基于NARXNN模型的某深基坑变形预测研究

发布时间：2020-08-08 05:13

【摘要】：在深基坑施工中,深基坑支护结构往往会产生一系列的变形问题,例如:支护结构的位移、周围地表的沉降、坑底的隆起等。现如今,建设工程已经进入信息化施工时代,而在基坑工程施工中,对基坑进行监测是保障信息化施工顺利进行的重要环节。利用监测得到的实时数据对基坑变形趋势进行预测,以此为基坑安全施工提供技术保障和数据支撑。从实际工程施工中可以发现,施工因素对基坑变形的影响较大,如何找出影响基坑变形的施工因素,并利用结合了施工因素影响的实时监测数据对基坑未来的变形趋势进行预测,是具有重要的现实意义的。本文以宜宾市南溪区棚户区建设项目的基坑监测数据和资料为依托,研究带外部输入的非线性自回归神经网络NARXNN模型在基坑位移分析和预测领域的适用性。整理各个监测点的实测数据,再选取在基坑开挖、施工过程中具有重要控制意义的监测点,并对这些点的数据进行分析,紧接着利用PLAXIS数值模拟软件对基坑开挖的各个工序进行模拟计算,找出影响基坑位移的主要施工因素。最后,利用分析处理后的实测数据和数值模拟找出的施工影响因素,将施工影响因素作为外部输入部分引入NARXNN模型中,建立NARXNN模型,预测其后续工况下位移的变形量,为后续的施工提供科学、合理的数据,更大程度地保证了施工的安全性。根据上述的研究过程可以得到本文的主要研究内容和成果,如下所述:(1)对基坑各监测资料整理分析发现,各监测点的位移以及周边道路及既有建筑物的沉降均在预警值以内,基坑37#监测点处的位移较大。对水平位移、竖直位移和锚索轴力的整理分析,总结出影响基坑变形的施工影响因素。(2)以勘察报告、施工资料和监测数据为依据,利用PLAXIS有限元软件对基坑各工况的施工流程进行模拟分析,进一步验证了施工因素对基坑变形的影响。本文通过模拟建立支护结构桩顶堆载和不堆载两种有限元模型,对比分析了桩顶施加荷载和不施加荷载位移变化规律,并找出各工况下的不同施工影响因素,分析了基坑各工况下的变形规律,验证检验所选本构模型的实用性。利用PLAXIS有限元软件模拟基坑开挖过程,有助于对各工况下基坑变形情况进行理解和分析。(3)利用实测和数值模拟分析出的施工因素,建立引入施工影响因素NARXNN模型。把影响基坑变形的施工因素主要分为3个方面即:对测点产生向基坑外侧变形的作用、对测点变形无影响、对测点产生向基坑内侧变形的作用,并予以赋值。将实测位移值带入模型计算,对比分析各阶段下桩身不同位置的位移预测值和位移实测值,发现预测变形值与实测值较为吻合、误差较小,以此可验证NARXNN模型的科学性和可操作性。而后为进一步验证NARXNN模型的可行性,将引入施工影响因子的NARXNN模型与ARMA模型对比,进一步验证NARXNN模型的可行性,对比发现NARXNN模型的预测值更接近实际情况,模拟预测效果较好。综上所述,引入施工影响因素的NARXNN模型对于基坑变形的预测研究有着重要的意义,它可以为实际工程提供科学、合理、可靠的预测数据,更大限度地保证了施工工程的安全与稳定。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU753
【图文】：

图 1-1 本课题研究的技术路线1.4 论文的关键问题本课题的研究目的是以基坑工程已采集到的监测数据为依托，结合本工程现场的施工日志，考虑开挖过程中施工因素对基坑支护结构变形的影响，对基坑变形进行预测，并把预测后的结果用来指导后期施工，进而实现信息化施工，更大限度地保障基坑的安全与稳定。根据上述研究目的，本论文主要需解决以下问题：（1）如何利用已采集的监测数据，找到并总结出影响基坑支护结构位移的施工因素，并将这些影响支护结构位移的施工因素结合数学模型进行预测分析。（2）找出一种数学模型对基坑支护结构位移进行预测，将数学模型计算的结果与实际监测结果进行对比，验证所选数学模型的科学性和可行性。为工程的下一步施工提出指导性意见和方案，以确保基坑的安全与稳定。

