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随着我国基本建设的发展,在软土地区兴建的高速公路、铁路、机场跑道等重要工程日益增加,这类工程对工后沉降有明确的要求。然而,现有设计规范中的基于单向固结理论的沉降计算方法,不能考虑软土路基由于塑流引起的侧向位移所产生的附加沉降,致使设计计算的最终沉降量小于实际沉降量,造成工后沉降偏大,影响工程质量。因此,改进现有的沉降计算方法有重要的工程意义和理论价值。
目前计算地基沉降的计算方法主要分为理论公式法和数值分析法。理论公式法包括:分层总和法、考虑先期固结压力的 e~lgp 曲线法、应力路径法等,这些都是基于Terzaghi一维固结理论的基础之上,其中引入了许多简单化假定,对地基的主固结沉降量进行的计算。数值分析法主要包括:有限差分法、有限元法、边界元法等。数值法被认为是一种较为完善的计算方法,但是,由于涉及的参数较多且不易确定、程序复杂,以及前期处理繁琐等,在实际工程中并没有得到普遍的应用。
由于软土的特殊工程性质,软土的固结和压缩规律是相当复杂的,它的一些参数也不是容易准确测定的,因此,工程的计算结果和实测结果,往往会有一些差异,如何利用实测沉降资料进行沉降计算就显得重要而又意义。常用的基于实测数据的方法有三点法、双曲线法、指数曲线法、Asaoka 法等。
本文针对软土固结沉降的变形分析进行了两个方面的研究,一方面通过对沉降观测数据的分析,探究沉降与时间的关系,着重探讨了淤泥土的分层沉降关系;另一方面结合观测数据运用多种曲线模型进行拟合,探讨各种曲线模型的适用性和精度,同时在前人的研究的基础上加以改进,提出了BP 神经网络—灰色理论联合预测模型。然后针对深圳西部通道口岸场坪填海软基处理进行预测,并以实际观测沉降资料加以检验。通过研究对比,本文得出如下结论:
1、通过对沉降过程曲线分析,将沉降过程分为施工期和满载预压期,分别占的比例为65%和35%;对于淤泥土分层统计的结果来看,其表层的6m 范围为淤泥沉降发生的主要部位,下卧层的沉降是工后沉降量发生的主要部位。
2、通过模型对比分析表明:所建立预测模型短期预测精度除指数线性回归模型外,其余模型均较高;长期预测方面以GM模型、Asaoka.模型较为接近,双曲线线性模型结果偏大。
3、采用BP 神经网络逼近沉降过程曲线,并对灰色系统GM(1,1)模型所需的数据进行等时距非线性插值处理。选择满载以后的插值数据建立 GM(1,1)沉降预测模型;预测结果表明:短期沉降预测结果比较准确,精度较高;其最终沉降预测结果与 Asaoka模型较为接近。