基于A-BP神经网络的软土基坑开挖地表沉降预测

基坑开挖引起的周围地表沉降势必影响周边道路和建筑物等基础设施的安全与稳定,准确预测基坑开挖地表沉降具有重要意义。针对BP神经网络预测方法效率低、精度小等缺陷,采用模拟退火法的全局寻优原理对数据进行处理优化,提高BP神经网络预测方法的效率和精度,在大量软土基坑开挖现场监测数据的基础上,构建了基于模拟退火法的SA-BP神经网络预测模型对软土基坑开挖墙后最大地表沉降进行预测,并结合正态、偏态模式及统计分析计算方法进行对比和验证。研究结果表明：SA-BP神经网络预测方法的结果与实测吻合较好,该方法预测精度较高,可有效地运用于基坑开挖地表沉降的预测分析中。     

软土深基坑开挖地表沉降估算方法的分析

将地表沉降曲线视为正态和偏态分布模式分别对地表沉降进行估算,是当前软土地区深基坑开挖地表沉降计算中两种较为有效的方法,但由于均需要计算地表沉降曲线的包络面积,从而使其计算过程较复杂,同时也增加了计算结果的不确定性。基于上述原因,在以上两种计算方法的基础上,利用经验关系式对现有的计算方法进行了改进,改进后的地表沉降计算方法的计算过程更加简便。利用改进后的地表沉降计算方法对4个工程实例进行了计算分析,并在此基础上对两种计算方法的适用性进行了比较。结果表明,改进后的基坑开挖地表沉降估算方法更加简便实用,地表沉降曲线为偏态分布模式时的计算结果更合理。     

基坑开挖地表沉降模型适用性研究

基坑开挖引起的地表沉降对周边建筑物的安全造成了一定的威胁,在已有大量实测数据分析的基础上,提出了一种新的数学函数模型,并结合模型函数性质提出了基于最大沉降量Smax和沉降范围r的沉降模型表达式,结合相关工程实例中的数据分析,证明该模型对基坑开挖引起的地表沉降规律有着较好的适用性,将该模型与其他类似的模型进行了对比.研究成果可为相关基坑工程开挖引起的地表沉降的预测和控制提供参考.     

基坑开挖对邻近管道影响数值分析

基坑开挖会导致周边土体产生变形,不可避免地将影响到土体掩埋的地下管道。为研究基坑开挖对邻近管道的影响,本文基于昆明市某基坑项目,采用MIDAS GTS NX有限元分析软件对实际项目建模并计算,并重点针对3种常见的影响因素:管道材质、管道直径与管道距离坑边距进行分析研究。结果表明:管道材料刚度越强,抵抗土体变形能力越好;管道直径在2 m时,抵抗变形能力最好;在条件允许的情况下,使得管线在2.5倍基坑开挖深度以外,基坑开挖对管线变形最小。     

武汉地铁隧道开挖引起地表沉降的数值模拟研究

城市地铁隧道开挖引起过大的地表沉降会对隧道工程本身及地表建筑物造成危害。有效预计并合理控制隧道开挖引起的地表沉降具有重要的实践意义。以武汉地铁虎名区间隧道开挖工程为背景,运用有限元数值模拟软件MIDAS/GTS建立隧道断面开挖的数值模型,计算隧道开挖引起的地表沉降量,与实测沉降量进行拟合; 根据隧道开挖过程中对应地表及临近建筑物的实际情况,优化开挖断面围岩预处理方案,建立优化后的断面开挖模型。模拟结果表明,优化后地表沉降仍在安全范围内,可以为类似工程沉降控制提供参考。     

基坑开挖引起围岩变形破坏过程的数值模拟分析

应用自行开发的岩石破坏过程分析软件F-RFPA2D对澳门某基坑开挖引起围岩及地表变形破坏进行了数值模拟分析,认清了围岩破坏模式及发展全过程,得到了和实际情况基本一致的结果,说明了F-RFPA2D程序做为一种新的数值模拟方法,可以用来研究基坑、边坡开挖引起的围岩破坏过程.     

