融合有限元与Elman神经网络的基坑变形预测研究
发布时间：2022-02-27 21:59
城市化进程的发展伴随基础设施工程的规模日益增大。深基坑作为基础设施建设中常见的工程,由于作业环境的复杂因素多,所以存在较高的风险性。地铁深基坑大多处于城市中心地区所以潜在危险因素更为复杂,因此必须严格控制深基坑施工时的安全性。基坑监测能够直接判断基坑的稳定性,是预防工程安全事故的重要技术手段,基坑监测技术及设备经过不断改进升级已相当成熟。但是由于监测是在施工时进行,对于施工后续变化及突发情况不能准确判断。本文针对现场监测作用的局限性,提出利用历史监测数据,结合有限元与神经网络两种方法对施工后续变形情况进行预测,依托郑州轨道交通五号线中原路车站深基坑工程,主要进行以下工作:梳理国内外学者关于基坑变形、基坑变形预测的理论、方法研究成果。阐述深基坑变形机理特征,整理基坑支护型式,总结支护结构破坏形式以及地铁深基坑变形影响因素;介绍中原路车站深基坑工程概况,明确工程监测等级,阐述监测项目并介绍部分监测项目实施方法,提取部分监测点的地表沉降、围护结构深层水平位移进行分析;使用MIDAS GTS有限元软件,根据地质勘测参数、支护设计参数及施工工序建立中原路车站三维动态模型,以分层、分段形式模拟基坑...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 深基坑工程概述
1.2.1 深基坑工程及其发展
1.2.2 地铁深基坑特点
1.3 国内外研究现状
1.3.1 基坑变形研究现状
1.3.2 基坑变形预测研究现状
1.4 研究内容
1.5 技术路线
2 深基坑变形机理及主要影响因素分析
2.1 深基坑变形机理
2.1.1 围护结构变形
2.1.2 基坑地表沉降变形
2.1.3 基底土体隆起变形
2.2 深基坑支护类型及破坏方式
2.2.1 深基坑支护结构型式分类
2.2.2 支护结构型式
2.2.3 支护结构破坏类型
2.3 地铁深基坑变形主要影响因素
2.3.1 地质因素
2.3.2 设计因素
2.3.3 施工因素
2.4 本章小结
3 地铁车站深基坑变形监测与分析
3.1 工程简介
3.1.1 中原路车站概况
3.1.2 地质条件
3.1.3 水文条件
3.2 监测目的与内容
3.2.1 监测目的
3.2.2 监测内容
3.3 监测控制网的布设
3.4 监测项目实施方法
3.4.1 围护结构深部水平位移
3.4.2 地表沉降监测
3.4.3 管线沉降监测
3.5 监测数据分析
3.5.1 围护结构深层水平位移分析
3.5.2 地表沉降值分析
3.6 本章小结
4 地铁车站深基坑变形有限元分析
4.1 有限元分析原理概述
4.2 MIDAS GTS软件简介
4.3 中原路车站深基坑三维数值模拟
4.3.1 土体本构模型确定
4.3.2 模型土体参数确定
4.3.3 模型支护结构参数确定
4.3.4 网格划分与边界条件设置
4.3.5 工况模拟
4.4 数值模拟结果分析
4.4.1 围护结构水平位移模拟值分析
4.4.2 地表沉降模拟值分析
4.5 本章小结
5 基于监测值与有限元模拟的神经网络变形预测
5.1 人工神经网络概述
5.1.1 人工神经网络原理
5.1.2 人工神经网络传递方式
5.1.3 人工神经网络特点
5.2 Elman神经网络概述
5.2.1 Elman神经网络原理
5.2.2 Elman神经网络结构
5.2.3 Elman神经网络学习方法
5.3 参数设置
5.3.1 滚动预测
5.3.2 归一化
5.3.3 各层参数设置
5.4 结果分析
5.5 本章小结
6 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国省际新型城镇化发展测度[J]. 李政通,姚成胜,邹圆,龚圆. 统计与决策. 2019(02)
