandabovetunnel．Theoptimizationanal

8、ysisideaoffactorsaffectingthetargetfunctionisadoptedaimingattheexecutionprocess，thesoilisassumedtobehomogeneous，plastic，continuous，isotropythroughout．Thefiniteelementnumericalanalysismodelisfoundedtos