软基沉降计算的数值计算与神经网络混合方法

以福州江阴港铁路大型货场的软基处理项目为工程背景,介绍数值计算与神经网络混合方法在软基沉降计算中的应用.该方法可以依据较少的实测数据,通过大量数值计算以及神经网络参数反演,得到较符合实际的加固处理前后的土体参数,进而估算大面积吹填引起的前期沉降和软基处理完毕后的工后沉降。     

矩形顶管施工多测点位移反分析方法

针对矩形顶管施工穿越土层段地表全范围沉降规律难以准确获取的问题。本文依托太原地铁2号线长风街站地下通道工程,基于位移反分析理论,综合应用黄金分割法和数值仿真方法,提出了土体弹性模量E与粘聚力c的反演方法。进而,从数值计算结果中可较为准确的获得地表全范围沉降规律。结果表明：相比单测点反演计算,选用三测点地表沉降实测值获取的土层参数E、c更能准确反映地表沉降。三测点反演迭代计算8次,沉降误差函数为0.0181,满足精度要求。选用不同位置的其他两个测点,对比分析其地表沉降数值计算值与实测值,相对误差很小,分别为0.45%和0.29%,验证了多测点位移反分析方法的准确性。研究结果可为矩形顶管施工地表沉降规律研究提供一定的指导意义。     

复合土钉墙支护结构数值分析与研究

采用大型通用有限元计算分析软件ANSYS对某复合土钉墙支护基坑进行数值分析与研究.土体本构采用模量随深度变化修正后的Drucker-Prager模型,进行大量的数值计算与分析,研究开挖顺序和土钉长度等参数对坑壁水平位移、地表沉降和坑底隆起的影响,给出一些有益的结论,为今后工程中利用复合土钉墙进行基坑支护的设计与施工提供一定的参考.     

软土地层双线隧道地表沉降计算公式修正

由于双线隧道存在复杂的耦合作用,盾构施工引起的地表沉降规律极为复杂,所以准确计算地表沉降较为困难。本文基于Peck公式和Chapman修正参数,考虑先行隧道的施工影响和双线隧道的相对位置关系,通过参数的经验量化,建立了双线隧道地表沉降的计算公式。此外,依托苏州市轨道交通S1号线工程,讨论公式在不同土层中的适用性及参数取值范围,在此基础上采用PLAXIS 3D有限元软件对双线隧道盾构施工进行了数值模拟。结果表明：在软土地层中进行盾构施工,应用本文修正公式计算得到的地表沉降值与数值模拟和现场实测结果均较为吻合。修正公式考虑了双线隧道的位置信息,可以定量反映隧道埋深和双线隧道间距对地表沉降的影响。该研究可为软土地区双线隧道盾构施工沉降计算提供参考。     

地铁隧道土体参数敏感性分析与正交反演

以郑州地铁工程为依托,现场监测数据为依据,采用敏感分析和数值模拟相结合的研究方法进行地铁盾构隧道土体力学参数的反演分析.利用MATLAB神经网络工具箱计算平台,计算分析土体变形量与其对应的力学参数之间的非线性关系,构建BP神经网络的训练结构;以地表竖向监测位移为输入样本值,对土体力学参数进行位移反分析.研究结果表明:影响地表变形的主要土体力学参数敏感度依次为内摩擦角(φ)、弹性模量(E)、内聚力(C)、泊松比(μ).应用FLAC3D软件模拟分析地铁区间隧道盾构施工过程的力学特征,并将其成果作为反演分析的样本数集;杂填土层弹性模量E1为7.60 MPa,内摩擦角φ1为22.5°;粉土层弹性模量E2为19.68 MPa,内摩擦角φ2为27.7°;粉质黏土层弹性模量E3为12.98 MPa,内摩擦角φ3为19.5°.现场应用证明了该方法的有效合理性.     

基坑降水引起地表沉降计算系数Ms的修正

结合武汉市Ⅰ级阶地工程地质特性,为更准确预测基坑降水引起的地面某点沉降量,通过运用有效应力原理及土体沉降理论,改进了基坑降水引起地表沉降的计算方法。根据地下水渗流特点,结合分层沉降监测数据曲线,探讨了各土层在降水过程中的分层沉降规律,验证了导致地表沉降的主要压缩层为交互层（黏土夹粉砂、粉土）。通过工程实例,仅计算交互层的沉降量并与地表沉降对比,分析经验系数Ms的影响因素,从压缩模量E和降水时间t两个角度分别修正经验系数M1、M2,参数M1取值范围0.4~0.5,参数M2取值范围0~1.0,修正后误差减小了18.9%~57.6%,更贴近接近实际。     

基坑周边地表沉降特征研究

结合某地铁站深基坑施工,对基坑工程设计中常用的基本参数进行了对比研究. 通过对各参数实测数据的曲线拟合和数值计算得出软土地区深基坑开挖对地表沉降的主要影响范围、沉降最大值及支护主体的最大水平位移,并把实测数据的数值计算结果与经验估算值进行比较,验证经验参数对同类软土地区的实际工程适用性,对地表沉降规律提出了分段分析的方法.     

