全过程沉降量的灰色verhulst预测方法论文

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1、全过程沉降量的灰色verhulst预测方法论文摘要：根据灰色系统理论，在全面分析建筑物的全过程沉降量与时间关系的基础上，建立了灰色verhulst预测模型，并给出了该模型的适用条件。利用编制的计算机程序对一具体工程实例的分析表明：灰色verhulst模型的预测方法性能良好，且为建筑物工后沉降的预测和控制提供了有效可行的方法。关键词：灰色verhulst预测模型沉降量与时间的关系灰色系统理论verhulst理论沉降计算是岩土工程中主要问题之一。由于沉降一般不可能短时间内完成，故计算时要考虑沉降的时间效应问题。目前计算沉降有两类方法：

2、(1)理论法。通过固结理论，结合各种土的本构模型，采取一定的数值计算方法(有限元、有限差分等)来建立的.freel指出，这一沉降的组成部分更确切地说应是侧向的屈服。对非饱和土，荷载施加后，空隙中的气体可立即压缩，土骨架可变形，故开始时荷载就由骨架、水和气三者来承担。这表现到沉降过程线上存在一个瞬时的沉降。因此全过程的沉降量S与时间t的关系曲线并不通过原点［5，6］，如图1中的a点。图1S-t曲线固结沉降和次固结沉降随着荷载和时间变化而变化，如图1所示，一般可分为4段：(1)直线段ab(弹性阶段)。在刚加载时，土体处于弹性或近似弹性

3、状态。(2)变化率增大的曲线段bc。随着荷载的不断加大，土体进入弹塑性状态，且随着塑性区的不断开展，土体的沉降速率也在不断增加，直至荷载不再增加。(3)变化率减少的曲线段cd。当荷载不再增加时，由于固结尚未完成以及土体的流变，土体的沉降随着时间的推移而不断地增加，但沉降速率递减。(4)新的直线段de(稳定阶段)。当时间为无限大时，沉降到达极限状态，此时沉降将不随时间发生变化。对于建筑物t取5年即可。综合以上分析，全过程的沉降量与时间的关系曲线为不过原点的“S”形曲线。2灰色verhulst预测模型及其特点灰色verhulst

4、预测模型是在verhulst理论的基础上，利用灰色系统建模只需要贫信息、小样本的优势及其特定的建模方法而形成的，是描述一个系统趋向饱和状态的“S”形曲线。2.1灰色verhulst预测模型［7，8］记原始沉降观测数据序列为S(1)={S(1)(1)，S(1)(2)，…，S(1)(n)}(1)记原始沉降所对应的时间序列为t(1)={t(1)(1),t(1)(2),.freel；基础采用箱基，高3.7m，底板厚0.5m，其平面示意图以及地质情况详见文献［９］。该工程从开工到最终监测结束共历时6年多。4.1不同点数对预测沉降量的

5、影响(灰色verhulst预测模型)运用建立的灰色verhulst模型，选用不同的点数对沉降量与时间的关系进行预测，如图2所示，从图中可以看出：(1)灰色verhulst模型所预测的S与t的关系曲线都呈“S”形变化，与建筑物实际沉降变化规律相一致。(2)当所选取的实测点数较少时，预测的S～t的关系曲线和实测值相差较大，最大误差可达30%，如图2中已知10点的预测值。(3)当选取的实测点数较多时，预测的结果和实测值相差较小，误差可控制在10%以内，如图2中已知16、22、全部点的预测值。通常，若已知建筑物荷载全部加完时的沉降量的实测

6、值，利用灰色verhulst模型就能较准确地预测工后沉降的发展，可以采取相应的方法加以控制。图2已知不同点数的预测沉降量S与时间t的关系图3不同预测方法的比较(已知16点)4.2不同预测方法的比较对本工程分别采用灰色verhulst模型、指数模型和双曲线模型来预测沉降量与时间的关系曲线。预测结果如图3所示，从图中可知：(1)灰色verhulst模型能够很好地反映全过程的沉降量与时间的关系，而指数模型和双曲线模型就不能全面的反映S与t的变化关系。(2)采用相同的已知点数(16点)，灰色verhulst模型预测结果和实测结果基本一

7、致，而双曲线模型和实测结果的误差可达30%，指数模型预测结果的最大误差达40%。5结语地基沉降是一个复杂的工程问题，存在着许多不确定的因素，从系统方面看属于灰色系统，因此运用灰色verhulst预测模型来对沉降量进行预测是可行的，和其它预测沉降量的方法相比有如下特点：(1)灰色verhulst预测模型所模拟的沉降量与时间的关系曲线和实测变化规律相一致，都呈“S”形，因此能够反映全过程的沉降量与时间的关系。(2)和其它预测方法相比，灰色verhulst模型具有精度可靠，所需的观测数据少等优点。而且能随着监测资料的不断增加，预测模型还

8、可不断地更新、优化。(3)通常，要反映“S”形曲线后段，就要有相应段数据的输入，而如果已有了充分长的实测，又失去了“预测”的意义。但用灰色verhulst预测模型，只要知道加载完成后的沉降观测值，就能较准确地预测工后沉降的大小。参考文献：［1］谢新