地铁车站深基坑的变形预测及稳定性研究

为实现基坑变形预测及稳定性的综合研究,先以极限学习机(ELM)神经网络和灰色模型为基础,建立了基坑变形的串联、并联和混联耦合预测模型,以实现基坑变形预测;其次,再利用尖点突变理论和Mann-Kendall检验对基坑稳定性及变形趋势进行综合判断,以佐证预测结果的准确性。实例检验结果表明:3种耦合模型均能不同程度地提高预测精度,且以混联式模型的预测稳定性最高,其次是并联式模型和串联式模型;同时,预测结果与尖点突变理论和Mann-Kendall检验的分析结果相符,验证了该预测思路的有效性和可行性。研究方法可为基坑的变形预测提供一种的新思路。     

基于尖点突变理论及速率比值法的基坑变形预警研究

为增加地铁基坑变形预警的可靠性和准确性,提出利用尖点突变理论和速率比值法构建基坑变形预警模型,即先利用尖点突变理论从累计变形和变形速率两方面评价不同监测对象的稳定性,当评价对象处于不稳定状态时,应立即停工,并采取相应加强措施;反之,再进一步利用速率比值法对各监测对象在不同阶段的稳定性程度进行评价,并根据状态划分,制定相应的处理措施。实例研究表明:累计变形的突变分析结果和变形速率的突变分析结果较为一致,得出各监测对象均处于稳定状态,说明基坑的稳定性较好,其施工对周边近接建筑物的影响有限。同时,速率比值法可判断各监测对象在不同时间节点处的稳定状态,进而实现基坑变形的实时预警,有效保证了基坑施工过程中的信息化施工管理,为基坑变形预警研究提供了一种新的思路。     

软土地区基坑侧位移变形预警及预测

为准确掌握软土地区基坑侧位移变形特性,构建了基坑侧位移的预警模型和预测模型,其中,预警模型先以多重分形去趋势波动分析方法构建预警判别指标,再利用Spearman秩次检验实现判别指标的变化趋势判断,进而完成预警等级划分;预测模型则以脊波神经网络为基础,通过粗集理论和试错法优化模型参数,构建出优化变形预测模型。实例研究表明:通过预警分析,得出所给实例的预警等级为2级,说明其基坑侧位移趋于不利方向发展,应加强监测频率,提高施工安全预警;同时,在变形预测方面,参数优化能有效提高脊波神经网络的预测精度和稳健性,所得预测结果的平均相对误差均<2%,具有较高预测精度,且其预测结果与预警结果一致,佐证了分析结果的准确性,可为基坑安全施工提供一定指导。     

基于灰色模型的基坑变形预测评价

基坑开挖施工必然会引起基坑以及支护结构的变形稳定问题,采用灰色系统预测理论建立了深基坑变形的非等时距GM(1,1)预测模型,利用某工程实例的实际监测数据对基坑各阶段的变形进行预测,通过对预测成果与实际值的对比分析,对应用灰色模型预测基坑变形给予了评价。     

基于灰色尖点模型的混凝土坝裂缝转异判据研究

大坝混凝土裂缝稳定性分析是大坝安全监测的一项重要研究内容。将传统统计模型与突变理论相结合，利用传统的统计模型方法提取裂缝的时效变形，在此基础上建立裂缝的灰色尖点突变模型，得到了裂缝的转异判据。以两个大坝工程为例，利用所提出的裂缝转异判据研究了大坝裂缝的稳定性。研究结论与实际监测情况相吻合，证明了该方法的有效性。     

基于MF-DFA法和PSO-ELM模型的基坑变形规律研究

为准确掌握基坑变形的发展趋势,实现对基坑施工的准确指导,针对基坑变形序列的非线性和复杂性,提出利用MF-DFA法和PSO-ELM模型对基坑的变形规律进行研究。首先,利用MF-DFA法对基坑变形速率序列进行多重分形特征分析,以判断基坑的变形趋势;其次,利用PSO-ELM模型对基坑累计变形序列进行预测,得到基坑变形的预测值;最后,对比两变形序列的分析结果,综合判断基坑的变形趋势。同时,采用实例检验分析思路的准确性。结果表明:MF-DFA法能有效分析基坑变形速率序列的多重分形特征, PSO-ELM模型在基坑变形预测中也具有较高的预测精度,且两者对基坑变形规律的判断的一致性较好,相互佐证了两者分析结果的准确性,为基坑变形规律研究提供了一种新的思路。     

基于尖点突变理论的高层建筑沉降变形预测分析

为建立一个全面且系统的高层建筑变形预测模型,本文首先利用卡尔曼滤波对变形数据进行去噪处理,分离出趋势项和误差项,再利用GA-BP模型和LS-GM(1,1)模型对趋势项进行预测,并通过组合得到趋势项预测值;其次,利用马尔科夫链对累计误差序列的进行修正,进一步提高预测精度;最后,利用尖点突变理论对高层建筑的稳定性进行评价,以验证预测模型的有效性。结果表明:半参数型卡尔曼滤波具有较好的滤波效果,且在趋势项的预测过程中,通过对BP神经网络的优化将平均预测精度由4.02%提高到了2.44%,而优化GM(1,1)模型则将平均预测精度由4.29%提高到了2.76%,说明本文的优化方法切实可行。通过误差修正,验证样本中的最大相对误差仅为1.63%,说明误差修正模型达到了进一步提高预测精度的目的,尖点突变理论的分析结果与预测结果相符,均得出高层建筑处于稳定状态,其后期变形将会持续减弱。     