现代气压沉箱施工过程的三维有限元分析

从开挖卸荷、刃脚挤土、沉箱-土体侧摩擦作用三方面对气压沉箱施工引起的土体扰动进行分析,并结合工程实例,对气压沉箱施工全过程进行三维有限元数值模拟.通过与现场监测数据的比较,验证了三维计算模型及数值模拟方法的合理性和有效性.结果表明:沉箱侧壁边缘处地表沉降最大;随着沉箱下沉,地表沉降逐渐增大,沉降影响范围随之扩大;沉箱周边土体的水平位移较小,浅层土体偏向沉箱移动,深层土体偏离沉箱移动;考虑刃脚挤压扰动可以有效减小沉箱边缘处最大地表沉降.     

基于FLAC3D的基坑开挖与支护三维数值分析

采用三维快速拉格朗日方法(FLAC3D)建立了考虑基坑分步开挖与支护全过程的三维动态计算模型,土体采用修正剑桥模型模拟,考虑了支护结构与土体的接触滑移作用,分析了基坑施工中围护墙变形、地表沉降、坑底隆起、坑外深层土体变形的基本特性.计算得到的地表沉降曲线与已有文献的经验沉降曲线基本一致,验证了计算结果的适用性.分析结果可为类似基坑工程的设计和施工提供有益参考.     

考虑盾构施工扰动土体固结的地层沉降计算

为解决以往盾构隧道的地层沉降计算不考虑施工扰动土体的固结沉降对总沉降的影响而使得计算结果偏小的问题,通过对盾构隧道施工致周边土体的扰动机理分析,指出盾构上方一定范围内的被扰动土体为欠固结土,应用欠固结士的沉降计算理论,得出了考虑盾构扰动周边土体固结影响的隧道沉降计算修正方法.与工程实测值的对比结果表明,地层沉降计算修正方法的计算结果更符合工程实际,工程应用上偏于安全,该成果对于盾构隧道施工的地层沉降预测与控制具有一定的参考价值.     

重型吊装场地换填垫层变形计算分析

以青岛市某软弱地基为背景,通过现场试验和ABAQUS数值模拟相结合的方法,探讨重型吊装场地换填垫层后持力层变形计算问题。采用内插法对沉降计算经验系数进行修正以及反演瞬时沉降的地基弹性模量,并将修正的沉降结果和反演值与数值模拟结果进行比对,研究内插法优化程度及反演弹性模量的实用性。结果表明,内插法修正分层总和法中的沉降计算经验系数能使计算的沉降结果更加接近数值模拟结果,将反演的弹性模量在数值模拟中进行赋值,使模拟结果与静载试验结果相吻合,二者均能达到优化变形计算的目的。在重型吊装场地换填垫层的持力层变形计算中采用以上两种方法具有较强的实用性。研究结果可为类似地层的地基处理和吊装工程提供参考。     

大直径扩底灌注桩的沉降计算方法修正

基于压缩模量随深度而增大的事实,取土体微单元进行受力分析,引入深度对压缩模量的影响,建立室内压缩模量与变形模量的关系,代入扩底桩沉降计算公式,得出扩底桩沉降计算修正公式,用于工程实例的沉降计算。与修正前的沉降计算公式相比,修正公式所得结果与工程实测沉降更吻合。数值计算结果也表明,考虑压缩模量深度效应的计算结果与实测结果更接近。说明提出的扩底桩沉降计算修正公式更合理、适用。     

基于SBAS-InSAR和PSO-BP神经网络算法的矿区地表沉降监测及预测

针对传统监测技术无法进行长时间矿区地表沉降监测以及现有预测模型过度依赖沉降数据、模型单一等问题,提出一种基于小基线集合成孔径雷达干涉(Small Baseline Subsets Interferometric Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR)和粒子群优化-反向传播(Particle Swarm Optimization-Back Propagation,PSO-BP)神经网络算法的矿区地表沉降监测及预测模型.首先,利用SBAS-InSAR技术获取矿区地表沉降监测值;然后,选取矿区地表沉降的影响因子与获取的沉降监测值从多因子角度构建PSO-BP预测模型;最后,分析该方法的有效性和合理性.实验结果表明,利用SBAS-InSAR能有效监测矿区地表长时间沉降,随着训练样本的增加,PSO-BP预测值与SBAS-InSAR沉降值残差逐渐减少,算法收敛迭代加快,均方误差降低.与现有监测方法及预测模型的对比,证明了SBAS-InSAR在矿区地表长时间沉降监测中的优势以及PSO-BP模型在矿区地表沉降预测中的有效性和合理性,该方法可作为矿区地表长时间沉降监测和预测的有效手段.     

