基于集合卡尔曼滤波的高填方路基沉降预测研究.pdf

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1、第33卷第2期公路交通技术Vol．33No.22017年4月TechnologyofHighwayandTransportApr.2017DOI:10.13607/j．cnki．gljt．2017.02.004基于集合卡尔曼滤波的高填方路基沉降预测研究12宋礼德，陈琨(1．招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067;2．重庆交通大学土木工程学院，重庆400074)摘要:根据高填方路基沉降变形的随机动态特征，利用集合卡尔曼滤波方法，建立高填方路基沉降的集合卡尔曼滤波(EnKF)预测模型。将该模型用于实际工程中，并将EnKF预测值与原始实测数据

2、序列进行对应分析。分析结果表明利用EnKF建立的模型具有较高的预测精度，其对路基沉降预测具有一定的实用意义。关键词:集合卡尔曼滤波;高填方路基;沉降预测文章编号:1009－6477(2017)02－0015－04中图分类号:U416.1文献标识码:AStudyonSettlementPredictionofHighEmbankmentＲoadbedBasedonEnsembleKalmanFilter12SONGLide，CHENKunAbstract:Basedonthestochasticdynamiccharacteristicsofthes

3、ettlementdeformationofthehighembankmentroadbed，thispaperusesKalmanfiltermethodtoestablishtheensembleKalmanfilter(EnKF)predictionmodelforhighembankmentroadbedsettlement．Thismodelisappliedinpractice，andtheEnKFpredictioniscomparedandanalyzedwithoriginaldatasequences．Ｒesultsofanal

4、ysisshowthemodelestablishedbyEnKFhashigherpredictionprecision，ithascertainpracticalroleinroadbedsettlementprediction．Keywords:ensembleKalmanfilter;highembankmentroadbed;settlementprediction［1］国家实施西部大开发战略以来，多山的西南地监测数据具有很强的离散性。目前，对高填方路区交通建设进入了飞速发展时期，铁路、公路及机场基沉降的机理研究是国内外路基稳定性研究的重

5、点等交通设施的建设正在如火如荼地进行。但西南地课题。研究者们提出了众多预测模型来预测路基的区工程建设面临许多困难，如建设周期短、高填方、沉降趋势，如极限沉降法、灰色系统预测法、数值模高地震烈度、场区地质条件复杂、常分布有软土层拟预测法、单点沉降预测法等预测模型，这些预测模等。因此，如何妥善解决道路高填方地基的稳定与型已在大多数工程中得到应用并取得了一定的预测变形是山区高等级公路建设中必须解决的核心问效果，但是当监测过程中存在不确定性影响因素时，［2－5］题。高填方路基沉降周期性监测是一个持续时间很该预测值有时与实测值偏差较大。而卡尔曼滤长的过程，其

6、所得到的数据不仅与工程实际密切相波(KF)用于分析随机动态系统问题时具有能够在关，而且也是与时间有关的有序离散型时间序列。一定程度上减弱随机噪声干扰的特点，因此，基于由于受外在因素的影响，监测数据中既包含多种误KF方法，E．S．Epstein于1969年提出了集合卡尔曼差，也反映了高填方路基的变形信息。单从表面数滤波(EnKF)方法。经过多年的研究与发展，该方法据看，很难获得其有效的变形信息，只有通过后期综已经应用于各领域的数据预测中，如气象学、海洋学合处理分析才能获得其真实的变形信息。以及水文学等。从其应用效果看，EnKF方法能够有高填方路基沉降

7、过程充满了动态性与随机性，效减弱动态变形监测数据中的噪声干扰，提高了预由于监测过程中易受众多外界因素的影响，故沉降测精度。为了及时掌握高填方路基的稳定性，本文收稿日期:2016－11－02作者简介:宋礼德(1971－)，男，四川省阆中市人，本科，高工。16公路交通技术第33卷针对高填方路基的特点建立EnKF预测模型。将该机内存，提高计算效率。模型用于某高填方工程中，预测其沉降趋势，并将后2.2EnKF计算流程续预测值与实测值进行对应分析。分析结果表明变量的集合预报:EnKF在高填方路基沉降预测中具有实际意义。令baX(k+1))=MX(k)(5)1

8、工程概述预测(背景)误差协方差，某高填方工程位于我国某省中部丘陵地区，地记集合平均为:n貌类型为侵蚀剥蚀丘陵，地势总体呈北