基坑位移时间序列分析的自记忆预测模型研究

论文摘要

基坑工程是一个复杂的岩土工程问题,基坑的变形受到众多复杂因素的综合影响,而传统基坑工程设计方法在变形控制方面很难达到预期的效果。通过现场施工监测的方法来及时掌握基坑支护结构及周围环境的变形情况,对监测数据进行分析处理,预测基坑的变形发展趋势并及时优化设计与指导施工是目前防止工程事故发生的主要方法,因此提高基坑位移预测的精度和稳定性,研究基坑位移预测新方法具有重大的工程意义。基坑位移系统具有其确定性,也具有其随机性,而传统的基坑位移时间序列分析方法一般都是以随机论为基础,是一种不确定性方法。本文试图将一种随机与动力相结合的非线性方法——动力系统自忆性原理引入到基坑位移预测中来,以寻求一条基坑位移预测的新途径。(1)研究了利用传统双向差分法反演基坑位移时间序列的动力微分方程,并在此基础上建立双向差分自记忆模型的方法。(2)利用灰色系统理论反演基坑位移动力系统的灰色微分方程,并以此作为动力微分方程建立灰色自记忆模型。(3)在已有研究基础上提出通过曲线拟合的方法求得系统动力微分方程,建立趋势曲线自记忆预测模型的方法。将三种自记忆模型应用于深圳市地铁购物公园站基坑支护结构水平位移预测,结果表明三种自记忆模型均具有较好的拟合与预测精度,但双向差分自记忆模型推导过程复杂、计算繁琐,建模试算工作量大,而灰色自记忆模型和趋势曲线自记忆模型比双向差分自记忆模型具有更好可操作性,且趋势曲线自忆性模型在时间序列出现剧烈波动点时拟合与预测结果更好,是一种更加简单实用的自记忆预测模型。本文将自记忆原理引入到基坑位移时间序列分析中来,为基坑位移预测提供了新方法、新理论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 基坑工程发展现状
• 1.2 基坑变形机理及影响因素与变形规律研究现状
• 1.2.1 基坑变形机理及影响因素研究现状
• 1.2.2 基坑变形规律研究现状
• 1.3 基坑位移预测研究现状
• 1.3.1 设计计算方法
• 1.3.2 软科学预测方法
• 1.4 问题的提出
• 1.4.1 已有预测模型综合评述
• 1.4.2 自记忆预测模型研究现状
• 1.5 研究内容
• 第二章 动力系统自记忆原理
• 2.1 动力系统的概念
• 2.1.1 自治系统与非自治系统
• 2.2 自记忆原理
• 2.2.1 原理推导
• 2.2.2 自忆性方程推导
• 2.2.3 自忆性方程的离散表达
• 2.2.4 方程求解
• 2.3 本章小结
• 第三章 基坑工程地质概况及现场监测研究
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 工程地质
• 3.1.2 水文地质
• 3.2 基坑支护结构设计
• 3.3 基坑位移现场监测
• 3.3.1 预警值的确定
• 3.3.2 深层侧向水平位移监测
• 3.4 本章小结
• 第四章 双向差分自记忆模型及其应用
• 4.1 双向差分自记忆模型建模方法
• 4.2 双向差分自记忆模型建模步骤
• 4.3 双向差分自记忆模型的应用
• 4.4 本章小结
• 第五章 灰色自记忆模型及其应用
• 5.1 灰色自记忆模型建模方法
• 5.2 灰色自记忆模型建模步骤
• 5.3 灰色自记忆模型的应用
• 5.4 本章小结
• 第六章 趋势曲线自记忆模型及其应用
• 6.1 趋势曲线自记忆模型建模方法
• 6.1.1 非等间隔时间序列的求解
• 6.2 趋势曲线自记忆模型建模步骤
• 6.3 趋势曲线自记忆模型的应用
• 6.4 三种自记忆模型对比
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 本文结论
• 7.2 展望与不足
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文和科研工作情况
• 附录