隧道监控量测回归分析(拱顶下沉DK31+475)

回归分析在隧道工程施工监测信息中的应用【摘要】针对隧道工程现场监测数据的离散性，以韩杖子隧道为例，利用回归分析对监测数据进行处理，采用对数模型、指数模型和双曲模型，确定出地表、围岩拱顶和周边的时态函数曲线和位移变化速率曲线并进行对比分析，结果表明：（1）指数函数U=a×eb/T和对数形式U=a+b/log（1+t）拟合精度较高，双曲函数U=T/（a+bT）拟合较差，并且使用指数函数能够更好的进行确定隧道水平净空收敛、拱顶下沉和地表下沉时态函数曲线；（2）运用回归分析可以确定出隧道围岩关键点的极限位移值，得到拱顶和水平净空位移变化速率的发展趋势，对该隧道支护和稳定性研究具有一定的参考价值。

【关键词】回归分析；监控量测；时态曲线；位移变化速率0.引言著名的岩石力学专家缪勒曾指出：“对岩土结构尤其是对隧道的形态进行量测工作，其重要性已被证实等同于钢结构和混凝土结构所进行的内力计算。

”地下工程现场监控量测主要目的是及时准确地掌握围岩的工作状态，判断围岩的稳定性与支护结构的合理性。

尤其是在软弱围岩地下工程施工过程中，监控量测工作十分关键[1-4]。

利用回归分析方法对现场监测数据进行处理可以预测围岩的最终位移值和位移变化速率[5-11]，对判断隧道围岩的稳定性具有重要意义。

本文以韩杖子隧道为实例，利用指数、对数和双曲函数形式，进行隧道拱顶、周边和地表沉降监测数据的回归对比分析，得出三种常见的函数回归分析优劣，对类似工程数据处理提供借鉴参考。

1.量测数据处理原理1.1单变量线性模型最小二乘原理最小二乘法（Discrete Least Squares Approximation）是19世纪由Legendre 和Gauss所创立的统计处理方法。

无论在静态和动态、线性和非线性等模型的拟合方面，还是参数估计、最优化分析等数据处理领域，至今一直应用最小二乘法解决各种实际问题。

若给定数据为（xk，yk），k=1，2，…，n，单变量线性模型即为：（6）这种单变量线性模型的最小二乘拟合就是一元线性回归分析法。

EXCEL在隧道监控量测数据分析中的应用郭军起（中铁十六局五公司河北唐山）【摘要】本文通过例题讲述了利用电子表格（Excel）处理隧道监控量测数据的详细步骤，以及回归成果在围岩收敛基本稳定判定中的应用，不需第三方软件的情况下，在Excel内完成所有数据的回归分析工作，可使监控量测数据分析更准确、更快捷、更及时、更方便观测数据的管理，为隧道施工及时提供反馈及预测信息，使施工更科学、更安全。

【关键词】隧道围岩变形监控量测回归分析回归函数Excel我国公路隧道的设计越来越多地采用了复合式衬砌形式，复合式衬砌一般由锚喷支护和模筑混凝土衬砌两部分组成，为了掌握施工中围岩稳定程度与支护受力、变形的力学动态或信息，以判断设计、施工的安全与经济，必须将现场监控量测项目列入施工组织设计，并在施工中认真实施。

《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004第10.1.2条规定：采用钻爆法施工、设计为复合式衬砌的隧道，承包商必须按照设计和施工规范要求的频率和量测项目进行监控量测，用量测信息指导施工并提交系统、完整、真实的量测数据和图表。

