灰色Verhulst模型在隧道拱顶沉降预测中的应用

隧道施工中,受各种不确定因素的影响,隧道围岩变形特征极其复杂。因而必须通过对现场监测数据的处理和分析,及时了解围岩动态,确定合理的支护时间。对围岩变形监测数据的处理有很多方法,但是由于数据本身的贫乏性、不确定性,对以后的预测很难达到理想的效果。灰色系统理论特有的处理“小样本、贫信息、不确定“问题的特点使得其在这个领域应用具有一定的优势。本文以某高速公路隧道为例,通过引入灰色系统理论,利用Verhulst模型对拱顶沉降量进行了预测,为类似工程提供了参考和借鉴。     

复合地基沉降的模型预测

通过对复合地基沉降发展机理和规律的分析,结合Verhulst灰色预测模型的特点,建立了复合地基沉降的Verhulst灰色预测模型,反映了复合地基沉降 时间曲线的单调递增性、有界性和呈"S"形的特点·模型精度检验表明,利用较少的沉降观测数据,通过数学推理过程建立的沉降Verhulst预测模型具有可靠的预测精度,反映了复合地基沉降发展的长期过程·     

既有改扩建浅埋岩石隧道的围岩压力计算方法研究

依托南岭隧道改扩建工程建立数值模型,将数值模型结果与监测数据进行对比验证模型的准确性,并利用数值模拟对扩建隧道地层沉降曲线进行拟合,提出扩建隧道围岩破坏的滑裂面位置的确定方法;然后考虑倾斜滑动面上的摩阻力,将隧道拱顶上方滑裂面曲线进行简化,并基于太沙基理论提出改进的扩建隧道围岩压力计算方法,最后通过与工程实例对比,验证...     

曲线隧道施工引起地表沉降槽峰值偏移规律

由于曲线型盾构隧道卸荷扰动区的不对称性,使得隧道施工后地表沉降槽峰值出现了一定的偏移.故为便于对曲线型盾构隧道沉降峰值的偏移规律进行定性及定量分析,利用Midas/GTS有限元软件,以隧道的不同线路半径作为变量设定多个模拟工况,建立三维模型进行分析研究,且采用Origin软件对模拟的计算结果进行函数拟合;最后,依托乌鲁木齐市南农区间8标段小半径曲线盾构隧道的工程实例进行验证 研究表明:围岩变形、地表沉降峰值及地表沉降槽宽度均随曲线型隧道线路半径的增大而呈现出减小的趋势;地表沉降槽峰值点的偏移距离与隧道的线路半径关系近似反函数曲线.     

时序分析法在沈阳地铁二号线变形预测的应用

目的研究时序分析法在地铁工程变形沉降监测数据分析和处理的实用性,确定时序分析法对岩土勘察监测数据的拟合预测精度.方法通过对沈阳地铁二号线工程变形沉降监测数据的分析,建立时序分析模型.利用该模型对实测监测数据进行预测.结果利用该时序分析模型预测的后5期高程值残差在0.3 mm以内,说明时序分析法可以有效地找出变形沉降监测数据的变化规律.结论时序分析法在地铁工程变形沉降监测数据的分析和预测上具有较高的精准度,可以地铁工程的设计和施工提供参考依据.     

基于分段回归模型的变形监测数据分析

通过对回归模型在变形监测的应用研究,结合工程实例,对某高铁隧道的拱顶沉降值运用分段回归模型进行分析预测,建立时间和位移变形量的回归分析模型,并从统计检验、曲线线型、拟合度三个层面进行评价,得出分段回归模型可以较好的预测隧道断面的变形趋势,从而验证了该方法的工程实用价值。     

待发表文章摘要预报

复合地基沉降的模型预测王凤池 ,朱浮声 ,康玉梅 ,陈百铃通过对复合地基沉降发展机理和规律的分析 ,结合Verhulst灰色预测模型的特点 ,建立了复合地基沉降的Verhulst灰色预测模型 ,反映了复合地基沉降 时间曲线的单调递增性、有界性和呈“S”形的特点·模型精度检验表明 ,利用较少的沉降观测数据 ,通过数学推理过程建立的沉降Verhulst预测模型具有可靠的预测精度 ,反映了复合地基沉降发展的长期过程·东北平原西部山前台地区地下水环境同位素分析以洮儿河流域中上游为例贾伟光 ,邸志强 ,金洪涛 ,王恩德根据地表水体样品、地下水样品的同…     

基于FLAC3D隧道开挖的关键命令流

利用FLAC3D软件开展数值模拟分析隧道工程中遇到的问题,以上海软黏土盾构为例,建立隧道开挖的有限差分模型,使用壳单元生成衬砌,锚索单元生成锚杆,用该方法得到的隧道模型与现实隧道更加贴切.运算结果表明:用该隧道模型诱发的地表沉降能用Peck公式进行较好的拟合,基本符合高斯分布,可以有效地模拟隧道开挖引起的地表变形规律.     

