基于混沌理论基坑工程监测数据分析与预测研究

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonMonitoringDataAnalysisandPredictionofFoundationPitEngineeringBasedonChaosTheoryCandidate:HuZhengweiMajor:GeotechnicalEngineeringSupervisor:Prof.LuoXiaohuiHuazhongUniversityofScience

2、andTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan,2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论

3、文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要在岩土工程尤其是深基坑工程中实施监测，已成为工程建设和管理部门的强制性要求。监测数据作为在工程施工建设过程中反映各方面真实情况的数据资料，具有重要的工程、科研及经济意义。因此，采用不同的理论方法对工程监测数据进行研究分析，已逐步

4、成为岩土工程领域重要的研究课题之一。本文以武汉地区某地铁车站深基坑各类监测数据为研究对象，引入混沌理论的分析方法，运用matlab7.1工具编制相应计算程序，进行监测数据分析与变形预测。首先运用C-C方法计算了深层土体最大水平位移、基坑两侧建筑物沉降、支撑轴力等主要监测项目监测数据的时间延迟和嵌入维数；然后运用小数据量方法计算了它们的最大Lyapunov指数和关联维数。并且分析了各个测点的混沌特征量的数学含义，同时定性分析了深基坑工程在开挖过程中的混沌表现；最后建立了一阶加权局域法预测模型与基于最大Lyapunov指数预测模型对各测点数据序列

5、进行预测计算。通过对以上内容的分析研究，本文得到的主要研究结论有：支撑轴力监测数据的时间延迟和嵌入维数较之深层土体水平位移、建筑沉降要大，这说明支撑轴力在基坑施工过程中变化情况要更为复杂、更为敏感；各测点监测数据时间序列关联维都为非整数，说明都表现出混沌运动。大部分测点的最大Lyapunov指数>0，表1明这些测点具有混沌特性。同时发现平均周期的大小对最大Lyapunov指数有较大影响；加权一阶局域法预测模型在各个测点时间序列中表现良好，其建筑物沉降预测值的相对误差在2%以内，Lyapunov指数预测法在预测过程中表现出不稳定性；从各测点两

6、种预测方法的预测精度可以看出，在基坑工程监测预测中，一阶加权局域预测法预测效果要优于基于最大Lyapunov指数预测法。关键词：基坑工程监测数据分析混沌理论相空间重构变形预测I华中科技大学硕士学位论文AbstractEngineeringmonitoringhasbecomeamandatoryrequirementoftheconstructionandmanagementdepartmentingeotechnicalengineering,especiallyinthedeepfoundationengineering.Themonit

7、oringdatareflecttherealsituationofallaspectsintheconstructionprocess.Ithasveryimportantengineeringsignificance,scientificresearchsignificanceandeconomicsignificance.Therefore,themonitoringdataanalysisusingdifferenttheoreticalmethodshavebeengraduallybecomeoneoftheimportantre

8、searchtopicsinthefieldofgeotechnicalengineering.Thisthesisbasedonthemonitoringdata