深基坑變形預(yù)測模型研究及工程應(yīng)用

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1、中南大學(xué)碩士學(xué)位論文深基坑變形預(yù)測模型研究及工程應(yīng)用姓名：張韜申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：巖土工程指導(dǎo)教師：張家生20090501摘要隨著社會經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的飛速發(fā)展，深基坑工程的變形預(yù)測已成為巖土工程領(lǐng)域的重要研究課題之一。本文以深基坑工程為研究對象，針對目前深基坑工程現(xiàn)場監(jiān)測和變形預(yù)測中存在的一些難點(diǎn)問題，通過引入灰色GM(1，1)模型法、卯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型法及灰色系統(tǒng)一卯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型法對深基坑工程施工過程中的變形預(yù)測技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究，本文主要研究內(nèi)容如下：(1)全面總結(jié)了基坑工程的安全監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)狀，指出了目前深基坑工程監(jiān)測中存在的問題及不足，在此

2、基礎(chǔ)上，結(jié)合監(jiān)測技術(shù)的最新研究成果、監(jiān)測儀器的發(fā)展?fàn)顩r和工程經(jīng)驗(yàn)，對深基坑的監(jiān)測方法和技術(shù)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的完善和補(bǔ)充。(2)引入灰色理論，結(jié)合深基坑工程的特點(diǎn)，建立了改進(jìn)的深基坑灰色GM(1，1)預(yù)測模型。工程算例表明所建立的模型具有所需樣本數(shù)據(jù)少、預(yù)測精度較高、計(jì)算簡單等優(yōu)點(diǎn)。(3)基于灰色系統(tǒng)理論，選取監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析研究取得較好的預(yù)測效果，可應(yīng)用到安全監(jiān)測中來預(yù)測相關(guān)監(jiān)測點(diǎn)的變形趨勢，達(dá)到節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本和工作時(shí)間的目的。(4)引入并建立了比灰色GM(1，1)模型預(yù)測精度更高的深基坑即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，提高和擴(kuò)展了深基坑變形模型的容錯(cuò)能力和自適應(yīng)學(xué)習(xí)功能。

3、(5)結(jié)合灰色GM(1，1)模型和即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型各自的優(yōu)點(diǎn)，建立了深基坑灰色系統(tǒng)一卯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型，并通過編制MATLAB程序?qū)δＰ瓦M(jìn)了求解，從而使得其在面對“少樣本"、“貧數(shù)據(jù)"的數(shù)據(jù)序列時(shí)也獲得了較高的預(yù)測精度。(6)利用所建立的變形預(yù)測模型對廣州地鐵三號線燕塘站深基坑工程在開挖過程中基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊土體的變形進(jìn)行了預(yù)測，通過與現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果的對比研究，表明本文所建立的模型具有較高的可靠性和適用性。關(guān)鍵詞基坑變形預(yù)測，灰色模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，組合模型Il原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了

4、論文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得中南大學(xué)或其他單位的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我共同工作的同志對本研究所作的貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明。作者簽名：。日期：譬乙年』月衛(wèi)日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本人了解中南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文并根據(jù)國家或湖南省有關(guān)部門規(guī)定送交學(xué)位論文，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用復(fù)印、縮印或其它手段保存學(xué)位論文。同時(shí)授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所將本學(xué)位論文收錄到《中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》，并通過網(wǎng)絡(luò)

5、向社會公眾提供信息服務(wù)。儲虢燁聊虢日期：群年』月丑日中南大學(xué)碩士學(xué)位論文第～章緒論1．1引言第一章緒論20世紀(jì)80年代以來，我國基礎(chǔ)工程建設(shè)發(fā)展迅速IJ】【2】，伴隨著大型市政設(shè)施的施工及大量地下空間的開發(fā)【31，基坑工程【4】【5】數(shù)量急劇增加，并向超深、超大方向發(fā)展，技術(shù)上也有了長足的進(jìn)步。上世紀(jì)70年代末以前，國內(nèi)只在少數(shù)大型工程項(xiàng)目中存在開挖深度lOm以上的基坑工程，且處在較少或沒有相鄰建筑和地下結(jié)構(gòu)區(qū)。到1996年，10層以上的高層建筑累計(jì)已達(dá)l億多平方米，多層建筑都有1～3層地下室，基坑開挖深度通常為6"---'15m。進(jìn)入2l世紀(jì)后出現(xiàn)了更多的

6、超高層建筑和大型的地下工程，特別是北京、上海、廣州等城市的地鐵工程的全面開展帶來了超深基坑工程?；庸こ膛c巖土工程學(xué)科[6】一樣，是實(shí)用性、經(jīng)驗(yàn)性極強(qiáng)的學(xué)科，是隨著工程實(shí)踐不斷提高的科學(xué)。然而由于基坑設(shè)計(jì)理論[71不盡完善、施工的不可預(yù)見性、地層性質(zhì)變異性大，周邊環(huán)境的錯(cuò)綜復(fù)雜，深基坑施工所造成的基坑坍塌、建筑物或道路開裂、管線爆裂等事故【8】【9】屢有發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失、引起了嚴(yán)重的社會后果。在國務(wù)院頒布的《建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理?xiàng)l例》中，列出了建設(shè)工程七大危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，基坑工程占了其中的兩項(xiàng)：(1)基坑支護(hù)與降水工程；(2)土方開挖工程

7、，可見基坑安全己成為工程建設(shè)領(lǐng)域影響安全生產(chǎn)的一個(gè)重要方面。唐業(yè)清教授【lo】曾對全國160余項(xiàng)深基坑事故進(jìn)行了細(xì)致的調(diào)查分析。從這些事故分析中得出一個(gè)重要結(jié)論：基坑工程事故大多與監(jiān)測不力或險(xiǎn)情預(yù)報(bào)不準(zhǔn)確有關(guān)。換言之，如果基坑工程監(jiān)測?】與險(xiǎn)情預(yù)報(bào)準(zhǔn)確而及時(shí)，并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，就可以防止重大事故的發(fā)生，或者可以將事故所造成的損失減少到最小。經(jīng)過近些年的理論研究和工程實(shí)踐，人們逐漸認(rèn)識到基坑工程監(jiān)測既是實(shí)現(xiàn)信息化施7-[12,1、避免事故發(fā)生的有效措施，又是完善、發(fā)展設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法和提高施工水平的重要手段。通過對基坑工程施工進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測可以為施工及時(shí)提

8、供反饋信息；為基坑周圍環(huán)境進(jìn)行及時(shí)有效的保護(hù)提供依據(jù)