土木水利第二十九卷第二期類神經網路於地下開挖工程之應用APPLICATIONOFARTIFICIALNEURALNETWORKINUNDERGROUNDCONSTRUCTIONS陳錦清1冀樹勇2俞旗文2摘要由於地下開挖工程面對地層之多變性與地工參數之難以確實掌握，在目前地工技術發展之條件下，利用經驗法進行設計是目前工程實務的主流。近年來快速發展的類神經網路技術，經初步應用於岩盤隧道支撐系統設計與深開挖地下連續壁壁體變形預估之結果，利用成功的工程案例資料，即可發揮對工程設計的經驗指導與施工行為的預測，值得工程界的推廣應用。關鍵詞：類神經網路、岩盤隧道支撐設計、連續壁壁體變形預測。AbstractDuetothecomplexityanduncertaintyofgeomechanicalfactorsaffectingtheundergroundconstructionwork,empiricaldesignisstillwidelyusedinthecurrentengineeringpractices.Fromtheresultsofapplyingtherapidlydevelopingartificialneuralnetworktechniquesintheestimationofsupportsystemofrocktunnelandthepredictionofdiaphragmwalldeflectionindeepexcavation,withpropertrainingofthesystemusingdatabaseofsuccessfulcasehistoriesitcanprovideareasonableguidanceforengineeringdesignandthepredicationofconstructionperformances.Keywords:artificialneuralnetwork,rocktunnelsupportdesign,diaphragmwalldeflectionprediction.一、前言在土木工程領域中，對理論無法完全掌握之複雜工程問題，利用以往成功的經驗以1中興工程顧問社大地工程研究中心經理、中國土木水利工程學會會員2中興工程顧問社大地工程研究中心高級研究員、中國土木水利工程學會會員–58–大地工程專輯土木水利第二十九卷第二期民國九十一年八月，第58–64頁CivilandHydraulicEngineeringVol.29,No.2,August2002,pp.58–64土木水利第二十九卷第二期獲得解決對策，是工程實務上常採用的作法，特別是牽涉複雜地質因素的大地工程問題。地下開挖工程如岩盤隧道、軟弱地盤建物基礎等，面對的是複雜的岩土介質，影響工程設計的因素眾多且在規劃設計階段所作的調查與試驗常十分有限，對設計參數所能掌握之程度常十分不足。故在設計階段常採用經驗設計為主，理論分析則多扮演校核的角色。由於設計屬經驗性質，故特別強調施工中設計，是大地工程設計之特點，施工監測與回饋是其中的重要一環。如何利用以往成功或失敗的案例經驗作為設計的指引，以岩盤隧道工程為例，在1970年代多位學者提出的岩體分類法，包括目前最常為工程界所採用的Bieniawski[1]的地質力學分類法(GeomechanicsClassificationSystem)或RMR系統及Barton,LienandLunde[2]的隧道岩石品質指標(RockTunnelingIndex)或Q系統，即為具專家系統雛形的經驗法。此等岩體分類法將影響隧道穩定的岩石品質因素定量的評分，並依據以往成功的隧道工程案例，對隧道支撐工需求進行統計，歸納出各種品質岩盤的支撐工設計建議。在設計階段，即將可能遭遇之岩層依其品質分為數類，並根據岩體分類系統(RMR或Q)之建議，設計各類岩盤所需之支撐系統；在施工階段，則依據出露岩盤之評分結果，選用設計階段訂定的支撐系統施作，再裝設監測系統監測岩盤與支撐工的行為，以檢討隧道之安全及支撐系統與開挖設計之適當性。依此方式，國內已完成了許多隧道工程計畫，並累積了相當多的工程案例與經驗。但無可諱言的，引進國外的經驗，由於地質條件及施工承商的水準與習性均有差異，故時有隧道發生困難、無法控制圍岩變形，甚至失敗的案例發生。同樣，在軟弱地盤開挖地下結構或大樓基礎，亦已完成了許多工程，並累積了相當豐富的經驗。目前重要的深開挖工程均裝設有監測儀器，以監測周圍土體及支撐結構之安全，並利用監測結果檢討支撐設計與施工方法之適當性。但由於許多工程施工回饋作業未能確實落實，致未能根據施工監測獲得的警訊，及早提出應變對策，因而發生支撐工過度變形，造成損鄰事件，甚至工程失敗亦時有所聞。故在利用國外的經驗設計之外，如何善用國內所累積的工程經驗或施工資訊，作為設計或施工安全評估之指引，是國內工程界最重要的課題之一。本文嘗試討論利用工程案例資料與施工監測資訊，協助工程...
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