高速公路软土地基沉降变形监测分析与预报.doc

苏州科技学院学报)工程技术版 # 第 $/ 卷 第 # 期 56 78 +9:;=:?@ 78 AB:9B C9D EBF97G7H@ 78 AIJF7I K7G6 $/ L76 # #, 年 - 月 )M9H:9=:9H C9D EBF97G7H@# 5I96 #, 高速公路软土地基沉降变形监测 分析与预报 汪祖民 苏州科技学院 城市与环境学系 江苏 苏州 ! #$%$$’ 摘 要! 通过对高速公路软土地基沉降变形监测的非等步长观测序列进行数据处理后!变成等步 长的数据序列!运用 !得出了有益的结论 ()$!$# $ 模型进行变形分析与预报 关键词! 高速公路%软土地基路堤 变形监测%灰色理论%非等步长%变形分析与预报 * 中图分类号 文献标识码 文章编号 ! + ,$- ! . ! $-/#0-/1#,#02,0/ 软粘土地基在荷载作用下沉降变形的主要部分为主固结沉降! 此外还包括瞬时沉降与次 固结沉降$ 影响高速公路软土地基沉降变形的因素很多!难以定量分析$ 为了获得准确可靠的 沉降量!进行沉降变形监测!在地基条件差’地形变化大’设计问题多的部位和土质调查点附近 均应设置沉降观测点!根据设计文件要求确定测点位置!应设在观测数据容易反馈的部位 $ 3$4 在软土地基路堤施工过程中!应注意观测填筑过程和以后的地基变形动态!对路堤施工实行动 态观测$特别是随着施工路堤荷载变化!为了及时了解施工路堤的稳定性!确保施工安全!对沉 降量的变化进行必要的分析与预报显得尤其重要 $ 由于变形体的变形机理的错综复杂和多 3#4 样性!研究的理论和方法很多!分析沉降量的变化不仅与施工条件有联系!还与观测时段确定 的相关性有联系$ 在趋势性变形和小子样监测离散数列方面!灰色理论的数学方法324得到了较 好的应用$ 灰色系统理论是一种研究某些既含已知信息又含未知或者说未曾确定信息的系统 理论和方法$ 灰色系统理论用于高速公路的变形分析与预报是比较合适的理论体系 $ 灰色理 3,4 论 ()$!$模型都是以等时间间隔等步长序列建模$ 在工程实践中!获得的沉降变形观测 资料一般都是以不等时间间隔的数据序列 $ 因此!需将等时间间隔序列的灰色理论模型推广 3%4 到非等时间间隔序列$ 本文基于非等时间间隔的高速公路变形观测序列!建立灰色 ()$!$ 模型和用等维递补法建立了不同维数的新陈代谢 ()$!$模型!并对高速公路的变形进行了 分析与预报 $ $ 非等步长数据序列的 ()$!$模型 在沉降变形监测分析与预报中! 用灰色系统理论建立数学预测模型的基本思路为()$对 离散的带有随机性的监测数据序列进行*生成+处理!达到弱化随机性’增强规律性的作用 % )##对新数列由微分方程建立数学模型%)2#建立模型后经过*逆生成+还原后得到结果数据 % ,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 收稿日期 3 4 #20$#02 作者简介 汪祖民)$1-%0#!男!湖北黄冈人!工程师 $ 3 4  !第 ! 期 汪祖民’高速公路软土地基沉降变形监测分析与预报 ! !建立模型的主要目的在于对数据的变化规律进行分析与预报!预测#为了评价预测精度和 效果#有必要对所建立的模型精度进行检验$ 非等步长序列的数据处理#即是把原始的非等时 间间隔数据序列转化成等时间间隔数据序列#再进行一次累加生成处理#建立 #$!%#%模型 $ %% 空间域非整数间隔序列变换 设有非等时间间隔数列!序列为 ,正整数-##*%#!#%#%0#设 为空间域 ’() ,(- / ! *+! ’ -. !$ # % % # # 内一点又小于 且接近 的正整数 $用内插法求 点的值!仅仅计算正整数中缺失 #*’# # # # # # 的点#假定两点间是线性变形 ,(- ,(- ,() ,() ! ,# -*! % % 即可得正整数间隔序列 , -/2,# ’ ) 3 , ’ )45,! #1% #1% # #1% % , )1! # % , )) !% #1% ,() ,() ,() ,() ! % %! 时空域等间隔变换 ,# )* #( % $ !! ,%)#( ,!)#%#( ,%)## *%#!#%# % % % !%判断观测周期为非等时间间隔 $ # 为空间域内一点#将其拓展至时空域#可广义地理解 为序列和步长#以 ) # 替代 #若 # ) # 间隔是不等步长时#还须对序列进行等间隔变换$ 设各时段的 实际间隔为 !)*) 1) # #+% # #,##,! %%#!#%#%1% $ !6 % !)-) 1) , ,+% , 且有 #表示各时段间隔不相等$ 计算各观测周期距首次周期的时间间隔 !)!) # , )-./.