基于尖点突变理论和MF-DFA法的隧道大变形监测

高地应力软岩隧道发生大变形具有必然性,严重影响施工安全,对其稳定性进行评价并判断变形趋势可为工程施工提供一定的参考,具有很强的现实意义。以成兰铁路松潘隧道为例,利用尖点突变理论和多重分形去趋势波动分析法(MF-DFA)构建了高地应力软岩隧道大变形的稳定性及变形趋势判断模型,并进行变形预测。结果表明:尖点突变理论能有效评价隧道大变形的稳定性;松潘隧道目前处于稳定状态,但不同阶段的稳定性具有差异,且隧道稳定性不仅与累计变形量相关,也与变形曲线的增长过程相关;同时,MF-DFA分析得出隧道大变形具有多重分形特征,且具正向增长趋势,但趋势性较小。该方法为隧道大变形规律研究提供了一种新的思路,可为工程设计施工人员提供参考。     

灰色模型改进的大坝变形分形几何监控模型

为了对大坝安全进行准确监控,利用分形几何理论预测大坝变形。针对一般常维分形分布不能很好分析大坝变形数据的问题,对监测数据进行N阶累计和变换,对变换后的数据利用分段变维分形模型计算各阶变形维数序列,再选择效果较好分形维数已知序列预测未知分形维数,最后反推大坝变形预测数据。针对传统变维分形预测模型分形维数预测方法的不确定性和所需监测数据量大的缺点,利用灰色模型预测分形维数,建立改进的大坝分形几何监控模型。结合工程实例,对比插值法预测分形参数的传统分形几何预测模型和灰色模型改进后的预测模型之间的预测精度,结果表明,改进分形模型不仅在预测精度上有所提高,而且更具稳定性和抗波动性。     

组合预测及R/S分析在基坑变形趋势判断中的应用研究

在基坑的现代化信息施工过程中,通过建立有效的预测模型,对基坑的变形趋势进行准确的预测,能有效地指导施工,避免工程事故的发生。为实现这一目的,首先,采用GM(1,1)、支持向量机和BP神经网络模型对基坑的变形进行单项预测,并建立了基坑的定权和非定权组合预测模型;其次,利用R/S分析,对基坑的变形趋势进行判断,以验证基坑变形预测的有效性。结果表明:通过组合预测,有效地提高了预测结果的精度及稳定性,其中以BP神经网络组合预测的效果最优,实测值与预测值之间能较好地吻合;同时,基坑具有持续变形的趋势,变形将进一步增加,且在后期的稳定性具有减弱的趋势,与预测的结果一致。通过研究,验证了组合预测及R/S分析在基坑变形趋势判断中的有效性,这为基坑变形预测及趋势判断提供了一种新的思路。     

承压水作用下基坑底板突涌的突变理论分析

鉴于基坑底板突涌是一个非线性过程,引入了一种新的基坑底板突涌稳定性理论分析方法。通过把承压水作用下基坑底板隔水土层简化为一有预压力的受均布荷载的固支梁力学模型,构建其力学结构系统的总势能函数。基于突变理论,求出基坑底板隔水土层突涌失稳尖点突变模型的标准函数型式和分叉集方程,分析底板突涌失稳的破坏机理,并推导出隔水土层突涌的必要条件和充分条件。研究结果表明:基坑底板隔水土层突涌的必要条件和充分条件具有一致性,可作为基坑底板是否突涌的判据。工程实例的分析证明,该评价模型科学合理、准确可信,可为预防基坑工程突涌、采取合理的支护措施等提供理论依据。     

重力坝稳定性尖点突变监控模型及软件模块研发

重力坝失稳宏观表现为从一种连续性状突然跳跃到不连续性状的突变现象。以突变理论作为研究突变现象的理论和方法,可以为重力坝稳定性分析和评价提供很好的手段和工具。借助坝工领域知识和突变理论,基于大坝安全变形监测资料,以大坝变形时效分量为大坝系统演化的状态变量,研究并构建了重力坝稳定性的尖点突变监控模型,并利用Delphi进行了软件模块的设计和研发,实现借助软件系统对重力坝稳定性的实时监控。     

基于影响因素筛选的基坑变形组合预测研究

为实现天津地区基坑变形影响因素筛选及预测,以天津6号线地铁基坑为工程实例背景,先利用数量化理论Ⅲ筛选各因素对基坑变形的影响程度,再利用多种单项优化预测模型构建出基坑变形组合预测模型,以实现基坑变形的高精度预测。实例研究表明:基坑变形的重要因素是基坑宽度、支护刚度和插入比,次要因素是基坑长度、基坑深度、典型软弱层厚度和一般软弱层厚度,而抗隆起稳定性属一般因素,且通过耦合度分析表明,抗隆起稳定性因素虽为一般因素,但其与其他因素间的耦合度较高,对基坑变形的影响不可忽略。同时,通过组合预测,不仅能进一步提高预测精度,还能提高预测结果的稳定性,所得组合预测结果的相对误差均小于2%,具有较高的预测精度,验证了该组合预测思路的有效性。     

基于多元信息融合的基坑预警分级研究

为保证基坑预警结果的准确性和有效性,在基坑预警准则构建的基础上,利用累计变形判据和变形速率判据实现了多元监测信息融合的基坑预警研究.其中:累计变形判据包含稳定性指标和相对变形指标,即从基坑稳定性和变形安全储备角度实现了基坑长时段预警分析;而变形速率判据包含了绝对量指标和发展趋势指标,即从变形速率的现有变形绝对量及其发展...