高速公路软土路基沉降量的人工神经网络预测

针对高速公路建设中广泛存在的软土路基最终沉降量预测这一迫切需要解决的技术难题,提出了改进的BP神经网络预测模型,并归纳出影响软土路基沉降量的主要因素.通过对模型的建立、训练和验证,以及与其他方法的对比表明,改进的BP神经网络模型在非线性建模方面具有泛化性强、计算精度高、操作简便的独特优势,具有广阔的工程应用前景.     

软土路基沉降变权重组合S型曲线预测方法研究

通过对软土路基沉降发展规律及其沉降曲线特点进行深入研究,在S型单项预测模型基础上,基于5种S型增长曲线模型,引进组合预测的思想,重点探讨了软土路基沉降发展的预测方法与理论,并建立了软土路基沉降预测的变权重组合S型增长模型,通过数学规划方法求解,从而可根据有限的实测沉降观测数据预测软土路基沉降发展过程。工程实例分析表明,利用该模型与方法得到的预测曲线与实测曲线吻合良好,能够满足工程要求,此外,变权重组合预测模型比其它单项模型具有明显的优越性,为软土路基沉降发展预测提供了一种有效而实用的方法。     

黄土路基震陷系数预测的模糊神经网络方法

以郑（州）-西（安）高速铁路为例,采集黄土样品,进行室内土工试验及动三轴震陷实验,以影响震陷系数主要因素为基础,建立了高速铁路黄土路基震陷系数的模糊神经网络模型,通过对样本的训练和预测,表明该模型预测的结果与动三轴试验震陷结果比较接近,是一种比较理想的预测方法。     

增加曲线模型在路基沉降预测中的应用研究

增加曲线模型自身的特点，决定了它能很好地拟合一级荷载下的地基沉降．时问曲线，这已得到了验证。将其引入到多级填土荷载下的软土路基沉降的预测中，提出了相应的预测数学模型，并通过工程实例予以验证。其结果表明：与传统的针对多级荷载的指数曲线模型以及双曲线模型相比，该模型的理论更为充分，其预测结果也更接近实际，具有一定的工程实用价值。     

泊松模型预测路基沉降

路基沉降变形有其自身的规律性。本文根据路基沉降特征,结合泊松曲线特点,建立了路基沉降量随时间而变化的泊松曲线预测模型。结合具体工程实例,证实泊松曲线很好地反映了路基沉降过程中沉降量与时间的“S”形关系。最后指出,采用泊松模型进行路基沉降预测,建模所需实测数据不能太少,实测点数据越多,预测曲线越逼近实测曲线,预测精度也越高,从而得出有一定参考价值的结论。     

真空预压软土路基沉降预测

采用6～30d实测数据,分别采用双曲线拟合法、指数曲线拟合法和泊松曲线拟合法对真空预压法处理软土路基沉降进行预测,计算结果表明指数曲线拟合法预测的结果与实际沉降量较为接近,收敛性也最好,可用于指导施工。     

黄土路基沉降曲线特征分析

在分析郑西客运专线试验段路基沉降实测资料的基础上,提出沉降变形常规预测方法受观测时间及单次观测结果的影响比较大,不利于用来预测最终沉降。通过分析现场沉降变形与时间关系曲线,提出路基沉降的发展主要受固结的影响,其发展是一个从沉降增加到趋缓的过程,可以明显分为固结变形及流变变形,并用非饱和土等效固结理论加以解释,提出了一种利用s- 曲线特征预测最终沉降量的方法,经检验对比发现其预测结果受观测时间及单次观测结果的影响比较小,优于其它常规预测方法     

路基沉降预测的三点修正指数曲线法

科学、合理地预测路基工后沉降量是高速铁路建设的关键环节。针对武广高速铁路路基沉降量级小、数据相对波动大的实测数据,探讨了指数曲线法对无砟轨道路基沉降预测的适用性,发现指数曲线法不能直接应用于量级小、数据相对波动较大的沉降预测。把三点法的基本思想引入指数曲线模型,对指数曲线法进行了改进,提出了路基沉降预测的三点修正指数曲线模型。结合武广高速铁路路基沉降观测数据,分析了三点修正指数曲线模型的特性。分析表明,在整个沉降曲线上选取3个关键点作为预测样本,很好地回避了数据波动带来的影响;沉降曲线上“拐点”以后的沉降规律更符合指数曲线模型,因此,应取沉降曲线上“拐点”以后的数据作为样本值,所取三点应能尽量反映沉降发展的趋势。三点修正指数曲线法预测结果稳定、相关系数高,具有一定的工程应用价值     