[2]基于Elman-马尔科夫模型的深基坑变形预测[J]. 贾哲,郭庆军,郝倩雯. 人民长江. 2019(01)
[3]基坑开挖对坑内新建地铁车站变形的影响机理及控制措施研究[J]. 刘庆晨,宋昭煌,刘金涛. 施工技术. 2017(S2)
[4]基于不同本构模型黄河厚冲积层基坑开挖结构变形分析[J]. 王丹,王国富,路林海,孙捷城. 防灾减灾工程学报. 2016(06)
[5]非对称开挖条件下基坑变形性状分析[J]. 徐长节,成守泽,蔡袁强,罗志元. 岩土力学. 2014(07)
[6]土钉支护结构变形与稳定性关系探讨[J]. 张玉成,杨光华,吴舒界,姚丽娜,钟志辉. 岩土力学. 2014(01)
[7]基坑工程发展中应重视的几个问题[J]. 龚晓南. 岩土工程学报. 2006(S1)
[8]受施工扰动影响土体环境稳定理论与变形控制[J]. 孙钧,周健,龚晓南,张弥. 同济大学学报(自然科学版). 2004(10)
[9]基坑开挖过程中支护结构内力及变形分析[J]. 张尚根,赵佩胜. 工业建筑. 2000(03)
[10]深基开挖变形预测与信息施工技术[J]. 李庆来,谢康和,曾国熙. 水利学报. 2000(01)
博士论文
[1]地铁深基坑开挖变形预测方法及工程应用研究[D]. 黄传胜.中南大学 2011
[2]深基坑周边建筑物沉降预测与支护结构变形研究[D]. 张维正.辽宁工程技术大学 2007
硕士论文
[1]地铁车站深基坑工程变形监测与数值模拟研究[D]. 刘子立.安徽理工大学 2018
[2]基于Elman神经网络的组合需水预测方法研究[D]. 邓潇.河北工程大学 2018
[3]基于正交试验的深基坑变形及预测研究[D]. 张熙德.合肥工业大学 2018
[4]青岛地铁车站深基坑变形规律研究及工程应用[D]. 王振武.青岛理工大学 2018
[5]深基坑工程支护结构稳定性及变形分析[D]. 郑杰.广东工业大学 2017
[6]某地铁车站深基坑有限元模拟及现场监测分析[D]. 王大军.长安大学 2017
[7]重庆某深基坑变形预测研究[D]. 杨振辉.西南交通大学 2017
[8]深基坑变形的动态预测及安全性评价研究[D]. 胡薛毅.武汉大学 2017
[9]深基坑开挖支护结构变形监测与数值模拟研究[D]. 徐瑞鹏.兰州交通大学 2017
[10]基于Elman神经网络的复合土钉墙安全预测研究[D]. 杨小辉.河北工程大学 2013
本文编号：3645362
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 深基坑工程概述
1.2.1 深基坑工程及其发展
1.2.2 地铁深基坑特点
1.3 国内外研究现状
1.3.1 基坑变形研究现状
1.3.2 基坑变形预测研究现状
1.4 研究内容
1.5 技术路线
2 深基坑变形机理及主要影响因素分析
2.1 深基坑变形机理
2.1.1 围护结构变形
2.1.2 基坑地表沉降变形
2.1.3 基底土体隆起变形
2.2 深基坑支护类型及破坏方式
2.2.1 深基坑支护结构型式分类
2.2.2 支护结构型式
2.2.3 支护结构破坏类型
2.3 地铁深基坑变形主要影响因素
2.3.1 地质因素
2.3.2 设计因素
2.3.3 施工因素
2.4 本章小结
3 地铁车站深基坑变形监测与分析
3.1 工程简介
3.1.1 中原路车站概况
3.1.2 地质条件
3.1.3 水文条件
3.2 监测目的与内容
3.2.1 监测目的
3.2.2 监测内容
3.3 监测控制网的布设
3.4 监测项目实施方法
3.4.1 围护结构深部水平位移
3.4.2 地表沉降监测
3.4.3 管线沉降监测
3.5 监测数据分析
3.5.1 围护结构深层水平位移分析
3.5.2 地表沉降值分析
3.6 本章小结
