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论软基工后预测方法优缺点_软绞龙优缺点

2020-07-25 21:54 作者:海立方官网 点击:

 

  摘要:软基工后沉降方法进行归纳总结,分析各种方法的优缺点,并对软基工后沉降方法的应用前景和未来发展趋势进行探讨,对于实际工程来讲很有必要。由于影响软土路基沉降的因素很多,且各因素随时间都在不断变化,而且软土的性质极为复杂,土性参数的确定比较困难,准确计算和预测工后沉降是近年来路基工程研究的一个热点和难点。因此,研究和建立软土路基沉降计算及预测方法对我国快速发展的交通建设事业具有重要的理论和现实意义。按研究的理论不同,软土地基沉降计算方法大致可分为三类:第一类是基于弹性理论结合太沙基固结理论的解析方法或称理论公式法;第二类是数值分析法,该方法是基于Biot固结理论,应用结合土的本构模型实现对软基的沉降预测;三类是基于实测数据的处理分析的沉降预测法,它们是建立在实测数据的基础上对软基的工后沉降进行预测。分层总和法一般取基底中心点下地基附加应力来计算各分层土的竖向压缩量,它是将地基分为若干层,利用压缩曲线求每一层的压缩量,然后将各分层压缩量求和得到地基的总沉降。该方法计算原理简单,在实际工程中应用较广泛。但是它应用的前提条件是假设基底压力为线性分布,附加应力用弹性理论计算,侧限应力状态只发生单向沉降。它只计算固结沉降,不计瞬时沉降和次固结沉降。skemPton和Bjemim(1957)认为大多数沉降都有三维特性,通过试验模拟三维应力影响,提出了用不排水三轴应力条件下所得的三维孔隙压力计算最终主固结沉降量义的计算公式。取一个修正系数C,,再乘上单向固结变形,就得到考虑侧向变形的固结沉降。它考虑了三维应力条件下固结所产生的侧向变形,但是在将体积变化与竖向沉降联系起来时,仍按一维压缩条件下测出的压缩系数。在某种意义上讲,其逻辑是欠严密的。为了更好地考虑侧向变形对垂直沉降的影响。Lambe和Marr(1967)提出了一个更为方便的方法—应力路径法。应力路径法的基本概念是用应力轨迹表示现场在施工前、施工期间及其完工后地基内部的应力变化情况。这种方法中,估计和模拟所选单元的应力路径要与施工现场实际情况尽可能地接近。用模拟现场实际应力路径的室内固结试验的方法获得固结过程相应的体积应变,再对预估沉降量作最后分析。应力路径法特别要求高标准的取样和试验,这就使它的实际应用受到了很大的限制。随着计算机和数值方法的飞速发展和对土体本构关系认识的不断深入,人们可以将复杂的地基沉降问题编制成计算机程序,通过计算机的运算,得到较准确的计算结果。但是实际工程中对于模型的选取和边界条件的等效还存在着不同程度的困难。在软土地区的工程设计和施工中,由于实际地质条件的复杂性和非均匀性以及各种理论计算方法本身的局限性,使得用理论方法计算的沉降量和实际沉降量有较大的出入。因此,利用基于实测数据收集和处理的系统分析技术的预测沉降方法得到了良好的发展应用,目前归纳起来,主要有四类方法:曲线拟合法、反分析法、灰色系统法、遗传算法和人工神经网络法。曲线拟合法种类很多,如Taylor法、双曲线法、指数曲线法、泊松法、Asaoka法、星野法等。曲线拟合方法属于经验方法,即采用与沉降预测曲线相似的曲线进行拟合,然后外延求出后期沉降量。曲线拟合方法推算原理不强,理论性不够明确,预测精度不高。也会因实测沉降时间不够,无法用拟合推测。但它比较简单明了,所以有一定的实用性。在求解岩土工程问题中,通常根据工程基本情况确定几何条件、荷载条件、边界条件。利甩工程中的实测值通过数值计算确定岩土介质的力学参数,有时甚至是本构模型,与此同时求得问题所需的物理量,这一过程称为反分析。灰色模型方法的基本思想是将与时间有关的已知数据按某种规则加以组合,构成白色模块,然后按某种规则提高灰色模块的白化度,其特点是应用为数不多的数据就能建模。参数确定以后就可以用灰色模型对目标进行预测、预报。灰色模型理论的一阶微分方程GM(1,1)表示如下:根据灰色建模理论,由N+1 个等时间间隔的沉降增量观测数据(,,…,)和各时刻的总沉降量(, ,…, ),确定方程系数,从而预估t时刻沉降值。灰色理论在路基的沉降监测、预测中已有应用,但传统的灰色模型仅适用于等间隔且累加生成具有明显指数规律的原始动态序列。改进GM(1,1)突破了传统GM(1,1)模型等间隔时序系统的限制,拓宽了灰色预测的应用范围,预测精度更高,具有较大的实用价值。遗传算法( Genetic Algorithms)是一种以达尔文的“自然进化论”和孟德尔的“遗传变异理论”为基础的全局随机搜索优化计算技术。它先将搜索结构编码为字符串形式,每个字符串称为个体,然后通过遗传算子对一组字符串进行循环操作,来达到进化的目的。对于一个给定的优化问题,设目标函数为式中,,,…,为自变量,为解空间,F为解的优劣程度:f为映射函数。通过求目标函数的最小值,求解最优解, ,…,。遗传算法适用于解决其他技术难于解决的复杂性问题,但也有不易理解的缺点。不能解释地基沉降预测的结果。神经网络(Neural Networks)方法仿照生理神经网络结构的非线形预测模型,通过学习进行模式识别。应用神经网络预测路基沉降主要是运用人工神经网络较强的非线性映射能力。具体做法是:先应用神经网络建立沉降影响参数与沉降之间的非线性关系,再将待测点的实测沉降影响参数输入到已经训练好的网络中,即可得到预测的沉降量。神经网络的优势在于对复杂问题的预测,但它也不能解释预测结果。通过笔者近年来对软土地基工后沉降的研究和相关文献资料的收集整理,不难发现:1.随着计算机技术的发展,数值分析法将得到广泛应用。数值分析法是从实际工程出发,要想得到理想的模型,必须对各种因素进行综合考虑,所以新的本构模型的出现是数值模拟的迫切需要。未来的研究方向将以实际工程为依托进行深入的理论研究,得到更贴近实际的新的本构模型。2.曲线拟合法普遍应用于工程实践中,但拟合的经验公式因场地工程条件不同而不同,将阻碍其通用性的推广。当大量的经验公式出现时,未来的发展趋势无外乎为几种或多种经验公式的组合机制。同时,结合孔隙水压力、分层沉降等数据将建立一种庞大的数据库体系,对实测的数据经行整理分析,自动剔除异常数据,通过动态响应机制,通过对实测数据的适时反馈,从而实现对工后沉降进行准确预测。[1]《地基处理手册》编写委员会. 地基处理手册[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1988. 65–86.[2]张仪萍,张土乔,龚晓南.沉降的灰色预测[J]. 工业建筑,1999,29(3):45-48,57.[3]朱胜利.由实铡沉降曲线推算地基最终沉降量的双曲线]张丽丽.软土路基沉降计算及预测方法研究[D].西安建筑科技大学,硕士学位论文,2006.06.[5]邱发兴.地基沉降变形计算[M].四川大学出版社,2007:4-22.

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