软土基坑周围地表沉陷变形计算分析

在分析总结基坑周围地表沉陷变形计算方法的基础上,根据软土基坑变形规律,按指数曲线拟合基坑周围地表沉降变形,推导出在软土地区深基坑开挖中由支护结构变位引起周围地表沉降变形的计算方法,并通过实例分析、比较,预测地表沉降,对于周围环境要求严格的基坑工程提供了较可靠的计算方法,对于基坑周围环境保护有重要的意义。     

基坑开挖时邻近桩基性状的数值分析

基坑开挖时尤为关注的问题是土体侧向移动对邻近桩基的不利影响,土体的侧向移动使邻近桩基产生侧向位移和附加应力及弯矩,甚至可能使上部建筑物功能失效。采用土工有限元软件Plaxis 8.2对内支撑排桩支护基坑开挖过程进行数值模拟,分析了基坑开挖时对邻近桩基的各种影响因素,包括单排桩、双排桩在不同开挖深度、支护桩的刚度、桩基刚度、桩基距基坑开挖面距离、桩身的约束和桩长条件下桩身水平位移和弯矩的变化特性。     

陡倾断层上下盘开挖引起地表变形的数值模拟分析

考虑地下开挖区与断层相对位置关系,采用简化数值模型对陡倾断层上下盘开挖引起的地表变形特征进行了数值模拟。结果表明,当断层位于地下开挖引起地表变形的压缩区且开挖区位于下盘时,地表出现不连续变形的可能性小;当断层位于地下开挖引起地表变形的压缩区且开挖区位于上盘时,随下向开挖进行地表断层处裂缝有减小趋势;而当断层位于地下开挖引起的地表变形拉张区时,断层出露处水平拉张明显,表现为拉张裂缝,随下向开挖深度增加、规模增大,不论开挖区位于上盘还是下盘,极可能导致地表出现正断层式的错动．     

非对称开挖条件下基坑变形性状分析

根据现场实际情况,采用有限元分析软件PLAXIS,对基坑在不同挖深差和挖深分界面位置不同条件下的非对称开挖进行了模拟。通过对实际工程进行模拟研究发现,随着挖深差的增加,基坑两侧的地表沉降均增加,开挖深部位的地表沉降和沉降影响范围均大于开挖较浅处;坑底隆起在界面处发生较大的差异变形,挖深差越大,界面处的差异变形越明显;随着开挖分界面向较浅侧移动,开挖深部位的隆起变形逐渐趋于稳定,隆起曲线变化趋势向挖深较浅侧增加。通过研究,可以了解不对称开挖基坑受力及变形的性状和不利因素,从而指导施工,控制不对称开挖的挖深差和界面位置,减少工程风险。     

深基坑施工时地表沉降预测的时序-投影寻踪回归模型

为了保证施工的正常进行、实现信息化施工,必须对基坑实际监测数据进行分析与预测。现有的趋势时间序列分析方法很难满足实际施工中高度非线性问题的拟合,预测误差较大。基于这点考虑,以天津某工程基坑施工地表沉降观测序列为例,在对原始数据进行分析的基础上,提出既可以考虑趋势时间序列,又具有高度非线性拟合性能的时序-投影寻踪回归模型。首先,通过比较分析几种时间序列方法的逼近误差和预测误差,寻求出一种逼近较好的时间序列预测方法。然后,将预测得到的时间序列和观测数据相结合,采用投影寻踪回归方法拟合。应用结果表明,该模型逼近性能良好,预测误差小,可为深基坑位移沉降的动态预测提供一条较好的途径,对基坑动态设计与信息化施工等方面具有重要的参考价值。     

盾构施工中土体损失引起的地面沉降预测

土质软硬决定了隧道周围土体的移动方向,移动焦点在隧道中心点与隧道底部位置之间变动。采用两圆相切的土体损失模型,通过引入移动焦点的坐标参数,建立了统一的土体移动模型,该模型能将Park模型与Loganathan模型包括在内。假定土体不排水,利用源汇法推导了由土体损失引起的地面沉降通用计算公式,该方法适用于施工阶段。算例分析表明该方法的计算结果与实测值非常吻合,适用于各种土质条件。Loganathan公式只适用于土质较差的情况,当土质较好时计算得到的地面沉降量要比实测值偏小。     