由此可见，监控量测工作是复合式衬砌隧道施工中的一项非常重要的工序。

本文主要介绍利用Excel对收敛量测数据的分析整理及应用。

收敛量测数据的分析整理主要包括：绘制收敛—时间曲线、回归分析、量测成果的分析应用，而以上部分的数据分析整理均可通过Excel来实现，可避免繁琐的手工计算。

一、利用Excel绘制收敛—时间曲线例1：（某隧道一个断面）收敛观测数据表1、将表1中的数据输入Excel工作表中：如图1所示图1：表1的Excel工作表2、选择区域A1：C12，如图1所示，在工具栏中点击Excel图表向导，在“图表类型”中选择“折线图”：如图2所示，在“子图表类型”中选择第4种折线图，并点击“下一步”，即可得到图3和图4图2：折线图的绘制图3：折线图的绘制图4：折线图的绘制3、点击“完成”，并对图形进行修饰编辑，得到如图5所示的收敛—时间曲线图收敛--时间曲线01234567812345678910时间（d）收敛值（m m ）图5： 收敛—时间曲线二、 利用Excel 对收敛观测数据进行回归分析1、《公路隧道施工技术规范》JTJ042—94中要求采用回归分析时，根据测试数据散点分布规律，可选用下列之一的函数式关系：✓ 对数函数：)t 1(lg /b a u )t 1(lg a u ++=+⨯=✓ 指数函数：b/t-bt ea u )e -(1a u ⨯=⨯=-✓ 双曲函数：])bt11(1[a u bta /t u 2+-=+=式中：a 、b ——回归常数；t ——初读数后的时间（d ）； u ——位移值（㎜）。

地铁隧道施工拱顶下沉值的分析与预测摘要：现在由于城市的迅速发展，交通压力的不断增大，各地都在不断的发展地铁交通，因而地铁的施工作业在频繁的进行着，本文主要介绍下地铁隧道的施工在下沉值方面的分析与预测。

关键词：地铁隧道施工；拱顶下沉值；分析预测Abstract：Due to the rapid development of the city, the traffic pressure is increasing everywhere in the continuing development of metro traffic, therefore the subway construction work in the frequent, this paper describes the analysis and prediction of the subway tunnel under construction in the sinking value.Keywords：Tunnel construction；Crown settlementvalue；Analysis and forecast现在由于我国在变形监测方面工作存在一定的滞后，使得在对城市的地铁隧道的施工过程中对拱顶下沉的测量值仅仅是实际沉降量的部分，而且这种占用的比例由于地层条件的差异也会变化，而这种对下沉量的测量值的准确度直接关系到隧道在支护方面的设计情况，在挖掘隧道的过程中会对地层造成一定的影响，这种影响一般会使得在挖掘之前的十米范围内地层发生变形，因而在实际的测量下沉值的时候通常会考虑施工前后和测量的条件，一般会在开挖面2~3步距之后才进行拱顶下沉的测量，因而存在一定的误差，无法对真实的拱顶下沉进行反映，而在对地表的沉降测量时从开挖的时候就进行，因而可以有效的反映沉降的过程，这就使得结果更加的复杂。

一.拱顶下沉相关概述由于拱顶在下沉的过程中随着挖掘工程的进行，会对地层造成一定的影响，而且底层之间也存在一定的差异性，因而拱顶的下沉曲线也不尽相同，山岭的隧道由于处在较深的地方而且隧道周围的岩石硬度和强度都较高，所以在开挖面之前通常变形量较小，而变形主要是在开挖之后，所以此处的测量的数值能够较为真实的反映场地情况，而如果在软弱的地层或者富水含砂的地层，开挖的地方拱顶的下沉量就会较大，这时候所测的下沉值就与实际不太相符，甚至差异性有时还很大。

围岩级别断面间距（m ）V-VI IV III II
51030~5050~100
表2隧道观测断面间距表
位移速度
（mm/d ）监控量测频率表3按位移速度确定的监控量测频率
对数函数其中：A 、B —回归常数；u —位移值（mm ）；t —初读数后天）。

用最小二乘法得：
相关系数为：
3.2回归分析应用
以虎山隧道II 级围岩为例，II 级围岩施工方法采用全断面法施工法。

监控量测拱顶测线类型为A ，线类型为B-C 。

拱顶下沉A 和净空收敛B-C 求解回归方程及相关系数r ：指数函数对数函数双曲函数
三种不同回归方程相关情况比较：
测线的观测数据
坑预留核心
r3>r1>r2
方程回归分析优选。

