公路路基沉降灰色預(yù)測方法之探討.doc

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1、公路路基沉降灰色預(yù)測方法之探討公路路基沉降灰色預(yù)測方法之探討［摘耍］灰色理論預(yù)測是在對高速公路路基長時間沉降預(yù)測的有效手段,通過對實測的路基沉降數(shù)據(jù)的整理，對實測數(shù)據(jù)進(jìn)行變換,采用灰色理論模型、三點法、雙曲線法等，對后期沉降進(jìn)行預(yù)測，對比所得結(jié)果，驗證方法的準(zhǔn)確性。［關(guān)鍵詞］高速鐵路灰色理論沉降預(yù)測GM模型屮圖分類號：U238文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-914X(2014)21-0154-011?高速公路路基沉降預(yù)測理論隨著我國交通運輸需求的不斷增大，等級公路、高速公路等高效運輸方式的普及規(guī)模越來越大，這些

2、高速運輸手段都對路面平整度有著非常高的要求。而高速公路的路基沉降量直接影響路面的平整度好壞，并且高速公路的施工應(yīng)當(dāng)對路基沉降嚴(yán)格耍求。這樣一來對施工完成后的路基長時間沉降的預(yù)測，成為了高速公路路基沉降控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。在對高速公路路基長時間沉降預(yù)測的研究上，國內(nèi)外已經(jīng)取得了諸多成績，總結(jié)和研究出多種理論和算法。關(guān)于路基沉降預(yù)測的理論和算式比較多。有的是完全的理論計算，并不耍求數(shù)據(jù)為通過對已有的高速公路路基進(jìn)行沉降測量所得出的數(shù)據(jù);有的則是通過對實測的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，通過各種計算理論，探尋出沉降的規(guī)律,然后再對需要

3、預(yù)測的基點進(jìn)行預(yù)測。但是，作為傳統(tǒng)算法，即分層綜合法的計算結(jié)果通常和實際測量的沉降量差別較大；數(shù)值法所涉及到的建模困難，耗時較長，所需的模型參數(shù)也需要用大量實驗測得，而且不容易確定，因此數(shù)值法的實際應(yīng)用受到了很大的限制。另外，根據(jù)實測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測的方法有，確定性預(yù)測法以及不確定性預(yù)測法。確定型預(yù)測法是利用比較確定、并且往往有明顯的線性規(guī)律的算法，如三點法、雙曲線法、對數(shù)曲線法等。這些算法都是有一個比較明確的線性關(guān)系的算式，對于數(shù)據(jù)的耍求較高，處理朵亂數(shù)據(jù)的能力相對有限。隨著系統(tǒng)理論和計算機技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新的不

4、確定性預(yù)測法，灰色理論預(yù)測法、擬合算法、遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等都屬于不確定性預(yù)測法?；疑Ｐ皖A(yù)測法就是一種沒有線性關(guān)系的算法，所需要的實測數(shù)據(jù)較少，這種方法將隨機變量認(rèn)為成在一定范圍內(nèi)隨時間變化的灰色過程，把雜亂的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，總結(jié)為有規(guī)律的序列，然后進(jìn)行預(yù)測?；疑到y(tǒng)發(fā)的核心是：首先測得一系列隨吋間變化的隨機整數(shù)據(jù)，然后對其進(jìn)行累加計算，最終處理成一個遞增的非負(fù)數(shù)列。發(fā)現(xiàn)測得的數(shù)據(jù)數(shù)列隱含的規(guī)律，從而對路基長時間沉降進(jìn)行預(yù)測。一般情況下，灰色模型預(yù)測法釆用已經(jīng)沉降的路基數(shù)據(jù)作為參數(shù)建立模型，所得到的沉降

5、數(shù)據(jù)，初始階段變化較快，到后期變化趨勢越來越緩慢，本文釆取沉降后的路基實測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，同時，分別采用雙曲線法和三點法進(jìn)行預(yù)測，最后比較預(yù)測結(jié)果，從而討論灰色模型預(yù)測法在對高速公路路基長時間沉降的預(yù)測的準(zhǔn)確性。2.高速公路路基沉降規(guī)律分析高速公路路基當(dāng)路基高度、地基處理方法、填筑速度等因素不同吋，地基沉降的速度也會受到影響而有所不同。一般高速公路路基沉降隨著填筑施工時間的增長，路基載荷增長也越來越緩慢，因此在路基填筑和因為堆載預(yù)先壓實的時候，沉降速度相對緩慢。若適當(dāng)提升填筑速度，在堆載前期沉降變化較快，玄到堆載后

6、期才慢慢穩(wěn)定。在涵洞T程階段，所施加的載荷不大，因此導(dǎo)致沉降速度也不大；在工程進(jìn)行到頂部填筑階段，沉降速率開始變快，知道堆載后沉降量變化不大。在對眾多典型沉降數(shù)據(jù)處理之后，發(fā)現(xiàn)沉降可以分為3種類別。第一種沉降速度較低，笫二種沉降速度適中，第三種沉降速度較快。現(xiàn)在我們采用這兒種比較典型的沉降類型進(jìn)行預(yù)，然后對比三點法等方法，衡量灰色模型預(yù)測法是否能夠準(zhǔn)確預(yù)測。3.灰色模型預(yù)測法實驗灰色理論預(yù)測法的“灰”字，是因為人們通常將黑色代表未知的東西,口色則代表已知的東西，把介于已知與未知之間的東西稱之為“灰”o具體到灰色預(yù)

7、測理論中，那些得到的非線性、離散型的數(shù)據(jù)稱之為灰?；疑Ｐ皖A(yù)測法對數(shù)據(jù)的要求不多，少量數(shù)據(jù)…樣能夠進(jìn)行后期沉降的預(yù)測。在對初始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程屮，數(shù)據(jù)被用來建立微分方程，得到的解作為控制模型，然后對工后沉降進(jìn)行預(yù)測。x(0)(t)+az(l)(t)二b上式作為灰色模型的微分方程，對x(0)、z(l)進(jìn)行求解。結(jié)合最小二乘參數(shù)列得到一個通解，在某一假定條件下，求出一個通解，這個通解即為這個灰色模型的響應(yīng)數(shù)列。對于所得的預(yù)測模型，本次預(yù)測檢驗采用的是后驗差和小誤差概率檢測。灰色模型預(yù)測法預(yù)測的條件之一，就是要求數(shù)據(jù)

8、在吋間和空間上是均勻的，此次運用插值法進(jìn)行變換。以第一次沉降作為初始數(shù)據(jù)X(0),對數(shù)據(jù)進(jìn)行累加處理，所得結(jié)果為累計沉降，進(jìn)而可以得出初始數(shù)據(jù)之后的x(1),然后進(jìn)行迭代運算，得出后續(xù)結(jié)果，進(jìn)行沉降的后期預(yù)測。4.預(yù)測結(jié)果對比與準(zhǔn)確性評估對灰色模型預(yù)測法所得的三種類型沉降結(jié)果進(jìn)行比對，選擇施加的載荷穩(wěn)定后的吋間為起始點，分別對比不同時間點的沉降量，釆用相同的方式對三種預(yù)測