季冻区高速铁路路基冻融变形特征研究

为研究季冻区高速铁路路基冻融病害及其变形特征,以兰新高速铁路K1934+190无砟轨道路基断面作为研究对象,在已有的水分迁移控制微分方程、瞬态温度场控制微分方程及土体单元应力-应变方程的基础之上,建立了无砟轨道路基受水分、温度及应力影响的数学计算模型,通过模拟和现场监测对比分析了自2019年10月初至2020年5月初路基的动态变化规律。结果表明,由于水分场、温度场对季冻区高速铁路路基的耦合作用,致使路基水分变化、温度变化及由此产生的温度场重分布、水分场重分布是导致路基发生冻胀融沉的关键因素,其变形在时间域上呈规律性变化,这一结论可为研究冻土地区高速铁路路基冻害治理提供参考。     

京津塘高速公路K131+610段路基沉降预测研究

高速公路施工中,路基沉降对工程质量有着重要的影响。但是影响路基沉降的因素很多,传统的线性预测模型很难将各种影响因素统一表达,BP神经网络模型可以将传统的函数关系式转化为高维的非线性映射,在路基沉降预测中得到广泛应用。以京津塘高速公路K131+610段工程为例,探讨了BP神经网络模型的最佳参数配合。     

MGM(1,n)模型在粉喷桩路基沉降预测中的应用

提出了一种预测公路复合地基工后沉降的新方法。首先,通过路基监测项目的灰色关联分析,优选影响路基沉降的相关预测变量,如道肩水平位移、孔隙水压力消散值及桩身应变等,在此基础上建立灰色多变量MGM(1,n)模型并给出相应的沉降预测方程。而后考虑监测数据序列的非等时间间隔影响,改进、完善此模型,使之能够对粉喷桩复合路基的沉降量进行准确预测。文中并给出应用实例,表明应用该法进行沉降预测,可以更全面地利用工程监测数据,更有效地预测路基工后沉降量。     

青藏铁路运营以来冻土路基变形特征及其来源探讨

路基变形是路基稳定性的外在表现形式。基于青藏铁路多年冻土区路基变形与温度监测资料,分析了铁路路基变形总体特征,并探讨了路基变形的来源。该研究为青藏铁路路基稳定性判断及病害预警提供数据支持,为铁路工程的维修养护提供依据,也为变形理论分析提供必要的科学依据。研究结果表明:青藏铁路自通车运营以来路基变形总体上趋于平稳,仅有2个断面的变形超出规范要求,但仍有部分监测断面的沉降变形处于发展之中。(部分路基断面不均匀变形明显,表现为路肩纵向变形和路基横向变形差异较大。路基变形较大的断面,其变形主要来自路基下部因多年冻土人为上限下降而引起的高含冰量冻土的融沉变形、融土的压密变形以及下部多年冻土的压缩变形。路基变形较小的断面,其变形主要来自路基下部多年冻土与残余冻土的压缩变形。)     

超限学习机在高速公路路基沉降预测中的应用

为了探索超限学习机在路基沉降预测应用中的潜力和优势,以湖南省某高速公路为研究对象,通过超限学习机算法对路基多个断面的实测沉降数据进行了预测建模,并与BP神经网络和支持向量机进行了对比分析。研究结果表明,采用超限学习机对K4+300断面和K20+840断面的预测值的最大相对误差分别为0.199%和0.176%,精度明显优于BP神经网络和支持向量机。故超限学习机能够对路基沉降做出较为科学、合理的预测。     

车辆荷载作用下复合路基的沉降研究

文中分析了软土路基上复合地基的机理及其沉降研究的现状 ,以沪宁高速公路K2 + 0 0 0断面为例 ,阐述了有限元法利用应力 -应变曲线模型计算地基沉降的基本方法和过程 ,并对目前的复合地基研究提出了建设性意见。     

软土路基变形规律现场监测及FLAC模拟研究

以杭州绕城高速公路K28+830粉喷水泥搅拌桩处理试验段为工程背景,采用现场监测及FLAC2D数值模拟相结合的方法,对软土的蠕变-固结变形规律进行了研究.给出了路基变形现场监测方案,进行了软土路基变形平面FLAC2D模拟计算.结果表明,粉喷水泥搅拌桩使软土路基沉降和水平位移明显减小,地基稳定性增强,适宜加固饱和软粘土地基,尤其适合于桥头有相对硬层作为持力层的地段.FLAC2D计算结果总体上能反映实测的路基变形发展趋势,计算结果与现场监测结果基本一致.粘塑性蠕变本构模型可用于软土路基沉降预测预报,对软土路基沉降控制有一定参考价值.     