③计算曲线回归值并以图表
由此可得拱顶下沉位移
系图，如图1。

图1
3.2.2对净空收敛（B-C）量测数据进行回归分析
①求解回归方程及相关系数r：
1）指数函数r1=-0.996 2）对数函数r2=1.054 3）双曲函数r3=0.993②三种不同回归方程相关情况比较：
r2>r1>r3，由于r1更接近于1，所以指数函数
方程回归分析优选。

③计算曲线回归值并以图表的形式展现出来（表7）。

由此可得净空收敛U和曲线回归值和时间的关系图，如图2。

图2。

某隧道监控量测数据回归分析研究作者：孙爱林陈聪赵辉来源：《城市建设理论研究》2012年第33期摘要：以隧道监控量测的实际数据为依据，运用多种函数对隧道的监测数据进行回归分析，得出回归曲线，预测围岩的最终变形量，判断施工过程中围岩的支护效果，对围岩及隧道支护结构当前的和最终的稳定性进行分析，并据之对设计和施工安全进行动态判断。

关键词：围岩；隧道；回归分析；水平收敛；拱顶下沉；中图分类号：TU45文献标识码：A 文章编号：1工程概况该隧道隧址区属构造侵蚀中高山峡谷地貌，该段有河流弯曲通过，隧道进口段附近河流流向近于NW向，在山嘴一带河流急剧弯转，山嘴上游总体流向近于EW向。

因河流弯转从而形成突出山嘴地形。

隧道轴线上山脊最高高程为2867m，隧道最低高程2589m,相对高差278m。

隧道沿线地貌大部分基岩裸露，地形陡峭，隧道围岩级别分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，围岩主要为砂板岩、变质砂岩和板岩等，属于不稳定围岩。

工程区内地下水按其赋存形式有松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水两大类，对岩体无明显腐蚀性。

2隧道监测设计方案2.1 现场监测技术方案2.1.1量测项目（1）、水平收敛与拱顶下沉隧道净空收敛是指隧道周边相对方向两个固定点连线上的相对位移值，它是隧道开挖所引起围岩变形最直观的表现，采用收敛计进行量测[2]。

隧道开挖爆破后应尽早在隧道两侧边墙、拱腰水平方向埋设测杆或球头测桩，埋设深度20～30mm，钻孔直径40～50mm，用快硬水泥固定，测桩球头必须设保护罩[3]。

监测断面必须尽量靠近开挖工作面，但太近会造成开挖爆破下的碎石砸坏测桩，太远又会漏掉该量测断面开挖后的收敛值，测点应按设在距开挖面1m范围之内，并应在工作面开挖以后12h内和下一次开挖之前测取初读数。

量测净空收敛位移可为判断隧道稳定性提供可靠的信息，并根据收敛速度判断隧道围岩的稳定程度，为二次衬砌提供合理的支护时机。

洞周收敛测点的布设见图2-1：图2-1隧道周边收敛和拱顶下沉测点断面布置图（台阶法）（2）、拱顶下沉：根据量测数据确认围岩的稳定性，判断支护效果，指导施工工序预防坍塌，保证隧道施工安全。

拱顶沉降和周边位移量测数据处理及分析摘要：隧道施工过程中的监控量测是保证安全施工的一个十分重要的环节。

以双城隧道为工程实例，对动态施工过程进中的围岩变形和二衬的施工时间进行了指导，有效的避免了重大事故的发生。

关键词：公路隧道，监控量测，数据处理与分析，回归分析1 引言隧道施工监控量测是保证工程质量的重要措施［1］，也是判断围岩和衬砌是否稳定，确保施工安全，指导施工顺序，进行施工管理，提拱设计信息的主要手段。