建筑群内深基坑开挖的地表沉降特性数值模拟研究

建筑群内深基坑开挖造成的地表沉降问题是当前基坑计算理论研究的热点问题。采用因子变化法,利用FLAC3D对基坑开挖引起的坑外地表沉降进行了数值模拟研究,并分析参数灵敏度对坑外地表沉降的影响。研究表明:基坑周围建筑物的布置特征、建筑高度和建筑与基坑的距离对基坑外土体的沉降量影响较大,建筑的不均匀分布将增加基坑及周围沉降值;建筑物高度相同时,距离与沉降量成反比关系;当建筑物距离基坑边缘距离相同,建筑物的高度与基坑周围土体沉降量成正比关系;建筑物的高度比建筑物距离基坑边缘的距离对基坑周围土体沉降量的影响更大。     

基于SBAS-InSAR和PSO-BP神经网络算法的矿区地表沉降监测及预测

针对传统监测技术无法进行长时间矿区地表沉降监测以及现有预测模型过度依赖沉降数据、模型单一等问题,提出一种基于小基线集合成孔径雷达干涉（Small Baseline Subsets Interferometric Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR）和粒子群优化-反向传播（Particle Swarm Optimization -Back Propagation,PSO-BP）神经网络算法的矿区地表沉降监测及预测模型. 首先,利用SBAS-InSAR技术获取矿区地表沉降监测值;然后,选取矿区地表沉降的影响因子与获取的沉降监测值从多因子角度构建PSO-BP预测模型;最后,分析该方法的有效性和合理性. 实验结果表明,利用SBAS-InSAR能有效监测矿区地表长时间沉降,随着训练样本的增加,PSO-BP预测值与SBAS-InSAR沉降值残差逐渐减少,算法收敛迭代加快,均方误差降低. 与现有监测方法及预测模型的对比,证明了SBAS-InSAR在矿区地表长时间沉降监测中的优势以及PSO-BP模型在矿区地表沉降预测中的有效性和合理性,该方法可作为矿区地表长时间沉降监测和预测的有效手段.     

大跨径水工隧洞围岩力学参数反演分析

为了验证位移反分析法在隧道施工过程中实际应用的可行性,以大田平原排涝隧洞为研究对象,选取隧洞围岩的弹性模量E和黏聚力c为反演参数,采用黄金分割法对所选断面围岩进行位移反分析的优化迭代计算,并以此得到的反演参数组合代入FLAC3D数值模拟软件中,计算该断面的围岩沉降变形,将结果与实际监测拱顶沉降数据进行对比.结果表明,此类反分析方法反演得到的围岩力学参数可靠,可以获得比较符合地质条件和工程应用的参数,反演结果可以预测后续施工的位移,并可以通过控制设计开挖量,减少喷射混凝土用量,节约工程成本.     

盾构近距离侧穿建筑遗产的施工技术分析及保护措施加固效果

为严格控制地表沉降,最大限度地减小施工对不可复制建筑遗产的影响,本文结合郑州地铁3号线近距离侧穿全国重点文物保护单位——二七纪念塔的实际工程,采用数值模拟和现场实测的方法,建立隧道-土体-建筑遗产的三维有限元模型,进行了盾构施工前二七纪念塔周边加固效果分析、施工技术参数优化分析、施工现场实测值与数值计算值对比分析;验证了排桩加固效果、施工技术参数选取的合理性、数值计算和监测数据的一致性。最后,有效的控制了地表沉降,顺利通过二七纪念塔,确保了其安全性和完整性,为同类工程施工提供参考。     

基坑变形数值分析中土体力学参数的确定方法

依托上海地区地铁车站基坑,提出了结合有限元的多目标反分析参数确定理论与算法,以不同开挖工况中的围护墙体水平位移和临近地表沉降作为目标,分析确定典型软土层的修正剑桥模型参数.对基坑开挖施工过程用ABAQUS进行有限元模拟,同时选取AMALGAM算法,利用Matlab对基坑工程中的土体参数进行反分析.结果发现,根据基坑开挖前一步实测变形确定的计算参数能够有效预测下一步开挖变形,开挖到一定深度时所确定的土体参数能够准确地预测后续步开挖的影响.证实了多目标反分析对后续施工步预测的精确度,并且得到了长寿路车站基坑第2~6步的9个土体参数反分析结果,可作为基坑工程的借鉴.     

基于神经网络修正的结构有限元模型简化

介绍了神经网络修正技术在结构有限元模型简化中的应用，并根据实际工程润扬大桥桥塔的现场实测模态数据对所建的有限元模型进行修正简化．建立了结构物理参数与结构自振频率之间复杂非线性关系的BP神经网络模型，反演仿真数据代入的有限元计算结果与实测结果较为吻合，证实了该方法的有效性．     

拓宽路基差异沉降计算参数的确定

为简便精确地确定高速公路拓宽路基差异沉降计算参数,依照正交设计要求选取地基及路基土体的物理力学参数及取值域,用有限元分析软件ANSYS计算出相应的神经网络分析样本,构建人工神经网络模型,再依托工程现场实测的观测数据,对拓宽路基差异沉降计算参数进行神经网络模拟计算,确定地基及路基土物理力学参数的取值.模拟计算结果表明:路基土各物理力学参数的计算值与实测值吻合很好;用灰色关联分析,模型模拟计算精度很高,表明该方法确定的地基及路基土的物理力学参数值满足工程计算精度要求.