凯丽大厦数据综合分析及沉降规律研究

目的 以西安凯丽大厦为例，研究高层建筑物沉降的均匀性与安全性，并揭示沉降原因．预报沉降趋势。方法 讨论沉降监测技术方案，处理沉降观测数据，采用几何分析、回归分析、物理分析对沉降原因进行深入探讨，并利用多项式线性拟合回归分析法对今后大楼的沉降情况进行了预报。结果 确定该大楼沉降速率满足规范要求，地基处理有效可靠，大楼状态稳固，并得到大楼主体封顶后的预测曲线。结论 所采用的沉降原因和变形规律分析法可普遍应用于工程变形测量，沉降趋势的预报对于项目决策和施工人员及时掌握沉降信息和变形情况，并相应采取有效措施具有重要意义。     

灰色马尔科夫Verhulst动态模型在滑坡形变预测中的应用

为解决陈旧信息和波动性数据造成的传统灰色Verhulst模型预测精度较低的问题,提出一种利用滑动窗口和马尔科夫模型对原始灰色Verhulst模型改进的方法。通过长度可变的滑动窗口来实现数据的动态更新,使得灰色Verhulst动态模型的预测值更加接近最新的变化趋势。之后利用马尔科夫模型对得到的灰色Verhulst动态模型预测值进行修正,提高了模型的预测精度。实验结果表明,灰色马尔科夫Verhulst动态模型在滑坡形变预测中的预测平均相对误差相比于传统的灰色Verhulst模型降低了69. 6%,均方根差比降低了0. 39,小误差概率提高了0. 166 7。对于波动性较大的滑坡监测数据,灰色马尔科夫Verhulst动态模型预测精度优于传统灰色Verhulst模型。     

不等时距灰色Verhulst模型及其在沉降预测中的应用

在分析全过程沉降量与时间的关系、Verhulst模型的特点以及沉降观测数据有时出现非连续性特点的基础上，通过在区间上求积分给出模型背景值的一个确切的计算公式，提出了预测今后不同时刻沉降量的不等时距灰色Verhulst模型，工程实例分析表明，灰色Verhulst模型的预测精度较高，具有良好的适应性。     

改进的Verhulst沉降预测模型及其参数估计方法

为提高软土路基沉降预测灰色Verhulst模型的预测精度,首先从沉降初始实测值修正和增加时间指数项两个方面对灰色Verhulst模型的离散时间响应式进行了改进;然后基于最小二乘原理,利用差分进化算法对改进的灰色Verhulst模型时间响应式进行直接地优化估计,避免了灰色Verhulst模型常规估计方法中因背景值选取问题而导致的计算误差.实例计算结果表明,改进的灰色Verhulst模型较原模型具有更好的灵活性和适应性,比Gompertz模型、Logistic模型、Bertalanffy模型、Weibull模型及原灰色Verhulst模型这几种沉降预测模型具有更高的预测精度,可供工程设计参考.     

基于Verhulst模型的堆载预压法卸载时机的研究

在公路建设中堆载预压法是处理软土地基的常用方法。工程实践中随着对路基的工后沉降和不均匀沉降要求越来越高,有必要对堆载预压处理软土地基的卸载时机控制进行研究。应用Verhulst模型和指数曲线模型的基本公式,分别推导其剩余沉降和沉降速率之间的关系。结合越南河内-海防高速公路软基处理的实测资料,用两种模型拟合了剩余沉降和沉降速率之间的关系曲线图,比较分析了两种模型曲线拟合的结果。论证得出Verhulst模型更合理,并根据拟合曲线确定了路堤卸载时机。     

灰色模型预测在黄土地基沉降测量中的应用

为了掌握黄土地基建筑物施工过程中随着负荷增加而呈现的沉降趋势,通过对沉降量的分析得到更好的预测沉降规律的方法。文中以青海省海东市三级综合医院(一期)建设项目为例,根据建筑物沉降监测数据,分别运用二次抛物线法、多项式拟合法以及灰色模型预测法建立沉降时序模型,并对第七期沉降进行预测,通过预测结果分析3种预测方法的精度及适用性。结果表明:二次抛物线法与真实值最接近的预测值为Z3点的-0.38 mm,且相差为-0.24 mm;多项式拟合法预测值与实测值相差最小的Z19点为-0.75 mm,与真实值相差为+0.17 mm;灰色模型法预测值与真实值相差较小,相差最大的Z3点预测值为-0.76 mm,相差+0.14 mm,相差最小的Z19点预测值为-0.59 mm,相差+0.01 mm。通过预测值与真值相差值的比较可知,二次抛物线法与多项式拟合法的预测曲线不符合实际沉降趋势,使得预测结果失真,两者均不适用于黄土地基沉降量的预测;灰色模型预测收敛速度快,且预测值与实际值较接近,误差小,预测模型与工程实际变形一致。     

