隧洞开挖变形特性参数化表征与代理模型预测

来源：水资源与水工程学报杂志2025年第1期北京时间：

作者：刘志峰，徐磊，夏超杰，陈金鹏，严鑫鹏

单位：河海大学水利水电学院

摘要：隧洞在开挖面推进过程中的变形特性是确定其开挖支护方案的重要依据。为解决传统仿真分析预测隧洞开挖变形特性工作量大、耗时长的难题，在辨识隧洞开挖变形特性曲线几何特征的基础上，提出采用三参数指数型函数对该曲线进行参数化表征；进一步通过综合运用拉丁超立方抽样技术与Kriging代理模型，提出了一种可实现隧洞开挖变形特性快速预测的代理模型方法，并给出了实施流程。以某输水隧洞工程为例，构建了以埋深与围岩力学参数为输入、以开挖变形特性曲线的表征参数为输出的预测代理模型，并应用于3个典型洞段的开挖变形特性曲线预测。结果表明：不同输入参数下的预测结果与有限元仿真分析结果均吻合较好，验证了所提方法具有可靠的预测精度及良好的适应性，且相较于传统仿真分析方法，具有显著的效率优势。

关键词：水工隧洞,开挖变形特性,快速预测,参数化表征,代理模型

基金资助：国家自然科学基金项目（51979092）