基于實測數(shù)據(jù)的路基沉降預(yù)測方法研究及工程應(yīng)用.pdf

1、高速公路和高速鐵路路基的過量沉降或不均勻沉降將導(dǎo)致線路運營條件惡化、乘客舒適度降低、甚至危及行車安全，因此對路基工后沉降的控制隨運營速度的提高而更加嚴(yán)格。準(zhǔn)確、及時地進(jìn)行沉降預(yù)測可以為合理計劃施工進(jìn)度、確定路面鋪筑時間、科學(xué)安排路基分層填筑的高度、間歇時間以及預(yù)壓時間提供一定的指導(dǎo)。本文在分析總結(jié)現(xiàn)有相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，依據(jù)佛開高速公路的現(xiàn)場實測沉降數(shù)據(jù)，利用灰色GM(1，1)模型和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對荷載穩(wěn)定時的路基沉降進(jìn)行預(yù)測，并從分級

2、加載下路基沉降的變形機(jī)理入手，利用曲線擬合-遺傳算法聯(lián)合建模的預(yù)測方法對路基沉降進(jìn)行越級預(yù)測。主要工作有： (1)在分析、總結(jié)路基在荷載穩(wěn)定時和分級加載下沉降預(yù)測的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合路基的沉降特性，對當(dāng)前常用的沉降預(yù)測方法的理論基礎(chǔ)、適用條件、優(yōu)缺點進(jìn)行分析、對比，為合理選用沉降預(yù)測方法提供理論基礎(chǔ)。 (2)建立基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的沉降預(yù)測模型，采用FORTRAN語言編寫了相應(yīng)的程序并利用現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進(jìn)行程序驗證。通過

3、實測資料和預(yù)測結(jié)果的對比分析，討論了輸入矢量個數(shù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)時間間隔以及預(yù)測時段對預(yù)測精度的影響。 (3)針對灰色GM(1，1)模型要求實測數(shù)據(jù)是等時距的特點，采用直線插值法、三次樣條插值法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法三種方法把不等時距實測沉降序列化為等時距序列，并應(yīng)用于實際工程的沉降預(yù)測。結(jié)果表明：三次樣條插值法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對不等時距序列進(jìn)行等時距轉(zhuǎn)換較為合理，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法尤為理想。 (4)采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-灰色理論聯(lián)合建模預(yù)

4、測荷載穩(wěn)定時的路基沉降，并討論建模時段對模型精度的影響。結(jié)合工程實例，驗證了模型的適用性。 (5)利用曲線擬合-遺傳算法聯(lián)合建模預(yù)測分級加載下地基的沉降，該方法可用于路基沉降的越級預(yù)測，為依據(jù)填筑和預(yù)壓期監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)測工后總沉降提供有效途徑。討論荷載增量△pk的取值及荷載增量△pk與前一級荷載增量△pk-1。的比值對預(yù)測精度的影響，并分析討論了預(yù)測誤差產(chǎn)生的原因及模型的局限性。 (6)結(jié)合工程實例討論運用曲線擬合-遺傳算法