基于时间序列新陈代谢法的深基坑变形分析预测

发布时间：2020-09-15 19:17

　　深基坑工程作为最常见的地下工程之一,其工程本身安全与对周边环境影响控制是工程管理中最关键的核心问题。随着环境保护要求的提高,深基坑的变形控制已成为确保基坑支护结构与周边环境安全的关键问题。深基坑变形监测及安全评估在深基坑施工管理中发挥着非常关键的作用。利用数学模型或力学分析对深基坑变形监测数据进行分析预测是其安全管理的重要内容,但常用的数学模型,如统计模型、确定性模型等,由于需要确定的函数关系而不能准确预测基坑变形发展。目前仍缺少适用于基坑工程项目现场管理的简便快速的分析预测办法。时间序列分析法是一种在原系统各种因素未发生重大变化时,综合考虑各种因素,并利用系统自身的历史信息去预报未来信息的方法。本文针对时间序列模型的准确性会随时间推移而降低的缺点,通过利用新陈代谢法及时引入最新信息,提出了基于时间序列-新陈代谢法的深基坑变形分析预测方法,结合实际工程进行应用验证,为深基坑工程的安全管理提供快速评估手段。主要研究内容与结果如下:(1)在介绍时间序列分析基本概念与方法的基础上,比较分析了时间序列的不同经典模型:包括AR(p)模型、MA(q)模型、ARMA(p,q)模型等,讨论模型识别、参数估计、模型检验方法,提出时间序列方法的不足。(2)提出了基于时间序列-新陈代谢法的基坑变形分析预测方法。运用新陈代谢法对时间序列模型进行优化,实时更新序列数据信息,提出分析方法进行优化,并对工程实例的监测数据进行了分析建模,通过对比预测,得出新陈代谢法的改进是有效的。(3)最后,利用上述介绍的基于时间序列新陈代谢法对工程实例的监测数据进行了分析建模,并利用模型对监测数据进行预测。通过本文的研究,分析完善了基于时间序列的新陈代谢模型的可行性与有效性。实例表明建立的基于时间序列新陈代谢模型预测的数据更能精确地对深基坑变形做出预警,来保障深基坑的施工安全,显示出该方法具有较好的应用价值。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU753
【部分图文】：

工程概况

在深基坑施工过程中自身内部因数与周边环境因数出现变化，其预测模数也因不断的发生变化。本章将结合工程实例，对传统时间序列模型与基于列新陈代谢法模型的预测结果进行验证与对比。4.2 工程概况4.2.1 工程整体情况某工程由两个分别为位于西南区的 42 层的塔楼 1 和位于东北区的 38 层2，以及位于东南区和西北区各 5 层的裙房构成，下部为统一的 3 层地下室和南侧为河道，西侧为道路，北侧为地铁站及地铁隧道，如图 4 所示。本工筑面积约为 276000m2，占地面积为 35300 m2。本工程基础形式是桩筏基础的工程桩都是钻孔灌注桩。本工程的基坑开挖面积约为30500 m2，东西长度约为241m，南北长度约为周长约为 760m。地下室裙房开挖深度近为 16m，塔楼最低开挖深度近 18m程的基坑安全等级为一级。

剖面图,支撑结构,剖面图,测斜仪

- 31 -图 5 支撑结构剖面图Fig.5 Sectional view of the support structure4.3.3 支护结构的监测(1) 围护墙体的侧向位移在基坑四周的地下连续墙设置了 26 个监测点，分别为 X1~X26，中隔墙上设置了 14 个监测点，分别为 X27~X40，监测点的布置如图 6 所示。在钻孔灌注桩进行施工时，将制作好的侧斜管预埋在灌注桩的钢筋笼上，一起放入地槽内，然后浇筑混凝土。本工程基坑监测采用 CX-3C 测斜仪，该测斜仪可以直接读取位移量，系统精度为±2mm/30m，该测斜仪利用探头中的倾角传感器监测探头相对于重心方向的偏角，再将偏移的角度转换成电信号，经过计算处理，直接显示水平位移量。本工程采用的监测方法为以孔口为基准点，用测斜仪每次测量从孔口坐标，从上往下每隔 1m 测量一次。

分布图,监测点位,分布图,监测点

立柱的竖向位移的监测点直接设置在立柱的上方的支撑面上，重点观测多个支撑交汇受力复杂的立柱。本工程设置了 36 个立柱竖向位移监测点，分别为 L1~L36，监测点的布置如图6所示。立柱的竖向位移采用徕卡N3水准仪和铟钢尺进行量测。4.3.4 周边环境的监测(1) 周边地面沉降周边地面的反应为不均匀沉降，因此采用断面形式布置进行监测，共设置 8 组断面，每组断面设置 5 个监测点，分别为 M1-1~M8-5，监测点的布置如图 6 所示。对于具备直接监测条件的区域，采用抱箍法进行监测；对于无法直接监测的地方，采用间接监测，例如观测管线的窨井盖。(2) 地铁隧道的监测对地铁隧道的监测分为地铁站内轨道沉降监测和隧道内轨道沉降及收敛监测。在地铁站内设置 5 处监测断面，在隧道内设置 9 处监测断面。对于轨道沉降的监测

【参考文献】