监测数据的正确处理及分析对于隧道施工安全和变更设计参数具有非凡意义，并于成果的及时性、直观性和科学性有直接的联系。

对于监测数据和时程图的回归分析有利于对围岩的稳定性做出直观的判断，有利于及时有效的调整支护参数及施工方案。

2 工程概况双城隧道为一座左右线分离的四车道高速公路隧道。

隧址位于临夏市临夏县尹集镇南侧山梁，右线长975m，左线长945m。

最大埋深122m，净宽10.25m，净高5.0m。

围岩为V级，洞身围岩为上第三系临夏组中统的泥岩、泥质粉砂岩，泥质结构，厚层块状结构，层理发育，层面平整，岩层产状接近水平，泥岩、泥质粉砂岩具风化收缩干裂、遇水膨胀崩解特性，岩性软弱，为破碎性软岩。

3.1施工方法简介双城隧道施工采用两台阶开挖法，示意图如下：图1 两台阶开挖法施工部序（单位：m）3.2监控量测方案周边收敛，拱顶沉降是必测项目。

为了准确反映隧道围岩的变化情况，需要在隧道开挖、初次衬砌完成后的24小时内，立即对隧道布点，各类量测点应安设在距离开挖而2m的范围内，并应保证爆破后24h内或下次开挖之前取得初次读数。

测点的布设为洞口密中间疏，洞口端以5m为一断面，中间以20m或30m为一测点断面居多［2］。

图2 监测点布置示意图4 量测数据处理分析4.1数据处理根据对每次测量结果数据的整理，运用相关软件（如word）绘出每天测线的收敛-时间或下沉-时间曲线，结合选定的回归方程来推算出周边位移或拱顶下沉的最终值，以此掌握隧道围岩的变形规律。

浅谈曲线回归分析法在隧道监控量测数据处理及分析中的应用【摘要】本文探讨了曲线回归分析法在隧道监控量测数据处理及分析中的应用。

在介绍了研究的背景和意义。

在分别阐述了隧道监控量测数据的特点、曲线回归分析法的简介，以及该方法在隧道监测数据处理和分析中的应用。

通过案例分析，展示了曲线回归分析法在实际应用中的效果。

在总结了曲线回归分析法在隧道监测数据处理及分析中的有效性，并提出未来研究的方向。

本文旨在为隧道监控数据的处理和分析提供一种有效的方法，为相关领域的研究提供参考和借鉴。

【关键词】隧道监控量测数据处理、曲线回归分析法、应用、案例分析、有效性、未来研究方向、总结1. 引言1.1 背景介绍隧道监控量测数据的特点是指在隧道工程中，通过各种传感器采集到的隧道内部的各项数据，如位移、应力、温度等。

这些数据可以帮助工程师监测隧道结构的变化和隧道运行状态的情况，为安全管理和维护提供参考依据。

隧道监控量测数据通常具有大量的数据点和复杂的变化规律，需要通过分析处理才能得出有意义的结果。

曲线回归分析法是一种常用的数据分析方法，通过拟合一条曲线来描绘数据之间的关系，并通过回归方程来预测未来的趋势。

在隧道监控量测数据处理中，曲线回归分析法可以帮助工程师找出数据之间的数学模型，了解数据变化的规律性和趋势，从而为隧道的管理和维护提供决策支持。

在隧道监控量测数据分析中，曲线回归分析法可以帮助工程师识别异常数据点，找出数据的异常变化，及时进行监测和修复工作。

曲线回归分析法在隧道监控量测数据处理和分析中具有重要的应用价值，可以提高数据的利用效率和分析精度，为隧道运行安全和管理提供有力支持。

1.2 研究意义隧道监控量测数据在隧道工程中起着至关重要的作用，通过对隧道结构及环境参数进行监测和分析，可以实时掌握隧道的运行状态，预测潜在的安全隐患，为隧道的维护和管理提供科学依据。

深入研究曲线回归分析法在隧道监控量测数据处理及分析中的应用，不仅可以拓展隧道监控领域的数据处理方法，提高数据分析的精准度和有效性，还可以为隧道工程的安全运行和管理提供更加科学的支持。