深基坑变形预测模型研究及工程应用

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1、中南大学硕士学位论文深基坑变形预测模型研究及工程应用姓名：张韬申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张家生20090501摘要随着社会经济和城市建设的飞速发展，深基坑工程的变形预测已成为岩土工程领域的重要研究课题之一。本文以深基坑工程为研究对象，针对目前深基坑工程现场监测和变形预测中存在的一些难点问题，通过引入灰色GM(1，1)模型法、卯神经网络模型法及灰色系统一卯神经网络组合模型法对深基坑工程施工过程中的变形预测技术进行了较为深入的研究，本文主要研究内容如下：(1)全面总结了基坑工程的安全监测系统的现状，指出了目前深基坑工程监测中存在的问题及不足，在此

2、基础上，结合监测技术的最新研究成果、监测仪器的发展状况和工程经验，对深基坑的监测方法和技术进行了较为系统的完善和补充。(2)引入灰色理论，结合深基坑工程的特点，建立了改进的深基坑灰色GM(1，1)预测模型。工程算例表明所建立的模型具有所需样本数据少、预测精度较高、计算简单等优点。(3)基于灰色系统理论，选取监测点进行关联度分析研究取得较好的预测效果，可应用到安全监测中来预测相关监测点的变形趋势，达到节约经济成本和工作时间的目的。(4)引入并建立了比灰色GM(1，1)模型预测精度更高的深基坑即神经网络模型，提高和扩展了深基坑变形模型的容错能力和自适应学习功能。

3、(5)结合灰色GM(1，1)模型和即神经网络模型各自的优点，建立了深基坑灰色系统一卯神经网络组合模型，并通过编制MATLAB程序对模型进了求解，从而使得其在面对“少样本"、“贫数据"的数据序列时也获得了较高的预测精度。(6)利用所建立的变形预测模型对广州地铁三号线燕塘站深基坑工程在开挖过程中基坑围护结构及周边土体的变形进行了预测，通过与现场实测结果的对比研究，表明本文所建立的模型具有较高的可靠性和适用性。关键词基坑变形预测，灰色模型，神经网络模型，组合模型Il原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本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，除了

4、论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：。日期：譬乙年』月卫日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络

5、向社会公众提供信息服务。储虢烨聊虢日期：群年』月丑日中南大学硕士学位论文第～章绪论1．1引言第一章绪论20世纪80年代以来，我国基础工程建设发展迅速IJ】【2】，伴随着大型市政设施的施工及大量地下空间的开发【31，基坑工程【4】【5】数量急剧增加，并向超深、超大方向发展，技术上也有了长足的进步。上世纪70年代末以前，国内只在少数大型工程项目中存在开挖深度lOm以上的基坑工程，且处在较少或没有相邻建筑和地下结构区。到1996年，10层以上的高层建筑累计已达l亿多平方米，多层建筑都有1～3层地下室，基坑开挖深度通常为6"---'15m。进入2l世纪后出现了更多的

6、超高层建筑和大型的地下工程，特别是北京、上海、广州等城市的地铁工程的全面开展带来了超深基坑工程。基坑工程与岩土工程学科[6】一样，是实用性、经验性极强的学科，是随着工程实践不断提高的科学。然而由于基坑设计理论[71不尽完善、施工的不可预见性、地层性质变异性大，周边环境的错综复杂，深基坑施工所造成的基坑坍塌、建筑物或道路开裂、管线爆裂等事故【8】【9】屡有发生，造成了巨大的经济损失、引起了严重的社会后果。在国务院颁布的《建设工程安全生产管理条例》中，列出了建设工程七大危险性较大的分部分项工程，基坑工程占了其中的两项：(1)基坑支护与降水工程；(2)土方开挖工程

7、，可见基坑安全己成为工程建设领域影响安全生产的一个重要方面。唐业清教授【lo】曾对全国160余项深基坑事故进行了细致的调查分析。从这些事故分析中得出一个重要结论：基坑工程事故大多与监测不力或险情预报不准确有关。换言之，如果基坑工程监测⋯】与险情预报准确而及时，并采取相应的应急措施，就可以防止重大事故的发生，或者可以将事故所造成的损失减少到最小。经过近些年的理论研究和工程实践，人们逐渐认识到基坑工程监测既是实现信息化施7-[12,1、避免事故发生的有效措施，又是完善、发展设计理论、设计方法和提高施工水平的重要手段。通过对基坑工程施工进行严密监测可以为施工及时提

8、供反馈信息；为基坑周围环境进行及时有效的保护提供依据