山岭隧道初期支护体系的综合决策理论与方法研究

目前我国穿越山岭的公路、铁路隧道大部分都采用新奥法施工，其中初期支护体系对隧道围岩稳定性起至关重要的作用，且在整个隧道建设成本中也占据相当的比例。在现有的初期支护体系设计理论与方法的基础上，申请者从以下三方面对该问题进行深入研究，并最终建立一套准确、实时、易用的山岭隧道初期支护体系的综合决策理论与方法：1）完善确定性立场的信息反馈决策方法，特别是要建立一个计算效率高且能较真实反映实际情况的映射模型；2）完善随机性立场的信息反馈决策方法，特别是要进一步研究各种统计学习方法在具体问题应用中的适应性；3）对所做决策进行必要的可信概率－成本评价。本课题研究对提高山岭隧道初期支护体系的科学决策水平，对确保工程安全和节约工程造价，真正做到动态化设计与信息化施工，具有较大的理论指导意义和工程实践价值。

初期支护体系对隧道围岩稳定性起至关重要的作用，同时在整个隧道建设成本中也占据相当的比例，本课题研究的主要目的是，如何安全又经济地设计与围岩情况和施工条件相适应的隧道初期支护体系，即如何提高初期支护体系设计的科学决策水平。本课题研究包含三方面内容：基于确定性立场的信息反馈决策方法；基于随机性立场的信息反馈决策方法；决策合理性的综合评价。.项目执行期间，各方面研究内容均按原计划执行，且完成情况良好，取得的主要成果如下。1）在复变函数的相关理论基础上推导了广义收敛约束法，结合现场监测数据和反分析优化算法，实现了围岩弹模与地应力的反演，进而依此估算下一开挖步后围岩的位移情况，为初期支护的选择提供参考。2）根据马尔科夫随机过程的相关理论，提出了利用地质钻孔信息和掌子面素描信息，对掌子面前方围岩进行动态化、概率化分级的方法，可根据新的掌子面素描对前方围岩进行动态化分级，进而为初期支护的选择提供参考。3）利用上述的围岩概率化分级方法，并结合造价分析中的工作分解结构，对与地质条件密切相关的隧道工程直接成本进行了概率化估算，得到整个隧道工程期望成本的概率分布，这为隧道工程的定量风险评估提供了坚实的基础。.项目执行期间，课题组撰写了3篇国际期刊论文，其中2篇已发表，1篇正在终审；申请了4项发明专利，均进入实质性审查阶段；培养了4名硕士研究生，均已顺利通过学位论文答辩。.