建筑施工·第44卷·第10期 2511
隧道施工面岩体结构面网络预测方法与应用
严 琼 1 谢雄耀 2 潘思彤 1 王 莉 1 刘 平 1 徐金峰 2 翟俊莅 2
1.中电建路桥集团有限公司 北京 100086；2.同济大学地下建筑与工程系 上海 200092
摘要： 围岩中的结构面组合是诱发山岭隧道施工灾害的重要地质因素，对隧道施工面前方岩体结构面网络进行预测，
从而采取针对性的支护措施是保障隧道施工安全的重要环节。通过Hilbert变换对GPR数据多域空间特征进行提取，建
立残差网络预测模型可以实现对开挖面深度方向上的结构面信息获取，从而通过“随机-预测-确定”的结构面网络生
成算法得到更接近真实的结构面网络分布模式，实现对隧道冒顶段的准确预测。
关键词： 隧道施工；岩体结构面；探地雷达；残差神经网络
中图分类号： TU 195 文献标志码： A 文章编号： 1004 -1001(2020)10 -2 511-0 4 DOI： 1 0.1 4144/j. c nki. jz sg .2 022.1 0.0 62
Network Prediction Method and Application of Rock Mass Structural Plane
in Tunnel Construction Surface
YAN Qiong 1 XIE Xiongyao 2 PAN Sitong 1 WANG Li 1 LIU Ping 1 XU Jinfeng 1 ZHAI Junli 2
1. Power China Road Bridge Group Co., Ltd., Beijing 100086, China;
2. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
Abstract: T he c om bin atio n o f s tr u ctu ra l p la nes in th e s u rro und in g ro ck is a n im porta nt g eolo g ic al fa cto r in d ucin g th e
constr u ctio n d is a ste rs o f m ounta in tu nnels . It is a n im porta nt lin k to e nsu re th e s a fe ty o f tu nnel c onstr u ctio n to p re d ic t th e
netw ork o f s tr u ctu ra l p la nes in th e r o ck m ass in fr o nt o f th e tu nnel c onstr u ctio n a nd ta ke ta rg ete d s u p port m easu re s. T he
m ult i d om ain s p atia l fe atu re s o f G PR d ata a re e xtr a cte d th ro ug h H ilb ert tr a nsfo rm , a nd th e re sid ual n etw ork p re d ic tio n
m od el c an b e e sta b lis h ed to o b ta in th e s tr u ctu ra l p la ne in fo rm atio n in th e d ep th d ir e ctio n o f th e e xc ava tio n s u rfa ce, s o
th at th e s tr u ctu ra l p la ne n etw ork d is tr ib utio n p atte rn c lo se r to th e r e al o ne c an b e o b ta in ed th ro ug h th e "r a nd om p re d ic tio n
d ete rm in atio n" s tr u ctu ra l p la ne n etw ork g enera tio n a lg orit h m to a chie ve a ccura te p re d ic tio n o f th e tu nnel c avin g s e ctio n.
Keywords: tu nnel c onstr u ctio n; r o ck m ass s tr u ctu ra l p la ne; g ro und p enetr a tin g r a d ar; r e sid ual n eura l n etw ork
1 残差网络预测模型构建
1.1 雷达图像多域特征提取
仅通过探地雷达时间域的信号堆积图进行解译准确度
较 差，每一个时间点的电磁波信号可以通过振幅、频率和
相位3个 参数进行描述，因此可以通过复数表达的形式同时
体现电磁波中的不同信息，提高解译的准确度和稳定性。
希 尔伯特（Hilb ert） 通过对信号进行相位滞后1/4 个 周
期 的全通滤波，将接收到的实数信号转换为复数信号，揭
示了信号时间域和频率域之间的关系，如式（1） 所示：
() [()] ()
d
xt Hxt 1
tx
==
rx
x
x
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隧道施工面岩体结构面网络预测方法与应用（论文）.pdf
