深大基礎工程施工變形的智能預測與控制研究.pdf

1、針對深大基礎工程施工的特點,圍繞深基坑工程自身的穩(wěn)定性和環(huán)境巖土工程問題這一突出的技術難題.對于日益加大、加深的巖土工程問題,傳統(tǒng)的研究方法中存在著"參數(shù)給不準"和"模型給不準"兩個主要困惑,它們已經(jīng)成為制約巖土工程發(fā)展的瓶頸.這就需要另辟蹊徑,實現(xiàn)思維方式的變革,引入其他相關學科的最新成果,諸如智能神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊數(shù)學理論、遺傳算法等軟科學方法,來研究深大基礎工程施工變形的智能預測與控制方法.該文對地下工程施工過程中的穩(wěn)定性和安全性進行

2、了較系統(tǒng)的分析研究,建立了一套集深大基礎工程施工變形預測與控制于一體的綜合智能化施工控制系統(tǒng).在MATLAB6.1平臺的支持下,研制開發(fā)了相應的智能化預測與控制軟件系統(tǒng),并通過實例分析,驗證了上述研究的可行性和有效性.該文的主要工作包括:(1)提出了智能地下工程學的新思想,在總結國內(nèi)外有關的最新研究成果的基礎上,系統(tǒng)地歸納并整理了有關軟科學方法在巖土工程和地下工程方面的應用;系統(tǒng)地總結了近10余年來深基坑工程設計、施工和預測控制等方面的

3、研究內(nèi)容與方法.(2)系統(tǒng)地介紹了計算智能的各個基礎學科,包括神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊邏輯、進化計算(遺傳算法和進化規(guī)劃)、灰色系統(tǒng)理論、時間序列分析、專家系統(tǒng)、混沌和分形、粗糙集理論和GIS等方面.系統(tǒng)地闡述了計算智能巖土工程各方面的相關概念和算法步驟,并對模糊神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡、混沌神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色神經(jīng)網(wǎng)絡、專家神經(jīng)網(wǎng)絡和GIS神經(jīng)網(wǎng)絡等集成計算智能學科進行了較深入的分析,并在上述研究工作的基礎上初步建立了智能巖土工程的基礎理論框架.(3)

4、由作者長駐工地的認識,詳細介紹并分析了潤揚懸索大橋北錨碇錨區(qū)的氣象與地質條件,圍護結構設計,降水、封水設計,土方開挖方案設計,施工監(jiān)測設計等方面的情況.(4)針對深基坑施工為高度復雜的多因素綜合影響的非線性系統(tǒng),采用遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色關聯(lián)分析等對深基坑施工變形的影響因素進行了系統(tǒng)的分析及其重要性程度的排序.(5)首次將自適應灰色理論預測系統(tǒng)應用于地連墻的變形預測.計算結果表明,該預測方法克服了傳統(tǒng)灰色建模方法的弊端,對深基坑工程變形預測

5、分析具有較好的適應性.該文還開發(fā)了基于MATLAB6.x平臺的神經(jīng)網(wǎng)絡多步滾動預測,并引入了自適應步長調(diào)整和模糊動態(tài)調(diào)節(jié)機制.首次將變步長混沌優(yōu)化策略遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡算法應用到考慮多因素地連墻施工變形的并行神經(jīng)網(wǎng)絡預測中.針對遺傳算法全局搜索強而局部搜索能力弱的特點,引入了局部搜索算法和小生境算子,形成了一種高效的混合遺傳算法.在此基礎上,首次應用"自適應灰色—全局局部混合遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡"對地連墻變形時間序列進行了較深入的研究和預測預報工作.

6、(6)通過對深基坑工程的監(jiān)測資料進行較深入的分析研究,得出了特深大基坑的水土壓力、地連墻側向位移、地表沉降等特有的一些規(guī)律.在分析基坑時空效應的基礎上,詳細闡述了深基坑信息化施工的原理和步驟,并將上述軟科!學的最新成果應用到信息化施工的預測控制中去.(7)指出了實現(xiàn)深基坑工程施工過程的智能控制是解決問題的關鍵所在.在系統(tǒng)地闡述智能控制的理論體系的基礎上,結合國內(nèi)外目前地下工程研究現(xiàn)狀,提出了集成計算智能預測和模糊邏輯控制的智能預測與控制