黄土质高填方路基沉降变形与预测

黄土质高填方路基易发生不均匀沉降变形,为了更好地研究其沉降机理以及建立沉降预测机制,指导具体工程确保工程安全,本文依托冬奥会延崇高速公路ZT5标段典型黄土高填方路基断面K46+500工程,利用现场该断面处3个沉降监测点的实测数据,通过对数曲线拟合法、双曲线拟合法和乘幂曲线拟合法对现场实测沉降数据进行拟合对比分析,得出预测精确合理的模型.通过高填方路基数值模拟计算,分析其沉降变形特点,并对沉降预测模型进行验证.研究结果表明:1)3种曲线拟合法的拟合相关系数都在0.98以上,都能对该高填方路基短期沉降做出准确预测.2)对3种预测模型的预测结果值与实测值比较分析,得出双曲线模型的预测结果值与实测值之间的误差平方和最小为4.09 mm²,预测精度最高.3)通过建立的双曲线预测模型对高填方路基沉降进行最终沉降预测,得出路基在517 d时沉降速率为0.01 mm/d,沉降达到稳定.4)利用FLAC3D的软件建模分析对比双曲线预测模型,验证了双曲线模型的可靠性.     

基于反演参数的多年冻土路基长期温度场预测

利用青藏铁路清水河试验段路基3 a的现场温度场及沉降监测数据,采用模拟退火算法改进的BP神经网络算法反演了冻土路基的热力学参数,并在反演参数的基础上应用有限元法模拟预测了冻土路基在不同保温处理方案下的长期温度场变化情况.结果表明:保温材料路基阴阳坡地的温度场差异小于素填土路基,多年冻土季节性活动层厚度也远低于素填土路基;保温材料路基施工后3 a内仍将发生冻融变形,形成路基病害,但破坏程度低于素填土路基;50 a后,保温材料路基将与青藏高原气候环境达到新的热平衡状态,施工对多年冻土造成的破坏可得到修复,路基稳定性良好,但素填土路基仍存在较厚的季节性活动层,这将会使路基发生严重的变形破坏;保温处理方案可较为有效地减少冻土路基的不均匀沉降.     

一种优化组合模型及其在高铁路基冻胀变形预测的应用

高铁路基的冻胀变形是季节性冻土区高铁建设和安全运营面临的重大问题,有效的路基冻胀变形预测可以为路基冻胀灾害防治提供重要的决策依据。为提高对高铁路基冻胀变形的预测能力,本文首先建立非等间距回归模型与基于幂函数改进的非等间距灰色模型,其次通过马尔科夫算法修正两种模型的预测结果,最后在此基础上对两种修正预测模型进行最优权组合。利用组合模型、非等间距灰色模型、非等间距回归模型对两个工程实例中冻胀监测数据进行预测,对三种模型拟合、预测结果进行对比分析。结果表明:组合模型预测精度较高、稳定性较好;利用组合模型得出的预测结果离散程度低、差异性小,可为冻土区高速铁路路基的冻胀变形监测提供有效参考。     

季节性冻土路基变形监测及其稳定性分析

季节性冻土地基具有冬季冻胀、春季融沉的特性,在其上修筑的路基通常产生沉降和滑移变形,最终导致路基失稳。基于上述原因,通过介绍季节性冻土路基冻胀和融沉产生的机理,以及季节性冻土路基变形监测的原则和内容,并结合墨脱公路的监测结果对季节性冻土路基的稳定性进行分析评价。该研究对季节性冻土路基的设计、施工及稳定加固具有重要的指导意义。     

灰色模型结合神经网络预测高速公路路基沉降

为了提高高速公路路基沉降的预测精度,考虑到神经网络强大的非线性映射功能,提出了"灰色模型+神经网络"对高速公路路基沉降进行预测分析的组合方法。以湖南省某高速公路路基沉降多个断面实测数据构建灰色GM(1,1)预测模型,在采用构建的灰色模型预测出相应结果的基础上,运用神经网络对预测结果做误差补偿。研究结果表明,采用实测数据拟合的灰色模型预测值的最大相对误差与运用神经网络对预测结果做误差补偿之后的优化预测值的最大相对误差分别为19.193%和0.865%,用神经网络对灰色模型预测结果做误差补偿之后的优化预测值与实测值更接近。     

上覆硬壳层软土夹层路基稳定性控制与评判

对上覆硬壳层软土夹层路基稳定性缺乏判定标准的问题,提出了填筑期与非填筑期分阶段研究模式.在填筑期内,通过监测数据与关键指标的比对,初步判断监控断面的稳定性状态;综合危险滑动圆弧的理论分析,以及塑性区开展和孔压消散的数值模拟结果,对监控断面的稳定性状态进行二次判断,改进规范法存在的不足,并制定出动态监控标准.在非填筑期内,借助构建的灰色预测模型获取最终沉降量,并以软弱下卧层压缩量与最终沉降量的比值作为评价因子,评判路基稳定性在非填筑期内的发展趋势.研究成果具有一定的理论指导意义和工程实用价值,可应用于高速公路路基的施工和监督环节.     

