基坑早期豎向位移測量結果預測

方 馨

(東北林業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 150040)

基坑早期豎向位移測量結果預測

方 馨

(東北林業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 150040)

為了對基坑的早期豎向位移值進行預測，根據(jù)某基坑的早期豎向位移沉降值作為樣本數(shù)據(jù)，結合擬合法以及灰色理論兩種預測方法對其進行預測，并將預測結果進行對比。計算結果說明在不同的樣本數(shù)下運用兩種預測方法對基坑的早期豎向位移值進行預測均是可行的，運用擬合法進行基坑的早期豎向位移值的預測更為準確。所得結果可為基坑監(jiān)測以及施工提供參考。

基坑監(jiān)測，灰色關聯(lián)，曲線擬合，沉降預測

1 概述

基坑沉降監(jiān)測是基坑工程中一個非常重要的環(huán)節(jié)，通過基坑沉降監(jiān)測可以實時預測基坑的變化狀況以及是否可能出現(xiàn)基坑塌陷事故[1,2]。通常通過現(xiàn)場實時觀測數(shù)據(jù)與理論計算數(shù)據(jù)的比較判斷基坑的安全情況，對基坑的豎向變形進行預測使得對基坑的實時觀測數(shù)據(jù)提供另一比對，因此基坑沉降預測是很有必要的[3,4]。目前對基坑進行的預測方法多種多樣，主要是有理論計算法、有限元法、基于最小二乘的數(shù)值擬合法、有限元法以及預測算法等，其中數(shù)值擬合法以及預測算法由于預測較為簡單快捷被廣泛運用到實際工程中[5-7]。

本文根據(jù)參考文獻[8]中的基坑沉降觀測數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)，考慮基坑早期豎向變形值的預測，運用曲線擬合法以及GM(1,1)的灰色關聯(lián)對不同樣本情形下的基坑數(shù)據(jù)進行預測，并將所得到的預測結果與實際的豎向位移的結果進行了對比以得到不同的預測方法對于早期基坑豎向位移的準確性。

2 基坑沉降預測

2.1基坑沉降擬合

如果要通過擬合法對基坑的早期豎向變形值進行預測，首先需要將已經觀測得到的基坑沉降數(shù)據(jù)進行相對應的曲線擬合，由于早期基坑的沉降數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出線性化的變化趨勢，因此通常可以運用線性公式對基坑的早期豎向變形進行相關擬合。根據(jù)參考文獻所提供的實測數(shù)據(jù)，分別以5個樣本點、7個樣本點、9個樣本點對基坑的沉降數(shù)據(jù)進行線性擬合，所得到的擬合圖如圖1～圖3所示，相對應所得到的線性擬合公式如式(1)～式(3)。

y=-0.000 6x+3.790 5(R2= 0.953 2)

(1)

y=-0.000 5x+3.790 4(R2=0.971 2)

(2)

y=-0.000 5x+3.790 3(R2=0.982 3)

(3)

根據(jù)圖1～圖3的結果可知，對于基坑早期豎向變形值，運用線性擬合的方法是較為合理的，得到的三個擬合方程的相關系數(shù)值都大于0.95，說明擬合效果很好，同時通過觀察擬合方程發(fā)現(xiàn)，擬合方程的系數(shù)都很接近，且隨著樣本點的增多，擬合方程的相關系數(shù)也就越大，說明擬合效果越好。

2.2GM(1,1)預測

運用灰色模型對基坑的早期豎向變形進行預測，主要是將基坑的早期豎向變形值進行矩陣化處理，這個灰色模型是一個微分方程模型，對于灰色模型的主要構建和計算程序見式(4)～式(7)。

(4)

(5)

(6)

(7)

其中,a為發(fā)展系數(shù)，為一待求參數(shù)；u為灰作用量。

根據(jù)式(4)～式(7)可以運用GM(1,1)灰色關聯(lián)模型計算得到不同樣本數(shù)量下的基坑的早期豎向變形的預測值，為了與曲線擬合法所預測得到的結果進行比對，將兩種方法得到的預測值與實測值進行比較如圖4～圖6所示。

根據(jù)圖4～圖6可知用曲線擬合法以及灰色關聯(lián)法對基坑的早期豎向位移進行預測都是可行的，且兩種方法在進行預測時其預測值與實測值對比均比較小，根據(jù)圖形可知，運用曲線擬合法進行樣本預測更為準確，在不同的樣本數(shù)量下兩種方法的預測結果也有所不同，在樣本數(shù)量較小的時候，灰色理論與曲線擬合法所得到的預測值隨著時間序列的增加誤差逐漸增大，樣本數(shù)量比較大時，兩類方法得到的預測值與實測值均要接近。

3 結語

通過灰色關聯(lián)法以及曲線擬合法對基坑早期沉降值進行預測，所得到的主要結論如下：

1)運用灰色關聯(lián)與曲線擬合法預測基坑早期豎向變形值均是可行的，其中曲線擬合法的預測結果更為準確。

2)用曲線擬合法進行基坑早期豎向變形值擬合時候，通常運用線性擬合就有較好的擬合效果。

3)不同樣本數(shù)量對基坑沉降值的預測影響較大，樣本數(shù)目預測精度就越高。

[1] 李英華,張明媛,袁永博.地鐵深基坑沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)特點分析與預測[J].工程管理學報,2015(5):71-75.

[2] 鄭 麗,白寶玉.基于時間序列的基坑地表沉降預測模型及其應用[J].長春師范大學學報,2015(10):75-80.

[3] 劉淑官,黃聲享,徐北海,等.基于無偏灰色馬爾科夫鏈的基坑沉降預測研究[J].測繪地理信息,2015(4):10-13.

[4] 郭 健,查呂應,龐有超,等.基于小波分析的深基坑地表沉降預測研究[J].巖土工程學報,2014(S2):343-347.

[5] 楊奇妹.小波—神經網絡在深大基坑沉降預測中的應用研究[D].武漢：武漢輕工大學,2014.

[6] 楊 敏,盧俊義.上海地區(qū)深基坑周圍地面沉降特點及其預測[J].同濟大學學報(自然科學版),2010(2):194-199.

[7] 賈 備,鄔 亮.基于灰色理論的基坑沉降預測分析[J].吉首大學學報(自然科學版),2009(4):78-80.

[8] 郭 松.基于時間序列分析的基坑沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析研究[D].南昌：東華理工大學,2015.

Predictiononearlyverticaldisplacementoffoundationpitmeasurementresults

FangXin

(NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

In order to early vertical displacement of foundation pit was predicted according to the vertical displacement of foundation pit, the early settlement value as the sample data, combined with the fitting method and grey theory two forecasting methods to predict it, and the prediction results are compared. The results show that the value is feasible to predict early vertical displacement of two kinds of prediction methods of foundation pit used in different samples, using the quasi legal foundation for early prediction of vertical displacement value is more accurate. The obtained results can provide reference for monitoring and construction of foundation pit.

pit monitoring, grey correlation, curve fitting, settlement prediction

1009-6825(2017)29-0102-02

2017-08-05

方 馨(1997- )，女，在讀本科生

TU433

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