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随着我国改革开放的日益深入,经济建设得到了蓬勃发展。日益加速的城市建设,使我国在道路交通领域的需求日益增大。与此同时,在我国沿海和内陆地区,特别是大江大河附近,广泛分布着河相、海相或泻湖相沉积层,土的类别多为饱和淤泥、淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土等,具有高含水量、大孔隙率、低强度、高压缩性、低透水性等特点,这决定了软土地基压缩性较大、排水固结较为缓慢、稳定性较差等不良工程特性,这对路堤工程建设,特别是高等级公路建设将带来十分不利的影响。
由于软土所具有的复杂结构,对其沉降的计算及其发展的准确预测一直是一个难点,也是一个研究热点,有许多理论及计算方法在实践中得到了一定的实践应用。
由于软土地基监测方式较为简单,精度较高,同时所得数据具有实时性、动态性等特点,因而该方法在工程中得到了广泛应用。利用监测资料,可以及时掌握工程建设中软土地基的应力~应变状态,从而能及时发现潜在危险,并采取相应处理措施,保证工程施工安全、顺利的进行。另外,由于现场监测资料的实时性和动态性,它可以较为及时、真实的反应软土地基在一段时期内的变化情况,因而利用现场监测资料来对软土路基的沉降规律进行分析研究,从而对其变形的发展趋势进行预测,对后期工程以及今后的其他工程,都有一定的指导和借鉴意义。
近年来,灰色预测理论和人工智能神经网络理论得到了不断的发展和完善,其在工程领域的应用,尤其是在软土地基沉降预测方面,即利用一段时期内的沉降监测数据对其后续发展进行预测,收到了较好的应用效果。本文结合广州西二环高速公路实际工程建设项目,通过对软土路堤填筑施工的各项监测数据的处理和分析,并结合现场实际情况,得出了一些对项目建设有一定指导意义的结论。本文中所作的主要工作包括以下几个方面:
1.介绍了软土的成因及其结构特性,对软土变形特征及其影响因素进行了简要分析。
2.简要介绍了几种主要软土地基沉降的计算及预测方法。
3.对工程概况进行了简单介绍,对所获得的典型监控断面孔隙水压力监测数据、侧向位移监测数据以及累积沉降监测数据等成果进行处理和分析,并总结了这几方面的特征及发展规律。
4.介绍了灰色理论及灰色GM(1,1)模型的建立,并将建立的预测模型应用于工程实例,将所得拟合及预测结果与实测数据进行了对比分析。
5.对人工智能神经网络理论进行了简单介绍,概要阐述了BP神经网络模型的理论及其建立,并结合软件MATLAB7的应用,建立BP神经网络模型,并对该模型进行了一定程度上的改进。
6.利用改进后的BP神经网络模型对所选用的沉降数据进行分析、预测,在与样本数据进行比较的同时,将其与灰色模型的预测结果进行了对比分析。
通过对以上几个方面的分析研究,本文得出了以下主要结论:
1.文中利用灰色GM(1,1)模型对软土路基沉降进行了分析和预测,其数据拟合效果较为理想,但预测数据的收敛性方面存在缺陷,与沉降发展的实际情况有一定差异。
2.本文利用改进后的BP神经网络模型对沉降进行分析处理,通过比较该模型和GM(1,1)模型两者对沉降的预测效果可以看出,BP神经网络模型的预测精度及数据收敛性方面较后者有明显优势,其预测效果明显优于GM(1,1)模型,可以认为是一种准确有效的沉降预测方法。