城市中心区土岩组合深基坑施工过程变形预测及基坑安全动态控制

《城市中心区土岩组合深基坑施工过程变形预测及基坑安全动态控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、城市中心区土岩组合深基坑施工过程变形预测及基坑安全动态控制摘要：本文针对土岩组合深基坑施工过程中基坑变形的实时预报问题，运用BP神经网络及尖点突变理论，构建基坑变形预报及开挖安全性判别系统，实现深基坑施工过程变形预测及基坑安全动态控制。关键词：变形预报安全性判别BP神经网络尖点理论随着城市建设的发展，高层建筑和市政工程的大量涌现，基坑工程不断朝着大型深方向发展。而目前对深基坑变形的研究较多的侧重在支护结构的选取，设计计算方法和开挖过程的控制等方面，对岩土体参数的不确定性研究及对基坑尤其是土岩组合深基坑的开挖过程中变形的

2、实时预报方面相对较少。基于以上这些情况，本文针对南宁华润中心项目，结合BP神经网络及尖点突变理论，对深基坑工程的每一施工工况进行安全性评价实施动态控制，经数值模拟的结果与监测结果所反映的规律相互验证相符，为今后类似基坑工程提供参考。1、基坑工程施工过程的变形动态预报基坑变形动态预报是基坑工程开挖过程安全性动态控制的基础，其原理是：借助建立的计算模型，在基坑进行支护设计的基础上，根据基坑任一开挖工况的位移量、地下水信息及抽水量来反演确定当前主要岩土体状态及渗流场模型参数，以此对基坑工程体系在同一开挖工况的后面阶段及下续工

3、序中的力学状态做出准确预报，并通过实际监测变形位移量来验证预报计算结果的正确性，以确定是否有必要对基坑围护结构采取适当工程措施进行加固或者调整开挖的工序等。以同样的方法对每个开挖阶段都做反分析计算和变形预报计算的验证，直至开挖结束。1.1信息资料采集在基坑开挖施工准备时，可在施工现场获得的信息可分为监测量测信息、地质信息以及工程信息。监测量测信息包括可用仪表在施工现场直接可以量测的信息、在支护结构中或者在地层中产生的抽水量等。地质信息包含软弱夹层的分布和水文地质条件特征与地下水位、土层介质的种类和分布、内聚力、内摩擦角

4、、重度、弹性模量、渗透系数和泊松比等物理力学特征参数；工程信息包括拟建工程的支护形式、基坑开挖方案和建筑布置，以及由施工过程中实录反映的支护施工步骤、挖方量和进度等。以上信息在对其位移量与安全性进行动态预报和对基坑围护进行设计计算时均为基础信息。1.2开挖监测基坑工程施工中，都要随时监测周围土层和支护结构所承受的实际荷载、变形以及内力值的大小，同时根据基坑当前的渗流场特征的抽水量和地下水位值，来分析工程施工的安全性。在监测中，应时刻观察位移量、内力等数值的变化率随时间而变化的规律，随时进行分析计算，并应在监测曲线出现异

5、常变化或观察值超过警戒值时作出原因分析和判断，以便可能在出现危险时采取改变施工工序或者加强支护结构等措施。1.3反演计算确定参数基坑动态预报过程是对每一开挖阶段都采用反演方法确定支护结构和周围土层的变形参数，以此来对同一开挖阶段的后续部分及下一工况基坑支护和周围岩土层变形做出预报，及时对基坑工程的安全施工提供正确的信息。其中应注意的地方是：（1）注意趋势项发展规律的变化，发现突变或不趋于稳定，应该分析原因采取措施；（2）注意按较有规律的数据作为反演计算依据：（3）注意计算断面的代表性。1.4同步后续阶段预报及下步开挖预

6、报用反演得到的岩土体力学参数既能预报同一步后续开挖的变形状态，又可以预报下一开挖阶段基坑支护结构和周围地层的位移量和安全性预报计算。用反演得到的岩土体力学参数用于同一工况的后续阶段将得到较为合理的结果，但用于下一工况的位移量和安全性预报有一定的误差。因此必须对即时监测信息进行反演计算得到相关参数，进行动态预报，来保证每一开挖阶段的反演结果和预报的正确性。2、神经网络在基坑开挖动态预报中的应用对深基坑工程变形的预报预测有以下几个方面：地表沉降、坑底隆起、围护结构的变形、周围管线变形等。对于以上所提到的几个方面，其影响因素

7、都是多方面且是极其复杂的，并且每一种因素的影响程度和影响方式都不同，有的甚至不能确定。人工神经网络在基坑中的发展和本身所具有的优点很好的为预报预测提供了工具。2.1BP神经网络BP神经网络是多层前馈性神经网络，该网络的特点是信号前向传递，相反误差反向传播。如果输出层函数得不到期望输出值，则自动转入反向传播，根据预测的误差调整网络阈值和权值，从而使BP神经网络的预测输出不断在逼近期望输出。MATLAB人工神经网络工具箱包含的网络有BP神经网络，利用灵活的编程语言就可以迅速的实现算法，并且可以任意扩充已有工具箱的功能。2.

8、2神经网络动态变形预测的步骤以FLAC3D为例，神经网络动态变形预测的步骤为：（1）基坑岩土体力学参数构建；（2）基坑岩土体力学参数位移反分析训练样本集的构建；（3）基坑各土层力学参数的位移反分析研究；（4）基坑施工过程中岩土体及围护结构的变形分析研究。在第三步中，主要基于MATLAB软件，编写BP神经网络程序，根据构建的神经网络