最优权组合模型在季冻区公路软基工后沉降中的应用

为研究最优权组合预测模型在季冻区公路软基沉降预测中的适用性,选取国道332线拉哈段(拉布大林至哈达图)一级公路的典型断面,采用分层沉降仪进行沉降监测,通过沉降管上磁环位置的移动来反映路基沉降变化。根据一年的沉降实测资料,利用MATLAB对原始非线性数据进行三次样条插值处理,基于最优权权重法将灰色GM(1,1)及二次曲线模型进行组合,对地基的远期沉降进行预测,将预测结果与实测资料进行对比,探究该模型的适用性,同时基于季冻区气候特点,选取适合高寒地区路基监测的合理时距。研究表明：最优权权重组合模型的预测效果与样本数密切相关,适当增加建立模型的样本数亦可显著提高预测精度;在考虑区域气候条件下,适当减少冬季及沉降速率较慢的月份的样本数量,增加在沉降初期及冻融前后的样本数量可以有效提高模型的预测效果;研究成果表明本文的最优权组合预测模型可以较好的预测季冻区公路远期沉降,为类似工程的沉降预测提供参考。     

BP神经网络与离散GM(1,1)模型在拓宽路堤沉降预测中的应用

目前,对于拓宽路堤沉降趋势和稳定性的研究很少﹒为了探究拓宽路堤的沉降变化趋势和沉降规律预测,以益阳市梅林路K0+460～K0+600为基础,运用BP神经网络与离散GM(1, 1)模型对拓宽路堤进行沉降预测,并结合已有监测数据,对比分析2种方法的优劣﹒结果表明:离散GM(1, 1)模型能对已有数据进行拟合,输出预测值与实际监测结果相近;BP神经网络模型预测值相对离散GM(1, 1)模型更加接近实际监测结果,但需要对阈值与权重进行多次调试﹒2种方法沉降预测值均与实际监测值相近,均能有效预测拓宽路堤沉降﹒     

基于小波神经网络组合模型的高填方路基沉降预测

利用小波变换良好的时频局域化性质和神经网络的自学习功能,结合S型成长曲线模型,建立了基于小波神经网络的高速公路高填方路基沉降预测模型,该模型的应用避免了计算过程中各种人为因素的影响.通过对汝(城)郴(州)高速公路K59+375~K59+445高路堤沉降现场监测数据的学习、预测与检验,并与S型成长曲线模型和BP神经网络的预测结果相比较,结果表明,组合模型的预测精度高,与实际情况相吻合.     

高速公路软土路基沉降规律监测及FLAC模拟

采用粉喷水泥搅拌桩法,试验研究了高速公路软土路基沉降的变形特性,对路基关键部位的竖向沉降进行了现场监测,得到了软土路基的变形的初步规律。现场试验表明,粉喷水泥搅拌桩法适宜于加固饱和软粘土地基,可用于增加软土路基的承载力,减少路基沉降量。基于软土粘塑性蠕变本构模型理论,应用FLAC-3D软件完成了浙江某高速公路路基的的蠕变沉降规律的计算机模拟。FLAC-3D计算得到的竖向沉降与实际监测结果基本一致。计算表明,粘塑性蠕变本构模型可以较好地模拟软土路基变形问题,可将该模型用于软土路基沉降计算及预测预报,为软土路基沉降控制提供重要的理论依据。     

某运营高速公路软基区路基开裂监测及其成因分析

通过布设监测点,对某运营高速公路软基区开裂路基的深层水平位移、道路沉降及地下水位进行了监测。基于监测结果,该段路基内部并不存在明显的滑动面。以变化量最大的CX-23#测斜孔和SW-3#水位孔所在断面为典型断面进行对比分析,结果表明,监测期间监测断面处地下水位的变化并未引起该段路基深层水平位移和道路沉降产生新的变化;结合现场情况,认为该软基区路基的开裂、沉降,主要由前期路基含水量降低,导致路基土体出现固结沉降、收缩变形引起,在正常通车条件作用下,新的降雨及水位变化未引起新的路基变形。监测结果为后期路基的加固设计提供了可靠的依据。     

基于GM(1,1)模型的堤防沉降建模分析

分析了GM(1,1)的建立、检验和残差GM(1,1)模型.利用加固堤防的沉降监测数据,建立了基于GM(1,1)模型的堤防沉降预测模型,并将其应用于堤防的沉降监测.与实际监测结果的对比表明,该模型精度较高.将该模型应用于堤防沉降分析,发现加固堤防趋于缓慢沉降状态,并逐渐趋于稳定.     

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。