略談公路路基沉降灰色預(yù)測方法

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1、略談公路路基沉降灰色預(yù)測方法　　摘要：在公路施工過程中，路基施工質(zhì)量的好壞是確保公路施工質(zhì)量的關(guān)鍵，為確保路基施工質(zhì)量，必須掌握路基沉降的變化情況，特別是要能夠較為合理地預(yù)估路基沉降的變化情況。文中利用灰色系統(tǒng)理論建立ＧＭ（１，１）灰色預(yù)估模型及其殘差模型，并應(yīng)用于某公路路基沉降變形預(yù)測中，預(yù)測結(jié)果和實(shí)測結(jié)果能較好地吻合，驗(yàn)證了預(yù)估模型的精度和預(yù)測方法的可行性。關(guān)鍵詞：公路路基；沉降預(yù)測；灰色系統(tǒng)；預(yù)測方法中圖分類號：X734文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1引言5灰色系統(tǒng)理論是對一些信息較少、數(shù)據(jù)變異較大的工

2、程問題進(jìn)行研究的一種新方法，自該理論提出以來，灰色理論在路基沉降監(jiān)測、預(yù)測中應(yīng)用越來越多。路基沉降的預(yù)測與控制是軟土地區(qū)公路建設(shè)的一個關(guān)鍵問題，也是亟待解決的技術(shù)難題。目前，預(yù)測路基沉降總體上主要有兩種方法：一是基于地基土體本構(gòu)模型的有限元等方法；二是通過對實(shí)測沉降數(shù)據(jù)的擬合反演進(jìn)行路基沉降預(yù)測的曲線擬合、灰色模型、Ａｓａｏｋａ法等數(shù)據(jù)方法。由于土力學(xué)理論的不完善和工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性，第一種方法的沉降計(jì)算結(jié)果與實(shí)際有較大的差異；而由于實(shí)測數(shù)據(jù)的積累，加上計(jì)算方法的日漸成熟，利用第二種方法能夠方便地進(jìn)行

3、路基沉降預(yù)測。2公路路基全過程沉降的機(jī)理分析圖1全過程沉降量與時間關(guān)系圖公路路基沉降的全過程，可分為瞬時沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降三部分。瞬時沉降是在荷載施加后，沉降在短時間內(nèi)立即發(fā)生的，可認(rèn)為與時間無關(guān)，因此全過程的沉降量S與時間t的關(guān)系曲線并不通過原點(diǎn)O，如圖1所示。固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降隨著荷載和時間變化而變化，如圖1所示，一般可分為4段:①直線段ab(彈性階段):在剛加載時，土體處于彈性或近似彈性狀態(tài);②速率增大的曲線段bc;隨著荷載的不斷加大，土體進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，土體的沉降速率也在不斷增加，直至

4、荷載不再增加;③速率減小的曲線段cd:當(dāng)荷載不再增加時，由于固結(jié)尚未完成以及土體的流變，土體的沉降隨著時間的推移而不斷增加，但沉降速率遞減;④新的直線段de(穩(wěn)定階段):當(dāng)時間為無限大時，沉降到達(dá)極限狀態(tài)，此時沉降將不隨時間發(fā)生變化。沉降的全過程曲線，形似一個不過原點(diǎn)的/S0形曲線。但需要說明的是，圖1是公路路基沉降的典型曲線，但在施工中往往存在加荷快慢程度不一致或間隙施工現(xiàn)象，從而使沉降量與時間的關(guān)系曲線發(fā)生變形。5故從路基沉降的規(guī)律來看，切不可簡單、盲目地套用灰色模型進(jìn)行公路路基沉降預(yù)測，其預(yù)測的精

5、度與所選擇的函數(shù)類型有重要的關(guān)系，在具體工程實(shí)踐中，要根據(jù)工程的實(shí)際情況，合理地選擇和應(yīng)用模型，尋找最佳函數(shù)形式來擬合，以求最精確解。3灰色系統(tǒng)預(yù)測路基沉降灰色系統(tǒng)是信息不完整是不確知的系統(tǒng)，這是一個綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)方法預(yù)測的不完全的系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報的理論和方法。其基本思想是將與時間有關(guān)的已知數(shù)據(jù)按某種規(guī)則加以組合，構(gòu)成白色模塊，然后按某種規(guī)則提高灰色模塊的白化度，其特點(diǎn)是應(yīng)用為數(shù)不多的數(shù)據(jù)就能建模。灰色預(yù)測是灰色系統(tǒng)重要的組成內(nèi)容，其基本3個環(huán)節(jié)為:模型識別(建模)、參數(shù)估計(jì)和預(yù)測。參數(shù)估計(jì)是指由系統(tǒng)過

6、去行為構(gòu)成的數(shù)據(jù)序列反演確定模型下一步預(yù)測參數(shù)的過程，稱為灰色逆過程。參數(shù)確定以后就可以用灰色模型對目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報了。等間隔的GM(1，1)模型:灰色系統(tǒng)理論的關(guān)聯(lián)度分析方法，5是根據(jù)因素發(fā)展態(tài)勢的相似或相異程度來衡量因素間b

7、S2=0時，dS／dt=0，即S不再隨時間發(fā)生變化，達(dá)到穩(wěn)定階段，如圖1中的de段。由灰色verhulst預(yù)測模型的特點(diǎn)可以看出，灰色verhulst預(yù)測模型所反應(yīng)的變化規(guī)律和全過程的沉降量與時間的關(guān)系相一致，均呈現(xiàn)出“S”形變化。5結(jié)語該文基于灰色系統(tǒng)理論，利用灰色模型對信

8、息的模糊性、影響因素的隨機(jī)性弱化、挖掘潛在規(guī)律等方面的優(yōu)勢，建立適合公路路基沉降預(yù)估模型，較好地實(shí)現(xiàn)了路基沉降變形的預(yù)測。經(jīng)過與實(shí)測沉降值的比較，預(yù)測精度良好，能滿足工程實(shí)踐中對基沉降的預(yù)測要求，為正確進(jìn)行公路路基沉降變形預(yù)測和監(jiān)控提供了科學(xué)依據(jù)。利用灰色理論進(jìn)行公路路基沉降變形預(yù)測不失為一種切實(shí)可行的方法。參考文獻(xiàn)：[1]王學(xué)萌,等.灰色系統(tǒng)分析及實(shí)用計(jì)算程序[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,20011[2]周煥云,黃曉明.高速公路軟土地基沉降預(yù)測方法綜述[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報,2002,2(4):

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