基于BP网络的深基坑变形预测研究

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随着我国经济建设的快速发展,出现了越来越多的深基坑工程,其规模和难度也日益增大。深基坑开挖引起的变形问题是深基坑工程中的重要问题之一。深基坑变形的监测和预测是深基坑工程设计施工中的一个重要环节。由于人工神经网络在处理非线性问题上的突出优点,本文采用应用最为广泛的BP网络来研究深基坑变形预测的问题。 本文在前人初步研究的基础上,进一步做了大量的研究工作,取得了以下一些主要成果:比较详细地总结了深基坑工程的特点、发展和研究的现状以及人工神经网络特别是BP网络在深基坑工程中的应用情况,探讨了BP网络相关技术及其优化方法,分析了深基坑变形现象和变形机理,首次较全面地分析、总结了影响基坑变形的主要因素,将深基坑变形的空间规律和时间规律结合起来进行研究,建立了深基坑变形一般预测和时间序列预测的BP网络模型,编制了基于Matlab6.5版本的网络训练程序,对网络进行了训练和检验,取得了比较理想的效果,实现了空间推广和时间推广的目的,可为深基坑工程的设计和施工提供重要的参考和依据。此外,还率先应用BP网络对深基坑变形影响因素的影响方式和影响程度进行了量化分析。 全文共分六章。第一章主要介绍了深基坑工程发展的历史和研究的现状及存在的问题,总结了BP网络在深基坑工程中的应用情况,指出本文所要研究的主要内容、研究方法和技术路线等。第二章介绍了人工神经网络理论的研究和应用的简史,分析了BP神经网络的基本原理,指出了BP网络模型存在的一些主要问题并对其原因进行简要的分析,最后提出了优化BP网络模型的一些方法和措施。第三章主要分析、讨论了深基坑工程中的变形现象及变形机理,比较全面深入地分析了影响深基坑工程变形的主要因素,讨论了深基坑变形监测方法和变形控制的措施,为深基坑工程变形预测预报的BP网络建模奠定了理论基础。第四章在第三章分析的基础上,选取影响基坑变形的主要因素的11个量化指标作为输入单元,以基坑最大地表沉降量作为输出单元,选择恰当的网络结构和网络参数,建立了基于Matlab6.5的BP网络预测模型,选取了一定数量的样本对网络进行了训练和检验,并用训练好的网络对基坑变形影响因素进行了量化分析。在第五章里,结合工程实例,以连续△t时间内的现场变形实测值作为输入单元,以未来时间点的变形值作为输出单元(即预测指标),通过大量反复试算选择了恰当的网络结构和网络参数,经训练、检验合格后可为信息化施工提供参考和依据。第六章是结论及展望部分,主要总结了本文的研究内容和得出的研究成果,并指出了进一步研究的方向。
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