浅埋软弱破碎围岩隧道变形监测与分析——以贵州省三穗至黎平高速公路的锦所隧道为例

锦所隧道为贵州省三穗至黎平高速公路的控制性工程之一,隧道ZK88+078~ZK88+110段原设计为双侧壁导坑法开挖,但该段岩层为强风化层,属极软岩类,开挖后发生了小范围的坍塌,因此设计变更为CRD工法开挖。在2工法开挖中对隧道的沉降进行了监测,分析了监测数据,并基于最小二乘法,用三次曲线模型对沉降数据进行了拟合。结果表明:在控制浅埋软弱破碎围岩隧道变形方面,CRD工法优于双侧壁导坑法;三次曲线能很好地拟合沉降数据,R~2均大于95%,拟合结果能为后续的施工提供指导;采用双侧壁导坑法时,第一部分导洞的开挖,地表沉降变化非常大,施工中需特别注意此阶段的及时支护;采用CRD工法开挖时上部导洞的开挖导致地表沉降量占总沉降量的一半以上。     

优化的灰色离散Verhulst模型在基坑沉降预测中的应用

基于传统的灰色Verhulst模型在基坑沉降预测中精度较低的问题,提出优化的灰色离散Verhulst模型。在基坑沉降监测中,由于有新的监测沉降值不断补充到原始数据序列中,各种因素会带来新的扰动,原来的模型精度降低,为避免由此产生的误差,用新陈代谢方法建立优化灰色离散Verhulst一维、二维新陈代谢模型。将传统Verhulst模型、优化的灰色离散Verhulst模型及优化灰色离散Verhulst一维、二维新陈代谢模型进行比较。研究结果表明:该模型通过采用离散化思维对原数据序列进行倒数变换,从连续形式向离散形式变化,减小了传统Verhulst模型建模过程中从微分方程到差分方程带来的误差;采用新陈代谢方法的优化灰色离散Verhulst模型精度更高,可选用该模型对基坑进行沉降预测。     

改进灰色时序模型在建筑物变形监测中的应用

建筑物变形监测数据中存在着随机干扰和不确定性因素,而单一的数学模型预测结果精度较低,制约了变形预测的准确性。针对这一问题,文中采用了一种自适应Kalman滤波的灰色时序组合预测模型。首先,通过自适应Kalman滤波算法对原始数据进行去噪处理,动态的去除数据内部的随机干扰误差;然后,将灰色模型(GM模型)与时间序列分析模型(AR模型)相结合,得到拟合时间序列中的沉降量趋势项和沉降量随机时间序列剩余项,生成一种非线性组合模型;最后,对变形监测数据进行整理预测,并将该预测模型应用于建筑变形工程实例中,与GM(1,1)预测模型、GM(1,1)-AR预测模型通过平均残差、残差的方差和后验差比值进行对比分析。结果表明:该模型后验差比值可达到0.045 1,所得数据结果明显减小,预测精度显著提高,结果更加准确可靠。     

小净距2扩4隧道变形规律的BP小波神经预测

以泉厦高速扩建工程大帽山隧道为例,通过周边位移和拱顶沉降的监测数据对小净距扩挖隧道的围岩变形规律进行分析.研究表明:小净距2扩4隧道具有和其他隧道不同的变形规律.在此基础上将小波函数引入BP神经网络建立BP小波神经网络模型,对特大断面超小净距隧道2扩4时围岩变形进行预测,并将预测结果与BP神经网络的预测结果进行对比.结果表明:BP小波神经网络模型收敛快、精度高,优于BP神经网络模型,预测的精度达10%以内,满足工程精度要求.     

基于路基沉降变形规律的预测新模型及其应用

针对山区高速公路路基沉降变形规律复杂而难以预测的实际情况,通过整理大量现场试验监测数据,深入探讨不同工况条件下路基沉降变形发展趋势,总结得出其变形发展规律。在此基础上,基于指数函数曲线模型,提出了DR曲线预测新模型;并运用数值分析方法,结合实际工程实例与泊松曲线、Logistic曲线的预测结果进行对比;其结果表明:DR曲线预测模型精度更高,能更好的适应实际情况的变化,为山区高速公路路基沉降发展预测提供了一种有效而实用的方法,具有一定的工程实用价值。     

Sloboda模型在隧道围岩变形预测中的应用及其适用性分析

隧道围岩变形的监测和分析对于隧道工程的设计和施工都非常关键,鉴于Sloboda生长曲线与隧道围岩变形-时间曲线的相似性,将Sloboda模型引入到围岩变形预测中,通过围岩变形-时间曲线的拟合预测未来围岩变形发展趋势和围岩极限变形值。通过工程实例具体分析了Sloboda模型的适用性,结果表明：Sloboda模型可以较好的拟合隧道围岩变形-时间曲线;围岩变形-时间曲线的波动性以及尾部阶段发展趋势进对Sloboda模型预测效果存在影响;Sloboda模型预测效果要优于指数曲线模型和双曲线模型,具有更好的应用价值。