地鐵深基坑開(kāi)挖變形預(yù)測(cè)方法及工程應(yīng)用研究.pdf

1、深基坑工程在施工期會(huì)產(chǎn)生基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移、坑底隆起、周邊地表沉降等變形，如變形值過(guò)大會(huì)引起基坑失穩(wěn)或周邊建(構(gòu))筑物開(kāi)裂等工程事故。影響深基坑變形的因素很多，屬于典型的非線性問(wèn)題。按照信息化施工的需要，深基坑工程施工過(guò)程中必須開(kāi)展施工監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)資料對(duì)基坑的變形進(jìn)行預(yù)測(cè)。本文以廣州地鐵三號(hào)線燕塘站深基坑工程(迄今為止廣州地區(qū)開(kāi)挖深度最大的基坑工程)為背景，采用有限元法對(duì)深基坑開(kāi)挖施工引起的變形進(jìn)行了分析，建立了基于灰色系統(tǒng)、馬爾科

2、夫鏈及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變形預(yù)測(cè)模型，對(duì)各種預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了分析，通過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，指出了各模型的適用性。本文所做的主要工作如下：
　　 (1)分析了燕塘站深基坑工程施工的特點(diǎn)和難度，制訂了明挖部分深基坑工程施工方案和監(jiān)測(cè)方案。確定采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的支護(hù)方案。對(duì)施工期基坑變形進(jìn)行了全程連續(xù)監(jiān)測(cè)。
　　 (2)對(duì)地鐵燕塘站深基坑開(kāi)挖進(jìn)行了三維數(shù)值模擬分析，并深入分析了模型的尺寸效應(yīng)和空間效應(yīng)，確定了模型最終尺寸。樁墻體水平位移

3、、支撐軸力以及基坑周圍地表沉降等分析計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)吻合較好；分析了施工工序及各道工序?qū)游灰频挠绊?；通過(guò)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)采用硬化土模型、設(shè)置樁-土界面接觸單元所得計(jì)算結(jié)果更加符合工程實(shí)際。
　　 (3)驗(yàn)證了新陳代謝模型的建模適用性，建立了用于短期預(yù)測(cè)的新陳代謝GM(1，1)模型和灰色馬爾科夫鏈模型，對(duì)基坑變形值進(jìn)行了短期預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，短期預(yù)測(cè)新陳代謝GM(1，1)模型和灰色馬爾科夫鏈模型的預(yù)測(cè)精度都可以滿足施工期預(yù)測(cè)要求

4、，可優(yōu)先采用灰色馬爾科夫鏈模型。
　　 (4)建立了適合于中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的新陳代謝殘差GM(1，1)預(yù)測(cè)方法、灰色馬爾科夫鏈殘差預(yù)測(cè)方法，并利用這些方法對(duì)基坑變形值進(jìn)行了中長(zhǎng)期發(fā)展預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果表明，這兩個(gè)模型的預(yù)測(cè)精度均可以滿足施工期預(yù)測(cè)要求，但灰色馬爾科夫鏈殘差模型更合適。
　　 (5)分析了影響深基坑變形的各影響因素，選擇土體內(nèi)摩擦角、土體粘聚力、土的重度、地下水位、滲透系數(shù)、深基坑開(kāi)挖深度、內(nèi)支撐層數(shù)等7個(gè)因素為深基

5、坑變形BP網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的影響因素。分別探討了基于時(shí)間序列和基于各影響因素的深基坑施工期變形BP網(wǎng)絡(luò)的建模方法，利用所建模型進(jìn)行沉降變形預(yù)測(cè)，模型預(yù)測(cè)精度都較好。
　　 (6)將灰色馬爾科夫預(yù)測(cè)模型、灰色馬爾科夫殘差模型、基于時(shí)間序列BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、基于各影響因素BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行對(duì)比分析，各預(yù)測(cè)模型與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)值均吻合的較好，都能應(yīng)用于施工期深基坑變形動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，其中基于各影響因素的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)值與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)值最接近。BP