阜新-朝阳高速公路段湿陷性黄土路基处理方法及效果

对辽西黄土进行强夯法、灰土挤密桩法和冲击碾压法加固路基的试验研究,旨在确定辽西湿陷性黄土路基处理的技术方案和技术参数.以现场测试和室内试验相结合的方法,对试验路段的不同处理方法处理前后的黄土物理力学性质进行了对比.结果表明(1)夯击能为800～1 600 kN·m、夯击数不小于8击,对处理深度4～6 m的黄土较为有效;(2)灰土挤密桩法可以消除桩深范围内及桩端下一定范围内的黄土湿陷性,较适合于深厚湿陷性黄土的处理;(3)冲击碾压法适合处理黄土厚度较小和表层黄土的处理,碾压遍数以40遍为最佳,其处理深度在1 m左右.这些成果为该地区湿陷性路基处理提供了参考.     

车辆荷载作用下黄土路基动力学特征分析

针对节能环保型公路多采取低路堤设计方案,造成部分黄土路基处于交通荷载的影响范围内,易产生路基沉降变形的现状。本文从动三轴试验角度出发,研究车辆动荷载作用下干密度、围压和频率对路基土体动力学性质的响应。研究表明：随着干密度、围压和加载频率的增大,路基土体的动弹性模量增大,且对于同一土体,随着动弹性模量的增大,阻尼比呈减小趋势。在低路堤的设计方案中,可通过适当提高黄土路基的干密度来减轻运营期间车辆荷载造成的沉降;同时,在路基设计中要以车辆动荷载频率范围的下限作为路基相关设计参数的参考。     

黄土高填方场地工后沉降预测模型性能评估方法

工后沉降预测结果是黄土高填方场地变形稳定性评价和建筑物规划布局的重要参考依据。为遴选适合黄土高填方场地的工后沉降预测模型,基于某典型黄土高填方工程的实测沉降数据,分析了工后沉降曲线的变化规律和发展趋势,建立了17种回归参数模型,提出了模型预测效果的评价指标和方法。结果表明：（1）该工程填方区工后沉降历时曲线呈“缓变型”变化,土方填筑完工初期无陡增段,随时间增加沉降速率逐步降低,尚未出现沉降趋于稳定的水平段;（2）将外推预测误差、内拟合误差和后验误差比最小化作为综合控制目标,可遴选出理想的回归参数模型;（3）MMF模型（Ⅱ型）和双曲线模型具有较高的预测精度、较好的稳定性和较强的适应性,在17种模型中的预测效果最佳;（4）沉降数据的变化越平稳,模型预测效果越好;（5）增大建模数据的时间跨度,会提升预测精度,但增大至一定值后,预测精度提升效果不再显著。     

背景值优化的多变量灰色模型在路基沉降预测中的应用

路基沉降是一个复杂的系统过程,常用的单点预测模型不能考虑各沉降监测点间的相关性,不足以反映路基整体的变形规律。多变量灰色模型MGM(1, n)是单点GM(1, 1)模型在多元变量条件下的拓展,可以实现对路基中相互影响的多个监测点变形预测模型的建模和预测。针对传统多变量灰色模型背景值取值存在的误差,利用非齐次指数函数拟合模型中各变量的一次累加生成序列重构了背景值计算公式,提出了背景值优化的多变量灰色模型。对路基横断面上3个监测点进行了灰色关联分析,建立了相应的背景值优化的MGM(1,3)模型,采用新陈代谢方法预测路基沉降值。实例计算表明,与传统MGM (1, n)模型以及GM(1, 1)模型相比,背景值优化的多变量灰色模型具有更高的预测精度,显示了该方法进行路基沉降预测的有效性。     

黄土地层地铁暗挖隧道地表纵向沉降规律及其预测分析方法

地铁隧道施工过程中,地表纵向沉降槽最大倾斜率及其出现的时机对地面和地下建筑物的安全评价非常重要。针对目前采用累积概率曲线描述纵向沉降曲线的不足,依据黄土地区地铁隧道暗挖施工引起地表纵向沉降槽特征的研究,寻求一种能反映地表纵向沉降规律的函数,引入掌子面地表位移释放率和地表纵向沉降最大斜率2个特征值,提出基于特征值的地表纵向沉降预测方法。研究结果表明,黄土地区暗挖法地铁隧道施工过程,老黄土-古土壤地层掌子面地表位移释放率和地表纵向沉降最大斜率均较大,饱和软黄土地层的较小。经过数学严密推导,提出一种考虑掌子面地表位移释放率和地表纵向沉降最大斜率的地表纵向沉降预测分析方法,分析了其随着特征值的敏感性,验证了预测方法的可靠性和合理性。研究成果对于分析和预测地铁隧道施工引起地表不均匀沉降对地面与地下建筑的影响具有重要的意义。     

