【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、BP神经网络模型法及灰色系统—BP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BP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。 (5)结合灰色GM(1,1)模型和BP神经网络模型各自的优点,建立了深基坑灰色系统—BP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
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TU753
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2009.238348
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 引言8-9
• 1.2 深基坑监测技术研究现状9-11
• 1.3 深基坑变形预测技术研究现状11-13
• 1.4 本文的主要研究内容及方法13-14
• 第二章 深基坑变形监测技术研究14-25
• 2.1 基坑监测目的14
• 2.2 基坑监测项目14-15
• 2.3 基坑监测方法15-19
• 2.4 基坑监测数据处理19-20
• 2.5 基坑监测报警标准20-21
• 2.6 基坑监测方案设计的原则与内容21-23
• 2.6.1 方案设计的原则21-22
• 2.6.2 方案设计的内容22-23
• 2.7 平面监测系统与沉降监测系统的布设23-24
• 2.7.1 基坑支护结构变形监测网的设置23
• 2.7.2 基坑支护结构监测点的设置23-24
• 2.7.3 沉降监测网的设置24
• 2.7.4 沉降监测点的设置24
• 2.8 本章小结24-25
• 第三章 深基坑变形预测模型研究25-48
• 3.1 灰色系统理论25-27
• 3.1.1 灰色系统理论的基本概念25-26
• 3.1.2 灰色系统的基本原理26
• 3.1.3 深基坑的灰色系统特征26-27
• 3.2 灰色系统预测模型27-35
• 3.2.1 GM(1，1)模型的建模条件27-28
• 3.2.2 GM(1，1)模型的建立28-30
• 3.2.3 非等步距GM(1，1)模型的建立30
• 3.2.4 GM(1，1)建模步骤小结30-31
• 3.2.5 GM(1，1)模型的精度检验31-32
• 3.2.6 GM(1，1)残差模型32-33
• 3.2.7 GM(1，1)模型的MATLAB实现33-34
• 3.2.8 各观测点序列的关联度分析34-35
• 3.3 人工神经网络理论35-40
• 3.3.1 人工神经网络的特性及实现36-37
• 3.3.2 人工神经网络的构成原理37-39
• 3.3.3 人工神经网络的工作过程39-40
• 3.4 BP神经网络预测模型40-44
• 3.4.1 BP神经网络算法原理40-41
• 3.4.2 BP神经网络与传统方法的比较41-42
• 3.4.3 BP神经网络设计技巧42-43
• 3.4.4 BP神经网络不足和改进43
• 3.4.5 BP神经网络模型的MATLAB实现43-44
• 3.5 灰色系统—BP神经网络组合预测模型44-47
• 3.5.1 灰色系统与神经网络的关系45
• 3.5.2 灰色系统—BP神经网络组合模型的建立45
• 3.5.3 灰色系统—BP神经网络组合模型的MATLAB实现45-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 典型深基坑监测方案设计及监测技术研究48-62
• 4.1 工程概况48-51
• 4.1.1 工程简介48-50
• 4.1.2 工程特点50
• 4.1.3 场地工程地质条件50-51
• 4.2 现场监测方案设计51-61
• 4.2.1 监测目的51-52
• 4.2.2 监测依据52
• 4.2.3 监测点布置与监测说明52-59
• 4.2.4 基坑监测周期和注意事项59
• 4.2.5 施工安全判别59-60
• 4.2.6 监测数据的整理和分析60-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 深基坑变形预测模型的工程应用62-83
• 5.1 基于灰色GM(1，1)模型的变形预测62-69
• 5.1.1 等步距灰色GM(1，1)模型62-66
• 5.1.2 非等步距灰色 GM(1，1)模型66-68
• 5.1.3 关联度分析68-69
• 5.2 基于BP神经网络模型的变形预测69-77
• 5.2.1 BP神经网络模型垂直位移预测69-73
• 5.2.2 BP神经网络模型水平位移预测73-77
• 5.3 灰色系统—BP神经网络组合模型的变形预测77-81
• 5.3.1 组合模型垂直位移预测77-79
• 5.3.2 组合模型水平位移预测79-81
• 5.4 本章小结81-83
• 第六章 结论与展望83-85
• 6.1 主要结论83-84
• 6.2 展望84-85
• 参考文献85-89
• 附件一 MATLAB程序89-99
• 附件二 燕塘站平面布置图99-100
• 致谢100-101
• 攻读学位期间的论文发表情况及科研情况101