基于實測數(shù)據(jù)的路基沉降預測方法研究及工程應用.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格。準確、及時地進行沉降預測可以為合理計劃施工進度、確定路面鋪筑時間、科學安排路基分層填筑的高度、間歇時間以及預壓時間提供一定的指導。本文在分析總結現(xiàn)有相關研究成果的基礎上，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)絡對荷載穩(wěn)定時的路基沉降進行預測，并從分級

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

3、實測資料和預測結果的對比分析，討論了輸入矢量個數(shù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)時間間隔以及預測時段對預測精度的影響。 (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，并應用于實際工程的沉降預測。結果表明：三次樣條插值法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡法對不等時距序列進行等時距轉(zhuǎn)換較為合理，BP神經(jīng)網(wǎng)絡法尤為理想。 (4)采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡-灰色理論聯(lián)合建模預

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測，為依據(jù)填筑和預壓期監(jiān)測數(shù)據(jù)預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。的比值對預測精度的影響，并分析討論了預測誤差產(chǎn)生的原因及模型的局限性。 (6)結合工程實例討論運用曲線擬合-遺傳算法