深大基礎(chǔ)工程施工變形的智能預(yù)測與控制研究.pdf

1、針對深大基礎(chǔ)工程施工的特點(diǎn),圍繞深基坑工程自身的穩(wěn)定性和環(huán)境巖土工程問題這一突出的技術(shù)難題.對于日益加大、加深的巖土工程問題,傳統(tǒng)的研究方法中存在著"參數(shù)給不準(zhǔn)"和"模型給不準(zhǔn)"兩個(gè)主要困惑,它們已經(jīng)成為制約巖土工程發(fā)展的瓶頸.這就需要另辟蹊徑,實(shí)現(xiàn)思維方式的變革,引入其他相關(guān)學(xué)科的最新成果,諸如智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)理論、遺傳算法等軟科學(xué)方法,來研究深大基礎(chǔ)工程施工變形的智能預(yù)測與控制方法.該文對地下工程施工過程中的穩(wěn)定性和安全性進(jìn)行

2、了較系統(tǒng)的分析研究,建立了一套集深大基礎(chǔ)工程施工變形預(yù)測與控制于一體的綜合智能化施工控制系統(tǒng).在MATLAB6.1平臺的支持下,研制開發(fā)了相應(yīng)的智能化預(yù)測與控制軟件系統(tǒng),并通過實(shí)例分析,驗(yàn)證了上述研究的可行性和有效性.該文的主要工作包括:(1)提出了智能地下工程學(xué)的新思想,在總結(jié)國內(nèi)外有關(guān)的最新研究成果的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地歸納并整理了有關(guān)軟科學(xué)方法在巖土工程和地下工程方面的應(yīng)用;系統(tǒng)地總結(jié)了近10余年來深基坑工程設(shè)計(jì)、施工和預(yù)測控制等方面的

3、研究內(nèi)容與方法.(2)系統(tǒng)地介紹了計(jì)算智能的各個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科,包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、進(jìn)化計(jì)算(遺傳算法和進(jìn)化規(guī)劃)、灰色系統(tǒng)理論、時(shí)間序列分析、專家系統(tǒng)、混沌和分形、粗糙集理論和GIS等方面.系統(tǒng)地闡述了計(jì)算智能巖土工程各方面的相關(guān)概念和算法步驟,并對模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和GIS神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等集成計(jì)算智能學(xué)科進(jìn)行了較深入的分析,并在上述研究工作的基礎(chǔ)上初步建立了智能巖土工程的基礎(chǔ)理論框架.(3)

4、由作者長駐工地的認(rèn)識,詳細(xì)介紹并分析了潤揚(yáng)懸索大橋北錨碇錨區(qū)的氣象與地質(zhì)條件,圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),降水、封水設(shè)計(jì),土方開挖方案設(shè)計(jì),施工監(jiān)測設(shè)計(jì)等方面的情況.(4)針對深基坑施工為高度復(fù)雜的多因素綜合影響的非線性系統(tǒng),采用遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色關(guān)聯(lián)分析等對深基坑施工變形的影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)的分析及其重要性程度的排序.(5)首次將自適應(yīng)灰色理論預(yù)測系統(tǒng)應(yīng)用于地連墻的變形預(yù)測.計(jì)算結(jié)果表明,該預(yù)測方法克服了傳統(tǒng)灰色建模方法的弊端,對深基坑工程變形預(yù)測

5、分析具有較好的適應(yīng)性.該文還開發(fā)了基于MATLAB6.x平臺的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多步滾動(dòng)預(yù)測,并引入了自適應(yīng)步長調(diào)整和模糊動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制.首次將變步長混沌優(yōu)化策略遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法應(yīng)用到考慮多因素地連墻施工變形的并行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測中.針對遺傳算法全局搜索強(qiáng)而局部搜索能力弱的特點(diǎn),引入了局部搜索算法和小生境算子,形成了一種高效的混合遺傳算法.在此基礎(chǔ)上,首次應(yīng)用"自適應(yīng)灰色—全局局部混合遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)"對地連墻變形時(shí)間序列進(jìn)行了較深入的研究和預(yù)測預(yù)報(bào)工作.

6、(6)通過對深基坑工程的監(jiān)測資料進(jìn)行較深入的分析研究,得出了特深大基坑的水土壓力、地連墻側(cè)向位移、地表沉降等特有的一些規(guī)律.在分析基坑時(shí)空效應(yīng)的基礎(chǔ)上,詳細(xì)闡述了深基坑信息化施工的原理和步驟,并將上述軟科!學(xué)的最新成果應(yīng)用到信息化施工的預(yù)測控制中去.(7)指出了實(shí)現(xiàn)深基坑工程施工過程的智能控制是解決問題的關(guān)鍵所在.在系統(tǒng)地闡述智能控制的理論體系的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)外目前地下工程研究現(xiàn)狀,提出了集成計(jì)算智能預(yù)測和模糊邏輯控制的智能預(yù)測與控制