4 地铁车站深基坑变形有限元分析
4.1 有限元分析原理概述
4.2 MIDAS GTS软件简介
4.3 中原路车站深基坑三维数值模拟
4.3.1 土体本构模型确定
4.3.2 模型土体参数确定
4.3.3 模型支护结构参数确定
4.3.4 网格划分与边界条件设置
4.3.5 工况模拟
4.4 数值模拟结果分析
4.4.1 围护结构水平位移模拟值分析
4.4.2 地表沉降模拟值分析
4.5 本章小结
5 基于监测值与有限元模拟的神经网络变形预测
5.1 人工神经网络概述
5.1.1 人工神经网络原理
5.1.2 人工神经网络传递方式
5.1.3 人工神经网络特点
5.2 Elman神经网络概述
5.2.1 Elman神经网络原理
5.2.2 Elman神经网络结构
5.2.3 Elman神经网络学习方法
5.3 参数设置
5.3.1 滚动预测
5.3.2 归一化
5.3.3 各层参数设置
5.4 结果分析
5.5 本章小结
6 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国省际新型城镇化发展测度[J]. 李政通,姚成胜,邹圆,龚圆. 统计与决策. 2019(02)
[2]基于Elman-马尔科夫模型的深基坑变形预测[J]. 贾哲,郭庆军,郝倩雯. 人民长江. 2019(01)
[3]基坑开挖对坑内新建地铁车站变形的影响机理及控制措施研究[J]. 刘庆晨,宋昭煌,刘金涛. 施工技术. 2017(S2)
[4]基于不同本构模型黄河厚冲积层基坑开挖结构变形分析[J]. 王丹,王国富,路林海,孙捷城. 防灾减灾工程学报. 2016(06)
[5]非对称开挖条件下基坑变形性状分析[J]. 徐长节,成守泽,蔡袁强,罗志元. 岩土力学. 2014(07)
[6]土钉支护结构变形与稳定性关系探讨[J]. 张玉成,杨光华,吴舒界,姚丽娜,钟志辉. 岩土力学. 2014(01)
[7]基坑工程发展中应重视的几个问题[J]. 龚晓南. 岩土工程学报. 2006(S1)
[8]受施工扰动影响土体环境稳定理论与变形控制[J]. 孙钧,周健,龚晓南,张弥. 同济大学学报(自然科学版). 2004(10)
[9]基坑开挖过程中支护结构内力及变形分析[J]. 张尚根,赵佩胜. 工业建筑. 2000(03)
[10]深基开挖变形预测与信息施工技术[J]. 李庆来,谢康和,曾国熙. 水利学报. 2000(01)
博士论文
[1]地铁深基坑开挖变形预测方法及工程应用研究[D]. 黄传胜.中南大学 2011
[2]深基坑周边建筑物沉降预测与支护结构变形研究[D]. 张维正.辽宁工程技术大学 2007
硕士论文
[1]地铁车站深基坑工程变形监测与数值模拟研究[D]. 刘子立.安徽理工大学 2018
[2]基于Elman神经网络的组合需水预测方法研究[D]. 邓潇.河北工程大学 2018
[3]基于正交试验的深基坑变形及预测研究[D]. 张熙德.合肥工业大学 2018
[4]青岛地铁车站深基坑变形规律研究及工程应用[D]. 王振武.青岛理工大学 2018
[5]深基坑工程支护结构稳定性及变形分析[D]. 郑杰.广东工业大学 2017
[6]某地铁车站深基坑有限元模拟及现场监测分析[D]. 王大军.长安大学 2017
[7]重庆某深基坑变形预测研究[D]. 杨振辉.西南交通大学 2017
[8]深基坑变形的动态预测及安全性评价研究[D]. 胡薛毅.武汉大学 2017
[9]深基坑开挖支护结构变形监测与数值模拟研究[D]. 徐瑞鹏.兰州交通大学 2017
[10]基于Elman神经网络的复合土钉墙安全预测研究[D]. 杨小辉.河北工程大学 2013
本文编号：3645362
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