图 2-1 场地布置和周围环境2.2 场地地质环境条件2.2.1 地形地貌场地原始地貌为长江北岸 I 级河流阶地，南侧距长江 180 米左右，地处宜宾市南溪区紫云路。现场地为旧房拆除后的空地，其南面为正信路；北、南、西侧为民房。2.2.2 地层岩性据勘察方提供的资料可知，在影响深度范围内，场地地层主要由第四系全新统①杂填土（Q4ml）②粉质粘土（Q4al）③粉砂（Q4al）④1稍密卵石（Q4al）④2中密卵石（Q4al）。场地各土层特征及其分布情况见下表 2-1：

为：基坑地表水平位移、基坑地表和周边的竖向位移（如图2-2 所示）。支护桩深层水平位移采用测斜仪进行监测。测斜管与支护桩的钢筋连接在一起，这些支护桩是布置基坑位移变化较大区域，基坑每一段的中、基坑阳角处，分别布置于 23#桩、37#桩、93#桩、124#桩、154#桩、173#桩，共 6 个测斜孔，编号分布为 IN1~IN6，（如图 2-2、图 2-3、图 2-4、图 2-5 所示）。测斜管设计深度分别为 18.5m、18.5m、9m、11.5m、19.5m、18m。支护桩钢筋受力采用钢筋计监测。钢筋计布置在基坑周边中部和阳角处的支护桩受力主筋上，与测斜管分布在相同桩，分别布置于 23#、37#、93#、124#、154#、173#桩，编号为 R-1~R-6.其中 23#、37#、154#、173#桩分别布置 6 支钢筋计，基坑临空面布置 2 支

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 文明;张顶立;房倩;张良以;;地铁车站施工过程中地表沉降的NARXNN时间序列预测模型[J];岩石力学与工程学报;2015年S1期

2 刘凤洲;谢雄耀;;地铁基坑围护结构成槽施工对邻近建筑物沉降影响及监测数据分析[J];岩石力学与工程学报;2014年S1期

3 吴启蒙;魏明;庞雷;施威;祝华杰;;基于NARX神经网络的电子电路电磁脉冲响应建模[J];高压电器;2013年11期

4 刘小丽;马悦;郭冠群;陶韬;周贺;;PLAXIS2D模拟计算基坑开挖工程的适用性分析[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2012年04期

5 张军舰;左红伟;李英杰;;BP神经网络在深基坑位移预测中的应用[J];中国水运(下半月刊);2010年08期

6 段献礼;;基坑变形影响因素研究[J];公路工程;2010年02期

7 陈娟;李夕兵;顾开运;;深基坑变形监测实例分析[J];土工基础;2009年01期

8 贺志勇;郑伟;;基于BP神经网络的深基坑变形预测[J];华南理工大学学报(自然科学版);2008年10期

9 张银虎;孙伟玲;张金龙;;基坑施工变形监测数据处理系统的设计[J];铁道勘察;2008年02期

10 翁效林;王俊;张刚;武朝梁;;黄土地区地铁开挖引起地表沉降试验分析[J];岩石力学与工程学报;2007年S2期

相关博士学位论文 前2条

1 卢一凡;武汉地区深基坑工程支护结构安全评价研究[D];华中科技大学;2011年

2 刘畅;考虑土体不同强度与变形参数及基坑支护空间影响的基坑支护变形与内力研究[D];天津大学;2008年

相关硕士学位论文 前8条

1 唐艳姣;成都地铁锦江站的基坑变形预测研究[D];西南交通大学;2016年

2 姜云申;桩锚支护结构在深基坑工程中的应用及研究[D];山东大学;2013年

3 刘祥杰;长春西部深基坑桩锚支护数值模拟研究与监测数据分析[D];吉林大学;2012年

4 江建红;基于桩锚支护结构的基坑周围地表沉降变形分析[D];北京交通大学;2011年

5 辛亚辉;多排预应力锚索抗滑桩与岩土体相互作用分析[D];重庆大学;2011年

6 贺晨;基坑支护方案的优化设计及施工过程受力变形特性研究[D];中南大学;2011年

7 张昆;深基坑施工引起周围土体位移监测分析[D];西南交通大学;2005年

8 娄峰;时间序列分析在隧道位移监测中的应用[D];大连理工大学;2002年

本文编号：2785104