开采引起上覆公路地表沉降与变形的数值分析

由于开采的需要,某矿群已从露天转入地下开采,在其开采境界内上部有一条乡镇公路穿过,为最大限度地回收资源和保证上部公路的安全运行,通过岩体宏观结构调查分析、取样、室内岩石力学试验和工程类比,综合确定岩体力学参数;并采用三维有限元对三种不同的开采方案引起公路地表的沉降高度进行了卸荷模拟和数值计算,模拟计算结果表明：随着开采高度的增加,公路地表沉降高度呈非线性增加,开采高度越高,其地表沉降高度越大,开采高度采超过1 300水平时,上部围岩将处于不稳定状态,影响公路的安全运行。通过工业试验,开采高度定为1 300水平时,其沉降高度在15 cm以内,能够保证上覆公路的安全运行。     

高速公路连拱隧道开挖地表沉降研究

对隧道开挖引起的地表沉降模型进行总结,详细地调查和分析了金丽温高速公路红枫连拱隧道工程区的地质特征,系统研究了在偏压条件下连拱隧道开挖引起的地表沉降规律,对红枫隧道开挖引起的地表沉降进行研究,建立了偏压条件下连拱隧道分步开挖引起的地表沉降预测模型,对不同开挖工况下的差异沉降进行分析,证明该预测模型比较真实的反映了在偏压及浅埋条件下连拱隧道开挖引起的地表沉降规律,为浅埋连拱隧道开挖过程中防止地表过度变形提供理论基础。     

基于区间分析理论的地表沉降风险评价

为解决地表沉降风险的定量评价问题,提出了用区间估计的方法预测地表最大沉降,并在此基础上定义了风险评价指标。利用响应面法对地表最大沉降与地层参数之间的关系进行近似描述,基于区间分析理论确定地表最大沉降的区间范围,可较好考虑参数不确定性对计算结果的影响。以北京某在建车站主体侧洞为例,说明了此方法的适用性。     

邻近建筑物盾构施工地面沉降数值分析

在建筑物密集的城区,盾构施工使周围一定范围内的既有建筑物受到影响。在考虑建筑物基础形式的不同的情况下,采用二维有限元方法对邻近不同位置建筑物工况下的盾构隧道施工进行了模拟和分析。研究表明,建筑物轴线到隧道轴线的水平距离和建筑物基础形式是影响邻近建筑物工况下隧道开挖引起地面沉降的重要因素,建筑物的存在会增大隧道开挖引起的地面沉降,建筑物对隧道开挖引起的地面沉降的影响存在一个影响范围,超过该范围时建筑物的影响可忽略不计     

地铁双隧道施工引起地表沉降及变形的随机预测方法

地铁施工引起地表沉降及变形的预测和控制是一个有待于深入研究的重要课题。地铁区间隧道大多为近距离的双孔平行隧道,两隧道开挖引起的地表沉降及变形往往相互叠加,导致沉降及变形预测更加困难。以随机介质理论为基础,对预测公式进行了改进,实现了双孔平行隧道施工引起的地表沉降、水平位移、水平变形、倾斜、曲率预测,研发了城市隧道开挖引起的地表沉降及变形预测系统。对多处双孔平行隧道工程进行了理论预测与验证,实测沉降证明了理论方法与预测系统的科学性和有效性。     

地下洞室开挖爆破围岩松动圈的数值分析计算

根据数值计算提出了在地下洞室开挖爆破中,确定围岩松动圈的方法。给出了地下洞室开挖爆破的三维弹塑性损伤有限元计算方法。该方法论述了爆破荷载、重力荷载和开挖荷载的计算、施加以及迭代的方法,可以合理反应爆破对围岩稳定的影响和锚固支护施加的效果;结合岩石松动圈的实测方法,推导了判定围岩开始松动的损伤系数阈值公式,可以结合数值计算得到的洞周围岩损伤系数分布,确定在开挖爆破作用下围岩松动圈的范围。对实际工程的分析计算表明,根据数值计算判定的围岩松动范围与实测松动范围的规律基本一致,量值吻合较好,其结果为地下洞室开挖爆破的围岩松动圈的确定提供了有效的方法。