新奥法隧道监控量测数据的回归分析及应用探讨

彭夔 杨德忠

摘要：本文以贵州省的某隧道监控量测来作为工程实例，应用Origin软件来建立相关的回归模型，并且根据回归系数来确立可用的回归模型，同时根据工程的实际数据来对其进行处理与拟合，对隧道变形进行预测、更好的去判断隧道的开挖以及支护的方式是否合理，并且去选择一个最合适的二次衬砌来作为施作的最佳时机。

关键词：新奥法隧道监控;量测数据;回归分析

在现阶段我国进行隧道工程的时候多以新奥法来作为最基础的施工方法进行施工。在利用新奥法来进行隧道施工的过程中，对于隧道周围的围岩变形进行监控量测是十分重要的一件事，需要对这些监测数据进行整理、分析，以此来更好的去确定在隧道工程中二次衬砌的施工时间。在利用监控量测数据进行整理和分析的过程中，要求数据本身具有及时性、直观性以及科学性，这样才可以有效的减小误差的出现。对监测数据间分析的时候，一般情况下所选择的分析方式就是图示法，利用这种方式可以更好的对数据的走向进行分析，能够客观的反映出数据自身的变化同时，也可以利用数据来有效的建立出一个合适的模型。

1.回归分析步骤

在对隧道工程进行回归分析的过程中，需要做到以下几点：第一，根据工程的实际情况来定回归分析的时间范围以及相关的监测数据;第二，对隧道工程中的原始数据首先进行相关的预处理，在进行预处理的过程中剔除个别的、明显的出现异常的点，并且根据预处理后的数据来绘制散点图;第三，在进行数学函数模型的形成和整理的过程中，可以利用Origin这一软件，根据所选择和匹配的数据来进行散点图的模拟形成;第四，根据散点图和相关的数学函数模型来绘制相关的模拟曲线，同时结合adj.r square等等相关的系数，来进行模拟效果的分析，最终来确定出最为合适的回归模型。

2.位移量测以及相关数据的采集

2.1净空收敛的量测

在进行数据的采集过程中必须要进行采集的数据之一就是净空收敛，对这一数据进行测量可以直接的、准确的反映出围岩周围自身的应力状态以及相关的变化情况，同时这一数据也可以作为隧道工程其自身是否处于稳定状态的判断依据，利用这一数据来有效的去确定隧道工程的二次衬砌的支护的时间。在进行测量的过程中，所选择的测量仪器为SWJ-IV型的隧道周边位移收敛计。

2.2拱顶下沉的量测

在进行数据的采集过程中，采集拱顶下沉其主要的目的就是利用这一数据来更好的了解隧道自身拱顶下沉的绝对值以及在实际工作的过程中隧道断面的变形情况，以此来判断隧道工程中拱顶的稳定性，利用这一数据可以有效的预防塌方。在实际进行隧道工程的工作过程中所采用的是高精度的水准仪和塔尺以及挂尺。利用拱顶下沉以及周边的收敛测点来进行布置，使其在同一个断面，布设位置如图1所示。本次实验以K14+940断面来进行分析。

3.数据的预处理

在进行隧道工程的数据处理和分析的过程中，首先要做到的就是对数据进行预处理，在进行数据预处理的过程中可以知道围岩的净空收敛以及隧道工程中的拱顶下沉这两者的量测数据都会随着时间不断地进行着变化，其自身的变化曲线会随着在施工的过程中所出现的天气问题、施工误差以及测量误差等等因素来进行变化，为此会出现数据模型自身的波动起伏较大这一问题，但是这一问题并不能够代表着隧道工程中围岩自身的真实的变化情况，为了更好的保证在实际工程中不出现错误，我们必须要对原始的数据进行一定的平滑处理，以便更好的去提高数据自身的精准度，再利用Origin这一软件建立一个合适的模型。本文中所选用的方式则是邻点中值的平滑处理方法，对于其中有着明显误差和偏差的点进行直接剔除，然后取其两侧相邻点的数据（xi，yi）以及（xi+1，yi+1）中的中点来作为新的离散数据。然后根据计算公式：xi1=（xi +xi+1）/2，（i=2，3，…，n-1）

yi1=（yi +yi+1）/2，（i=2，3，…，n-1）來对新的新的离散数据（xi1，yi1）进行计算。

在进行监测的过程中其监测数据的顺序多为非等间隔的时间序列，为此在利用Origin这一软件来对在工程建模开始之前，对于其工程的原始数据进行一个等间隔的整理和分析，在工程开始之前可以知道，其原始数据在进行监测的过程中频率均为前10天，1 次/d，而在工程施工后的10d，则开始不再对监测频率进行固定，为此在实际收集数据的时候需要对10d的数据进行一个等间隔的处理，可以利用一个区间内的两端点值来对插值进行计算，方便其得到一个等间隔后的数据。

4.数学模型的建立

利用Origin软件，将处理好的事前数据以及在进行隧道工程中所收集到的数据输入到软件中，利用软件来进行散点图的绘制。在实际数学模型的建立过程中，除了需要观察在实际工程中所做的实测数据的散点图图像以外，必须要做的还有结合我国在隧道工程中的相关资来进行数学模型的建立。

在进行数学模型的初步选择过程中主要有以下4个：

（1）y = a+blnx;

（2）y = a+b/x;

（3）y = x/（a+bx）;

（4）y = B4+B1x+B2x2+ B3x3。

然后根据所得出的数据进行相应函数类别的选定，同时根据该函数类别来编辑相应的公式使其变成所选定的数学模型，并且逐步的去调试初始的数据参数，使函数收敛，然后再利用该函数来对散点图进行一个曲线的拟合。

5.结束语

根据本文综上所述可以得出以下几个结论：第一，在隧道的修建初期，其自身的位移变形相对于较快，其速度在大多数的情况下均大于1 mm/d，但是随时间的不断推移其自身的位移变形速率也开始出现逐渐降低的情况，在最后逐渐的趋于稳定的状态，这一点是符合大多数的隧道变形规律，这一点就可以明确的说明在进行隧道工程的开挖过程中，其开挖的方式以及支护方式是十分合理的，并且在20 d 后隧道的日变化量明显的小于0.2 mm，可以施作二次衬砌。第二，本文所利用的Origin 软件来对隧道工程中的量测数据进行曲线的拟合，以此来更好的去确立回归的模型，并且对回归拟合的数据进行有效的验证，确保回归分析有效确保所选用的模型可以对隧道的变形来进行预测。

【参考文献】

[1]梁孝，狄方殿.新奥法隧道监控量测数据的回归分析及应用[J].建筑技术，2017，48（11）：1188-1190.

[2]邓会鹏，徐晖.新奥法施工技术在公路隧道工程中的应用[J].交通世界，2017（28）：72-73+75.

[3]吴浪.隧道工程中新奥法施工技术的应用分析[J].黑龙江交通科技，2017，40（06）：173+175.

[4]吴江.高速公路隧道渗水处治及监控措施研究[J].交通世界，2018（25）：120-121.

[5]汪银静.监控量测在岩溶隧道施工中的实际应用[J].居舍，2018（25）：24-25.

[6]邓会鹏，徐晖.新奥法施工技术在公路隧道工程中的应用[J].交通世界，2017（28）：72-73+75.

[7]李卓.监控量测在隧道新奥法施工中的应用[J].智能城市，2016，2（04）：189-190.