《隧道变形监测与预测的理论与方法》主要包括绪论、隧道及地表变形控制值研究、三维激光扫描技术在隧道变形监测中的应用、隧道变形预测的单项模型及其改进、隧道变形预测模型的组合与优选、主要研究成果和展望等内容。
目前，城市轨道交通工程施工监测不仅已成为市政建设管理部门的强制性指令措施，同时也已成为工程投资、监理设计和施工设计的重要依据。现代隧道施工中，监测作业是必不可少的，始终贯穿于整个隧道作业过程。在目前的监控监测工作中，对基坑开挖、隧道开挖引起的围护结构、初期支护的变形观测和对开挖引起的地面、道路、影响范围建筑物及公共设施（管线、既有地铁等）的沉降、倾斜、裂缝的观测等是其中的主要内容。隧道变形监测意义重大，首先是实用上的意义，包括掌握各种工程建筑物和地质构造的稳定性，为安全诊断提供必要的信息，以便及时发现问题并且采取措施；其次是科学上的意义，包括更好地理解变形的机制，验证有关工程设计的理论，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。因此，在隧道变形监测和变形预测预报方面的研究不但对隧道安全施工具有重要的现实意义，而且对学科的发展和完善具有重要的理论意义。
本书是作者近年来在隧道变形监测与变形预测预报领域最新研究成果的总结，同时参考了国内外同行的部分相关研究成果。本书重点研究隧道变形控制合理值标准、隧道三维激光扫描技术、隧道整体监测方法、隧道变形监测数据处理及隧道变形预测问题，主要研究内容包括以下几个方面：
（1）简述隧道变形监测技术现状及变形预测预报技术的最新进展，指出了隧道变形研究存在的问题，对预测、预报和预警的概念进行了辨析。
（2）对工程类比法、理论分析法进行了介绍，提出了“工程条件一工程类比一参照规范一理论分析一提出标准一工程验证一反馈分析一优化标准一工程实施”制定隧道及地表建筑物变形控制标准的方法，研究了隧道围岩的允许位移、极限位移和报警管理问题。研究表明，隧道变形基准值随工程类别和条件而变化，笼统地要求地表沉降小于某个固定值是不合适的，隧道变形的合理控制值标准应根据隧道及地表建筑物具体参数差别化制定。
（3）把地面激光扫描仪引入隧道变形监测领域，提出了基于激光扫描技术的隧道变形的整体表达模型，分析了误差来源和精度，对各影响因素进行了敏感性试验。研究表明，采用ICP配准方法在隧道进行外业扫描的测站距离不能超过隧道直径，在隧道环境下宜选择高分辨率扫描模式，当扫描遮挡率过大时，可以在隧道中心线两侧分别进行扫描；用椭圆拟合分析和扫描断面分析表达隧道的整体变形，能达到激光扫描仪扫描点云的相同精度，隧道断面遮挡率只要不超过600/0，对变形扫描精度就不会有大的影响。
（4）建立了基于支持向量机的隧道变形单项预测回归模型，对灰色模型的参数进行了重构，提出了隧道变形预测的小波-GM（1，1）模型，研究了灰色关联预测模型；将小波神经网络应用于变形数据预测；改进了BP神经网络预测模型，对GMDH神经网络预测模型进行了优化。研究表明，对模型的改进提高了隧道变形的预测精度，达到了较好的预测效果。
前言
第1章 绪论
1．1 引言
1．2 隧道变形监测研究现状及发展方向
1．3 隧道变形预测预报研究现状及发展状态
1．4 隧道变形研究存在的问题
1．5 本书的主要研究内容
第2章 隧道及地表变形控制值研究
2．1 概述
2．2 工程类比法
2．3 理论分析法
2．4 制定隧道变形控制标准的程序与方法
2．5 地面建筑物沉降与倾斜控制值理论分析
2．6 隧道围岩允许变形的研究
2．7 隧道变形预警管理
2．8 应用研究
第3章 三维激光扫描技术在隧道变形监测中的应用
3．1 概述
3．2 三维激光扫描测量技术简介
3．3 三维激光扫描仪数据采集与处理
3．4 基于三维激光扫描技术的隧道变形监测
3．5 隧道扫描数据处理及变形表达
3．6 隧道扫描点云配准与坐标转换的研究
3．7 误差来源及精度分析
3．8 隧道变形分析的敏感性试验
3．9 应用研究和商用化的可能性
第4章 隧道变形预测的单项模型及其改进
4．1 概述
4．2 基于支持向量机的隧道变形预测
4．3 对传统灰色预测模型的改进
4．4 神经网络预测及其改进
4．5 本章小结
第5章 隧道变形预测模型的组合与优选
5．1 概述
5．2 隧道变形最优权重法组合预测
5．3 基于预测有效度的组合预测
5．4 基于对数灰色关联度的OWGA算子最优组合预测
5．5 隧道变形组合预测模型优化
5．6 隧道变形的最优预测
第6章 主要研究成果和展望
6．1 主要研究成果
6．2 展望
参考文献
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