7、隧道施工引起地表沉降预测技术综述

隧道施工引起地表沉降预测技术综述

1 引言

隧道施工过程中，地表沉降是一个需要重点关注的问题，它可能对周边建筑物、地下管线等造成不利影响。为了有效预测隧道施工引起的地表沉降，目前有多种技术可供选择，包括经验公式法、数值分析法、离心机模型法、统计模型法以及机器学习（ML）模型法等。本文将对这些技术进行详细介绍和分析。

2 常见预测技术概述

2.1 经验公式法

经验公式法是许多工程师常用的方法，因其计算简便。然而，这些经验方法基于简化假设，在经验方程中，并非所有影响因素（如隧道运营参数）都被考虑在内。

2.2 数值分析法

数值分析模型可模拟隧道施工的实际情况，但存在一定局限性。模型边界会限制计算时间，必要时需重新设置边界并比较结果，此过程较为耗时。此外，为模拟现场条件，需进行大量现场和实验室测试以获取模拟所需的参数。

2.3 离心机模型法

离心机模型法可在实验室模拟实际隧道施工，但存在应力水平变化、径向加速度场、缩放效应和边界效应等限制。例如，土壤模型的缩放定律与深度有关，且加速度场是径向而非平行于深度方向，同时相似原型土壤在应用缩放定律时可能存在兼容性问题，模型侧壁也可能对测试结果产生影响。

2.4 统计模型法

传统统计模型可用于地表沉降预测，但仅限于线性模型。由于土壤或岩石性质复杂，具有广泛的特性，难以用线性模型准确反映。

2.5 机器学习模型法

ML模型可根据隧道几何形状、地面工程参数和隧道运营参数等三个主要输入参数，随时对隧道施工引起的地表沉降进行预测。这有助于工程师快速做出