湿陷性黄土地区高速公路强夯路基及其特性

西部山区修建高速公路穿越湿陷性黄土地区时面临诸多设计和施工问题。选择国道312线典型湿陷性黄土地基试验段,进行了不同夯击能量的强夯试验。通过对强夯土体室内、外试验结果分析,揭示了强夯前后湿陷性黄土的变化规律,得出:压实度与孔隙比呈线性递减关系;压实度不小于95%时施工含水量的合理范围应控制在11.9%～15.4%,土体分布-1～-5 m;2 000 kN.m、3 000 kN.m、6 000 kN.m强夯的加固深度分别为5～6 m、6～7 m和8.5～10 m,大于加固深度后地基土强度提高不明显。     

水平荷载下黄土地基单片地下连续墙现场试验研究

基于墙顶水平荷载作用下黄土地基中单片地下连续墙的现场试验,分析和研究了地下连续墙的水平受力变形特性,得出了在不同荷载作用下墙身各截面弯矩、水平位移及墙侧土抗力等沿墙深的分布规律。结果表明,在水平荷载下墙体上部的1/3段受荷载的影响最为显著,墙身水平位移及转角沿墙深非线性衰减,并随墙顶荷载的增加而增大;墙身弯矩及墙侧土抗力最大值发生在地表以下一定深度范围内,随荷载的增加其最大值及0值点沿墙身逐渐向下迁移,且土抗力-位移曲线呈现双曲线的特征;墙体剪力在地表处最大,沿墙身向下呈非线性变化。     

静载荷下黄土地基矩形地下连续墙现场试验研究

采用自平衡测试技术,在国内外首次进行了竖向静载荷作用下黄土地基中矩形地下连续墙现场试验研究,根据测试结果及黄土的物理力学性质,对黄土地基中矩形地下连续墙的荷载传递性状进行了详细分析。结果表明：黄土地基中矩形地下连续墙的承载特性具有端承摩擦桩的性质;墙的承载力由墙侧摩阻力和端阻力共同承担;墙侧摩阻力和端阻力的发挥与墙土的相对位移量及黄土的物理力学性质等因素有关;墙体达到极限荷载时,墙端阻力荷载分担比为40.3 %;各土层墙侧摩阻力随着墙土相对位移的增加而增大,但其增长幅度不等;加载时墙身轴力在加载处最大,随着各土层墙侧摩阻力作用的发挥,墙身轴力随着离荷载箱距离的增加而减小。     

加筋路基处治不均匀沉降模型试验研究

通过室内小比例模型试验,模拟高速公路过渡段施工中经常采用的土工格栅加筋路基,研究土工格栅加筋结构能否有效控制高速公路过渡段的不均匀沉降。试验共设计了不铺设土工格栅、铺设1层土工格栅在路基上、中、下位置、铺设2层土工格栅在路基上中、中下、上下位置铺设,以及铺设3层土工格栅上中下位置,共8种工况,分析各种土工格栅加筋方案中路基的不均匀沉降和土工格栅的受力特性。试验结果表明,土工格栅加筋路基可明显调节过渡段的不均匀沉降,在路基的中部和上部铺设2层土工格栅的加筋效果最佳。     

两种新的沉降推算方法

公路、铁路等工程中通常利用实测沉降资料推算最终沉降,双曲线是最常用的一种沉降推算方法。工程实践表明,常规双曲线法即增量双曲线法推算沉降往往小于实际沉降,且需要较长时间的沉降资料。依托大量监测工程,在增量双曲线法的基础上,提出了全量双曲线法和TS双曲线法。工程实践表明,这两种新的双曲线法推算沉降与增量双曲线法推算沉降基本相同,可用于较短预压时间的沉降推算。     

高路堤沉降变形预测模型研究

以某高等级公路高69 m路堤的沉降资料为研究样本,采用经修正了的非匀速填土和非等步长沉降观测时间的 GM（1,1）灰色理论预测模型进行高路堤工后最终沉降量预测,与等比级数曲线模型预测结果对比,认为这两种预测模型都能很好地预测高路堤工后最终沉降量,且灰色预测模型较等比级数曲线预测模型能更好地反映高路堤不均匀沉降趋势。同时认为考虑了沉降观测时间非等步长性和路堤填土速度不均匀性的灰色预测模型,其预测结果更符合高路堤沉降变形趋势,可进一步的研究、推广和应用。