巖土工程監(jiān)測信息處理技術(shù)探析

鄭世楠

【摘 要】巖土工程施工，必須掌握各方面的工程參數(shù)，以便為工程的安全施工提供科學(xué)的依據(jù)。為了提高工程參數(shù)的準(zhǔn)確性，我們需要采用監(jiān)測信息處理技術(shù)，在分析巖土工程監(jiān)測主要任務(wù)的基礎(chǔ)上，就技術(shù)的應(yīng)用提出幾方面的建議措施。

【關(guān)鍵詞】巖土工程；監(jiān)測信息；處理技術(shù)

1.巖土工程監(jiān)測的主要任務(wù)

巖土工程監(jiān)測的范圍廣，為了弄清楚復(fù)雜的地質(zhì)材料力學(xué)參數(shù)，工程需要通過采樣、試驗、測定等方法，確定材料的彈性模量、泊松比和粘聚力等，但前提是否付出昂貴的技術(shù)和成本代價。為此，我們需要明確巖土工程監(jiān)測的主要任務(wù)，以減少監(jiān)測是的技術(shù)難度和成本費用：

任務(wù)一：綜合性分析監(jiān)測的數(shù)據(jù)資料，從數(shù)據(jù)當(dāng)中尋找工程的危險點，并針對危險點對工程的整體安全產(chǎn)生的影響展開綜合性判斷，以此作為防范措施制定的依據(jù)。通過該任務(wù)的完成，有利于預(yù)防工程破壞和環(huán)境事故的發(fā)生，是巖土工程施工重要的防范性手段之一。

任務(wù)二：根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)資料，理順成為具體的施工思路，作為工程現(xiàn)場施工的指導(dǎo)依據(jù)，尤其是對工程施工方案的優(yōu)化，起到有效的參數(shù)借鑒作用。隨著巖土工程信息化程度的加深，工程的監(jiān)測發(fā)揮了更重要的作用。

任務(wù)三：對巖土工程勘察的資料進行檢驗，判斷這些資料的可靠性與否，作為施工方案設(shè)計在理論和參數(shù)選定方面準(zhǔn)確性的驗證依據(jù)。

任務(wù)四：對施工設(shè)計理論進行驗證校核，為采用類比方法的巖土工程施工，詳細剖析相關(guān)的理論，提供數(shù)值分析的計算數(shù)據(jù)和對比性指標(biāo)，以及為工程提供相應(yīng)的參數(shù)指標(biāo)。

任務(wù)五：針對施工設(shè)計的理論服務(wù)，為衍伸出更新的施工方法，要求在巖土工程監(jiān)測的時候，通過該驗證的方式，對實踐資料的可靠性進一步檢驗，進而分析施工設(shè)計方案的技術(shù)性和經(jīng)濟性效益水平的高低。

2.巖土工程監(jiān)測信息處理技術(shù)的應(yīng)用建議

在上文提到的巖土工程監(jiān)測任務(wù)分析的基礎(chǔ)上，為了提高監(jiān)測信息處理技術(shù)應(yīng)用的水平，要求我們統(tǒng)計處理監(jiān)測信息，并通過建模，采用監(jiān)測信息相應(yīng)面法，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的時間和空間效應(yīng)進行修正。

2.1統(tǒng)計處理監(jiān)測信息

巖土工程監(jiān)測信息的統(tǒng)計處理，需要針對因變量和自變量之間的關(guān)系，進行回歸分析。巖土工程量的突變點，通常由開挖、降雨等外因和巖體結(jié)構(gòu)等內(nèi)因共同引起的，其中因變量和自變量之間非線性關(guān)系的反映，是根據(jù)統(tǒng)計學(xué)的原理，以原變量表示回歸方程，然后綜合巖土工程監(jiān)測當(dāng)中的各種主客觀原因，估計出預(yù)報誤差。至于時間序列的線性模型，常見的有自回歸模型、滑動平均模型、混合模型三種，這三種模型需要根據(jù)巖土工程具體的監(jiān)測條件和要求選用，而且出于模型非線性迭代和計算時間的考慮，在建模的時候要考慮這三種模型之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，采用雙向預(yù)測誤差平方，預(yù)測出模型的參數(shù)，其中模型的程序為：開始-讀入時間序列及有關(guān)信息-差分-計算均值-計算方程-確定模型階數(shù)及參數(shù)估計-計算預(yù)報誤差值-輸出模型階數(shù)及參數(shù)估計值、預(yù)報誤差值-結(jié)束。

2.2信息響應(yīng)面法處理技術(shù)

巖土工程信息監(jiān)測的復(fù)雜性，要求我們在統(tǒng)計學(xué)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用相應(yīng)面法等綜合試驗技術(shù)，這種技術(shù)能夠有效解決隨機變量和系統(tǒng)響應(yīng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系問題，以修勻函數(shù)的形式，整理所有非常規(guī)數(shù)據(jù)，用修勻的函數(shù)趨近值，表示真實的響應(yīng)函數(shù)。在應(yīng)用響應(yīng)面法的時候，一方面需要設(shè)計計算點，采用局部加權(quán)回歸散點修勻的方法，迭代加權(quán)擬合監(jiān)測數(shù)據(jù)，另一方面是估計修勻函數(shù)，準(zhǔn)確反映位移和時間的關(guān)系，提高修勻函數(shù)的擬合程度。

2.3處理信息的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

鑒于巖土工程的監(jiān)測受到抵地質(zhì)條件、工程施工和工程結(jié)構(gòu)等因素的影響，很多監(jiān)測的信息具有明顯的多變性和隨機性特征，從而使得監(jiān)測系統(tǒng)存在諸多復(fù)雜的非線性關(guān)系，因此我們需要應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決非線性的不確定性問題。在這里主要分析BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理，這種網(wǎng)絡(luò)具有多個隱層采用純線性變換函數(shù)，增加訓(xùn)練的次數(shù)之后，誤差就會越小，但需要克服網(wǎng)絡(luò)速度慢的問題。通過回歸分析等曲線處理，相比于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理，后者為巖土工程提供的監(jiān)理信息更加的細致，但容易受到工程現(xiàn)場條件的限制，因此只能因地制宜地應(yīng)用。

2.4修正監(jiān)測數(shù)據(jù)的時間和空間效應(yīng)

首先是誤差的量測，采用監(jiān)測儀器對裝置、環(huán)境、人員、方法等的誤差進行量測，在量測時需要嚴格按照相關(guān)的規(guī)范要求，用綜合均方差反映系統(tǒng)的誤差和誤差的傳遞。其次是滯后誤差的初測，從洞內(nèi)開始施測，根據(jù)規(guī)范讀取爆破等初讀數(shù)，然后根據(jù)施工管理水平，分析空間效應(yīng)的影響誤差。最后對監(jiān)測數(shù)據(jù)的時間和空間效應(yīng)進行修正，主要根據(jù)粘彈性變性和三維有限元分析，引入荷載和位移比值，算出總位移量。

3.結(jié)束語

綜上所述，巖土工程監(jiān)測的范圍廣，為了弄清楚復(fù)雜的地質(zhì)材料力學(xué)參數(shù)，工程需要通過采樣、試驗、測定等方法，確定材料的彈性模量、泊松比和粘聚力等，為此我們需要統(tǒng)計處理監(jiān)測信息，并通過建模，采用監(jiān)測信息相應(yīng)面法，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的時間和空間效應(yīng)進行修正，以此提高監(jiān)測信息處理技術(shù)應(yīng)用的水平。 [科]

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