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随着我国城市建设脚步的加快,地下空间得到了大量的开发与利用。基坑工程作为地下空间很重要的一部分已越来越被人们所重视。我国从八十年代开始出现大量的深基坑工程,它们大多出现在北京、上海、广州等发达城市。随着时代要求的不同,基坑工程的深度是越挖越深、面积是越来越大,并且,基坑周边的环境也越来越复杂,这就给基坑工程的设计和施工提出了更大的要求。新的要求必然带来新的技术的发展,尤其是近些年,我国的基坑工程不仅在设计理论上有了很大的提高,在施工工艺上也取得了长足的进步,这得益于目前国内主要是侧重于深基坑的支护设计和施工技术的研究。国内虽然采取了监测手段对基坑开挖进行监测,并开始运用信息化施工技术,但是,由于对信息化施工的认识还不够,以及基坑工程自身的复杂性,发生基坑工程事故的案例仍常见于各大报刊。因此,为了保证各种深基坑施工的安全性和可预见性,除了制定安全合理的深基坑支护设计方案和施工方案外,针对实际情况制订相应的监测方案以及将信息化施工技术深入应用到工程实践当中也非常重要。
本文就是在此背景下,一方面对信息化施工程度不高的原因进行总结,另一方面在监测方案的优化方面做了一定的工作,为信息化施工能广泛深入应用到工程实践提供现实基础。这也是本文的主要目的所在。
本文主要从以下几个方面进行论述:
第一部分主要是对深基坑支护在我国的发展和现状进行介绍,总结得出深基坑支护工程目前在设计和施工方面存在的主要问题,并由此确定本文的研究内容和意义。
第二部分主要从信息化施工在深基坑支护工程中所起的重要性开始说明,着重分析了目前信息化施工程度不高的原因,并提出了相应的应对措施。
第三部分从深基坑监测方案的设计着手,对监测目的、监测内容、报警值的确定以及方案的设计原则与内容进行系统的阐述,由此提出了优化监测方案的概念。
第四部分对灰色系统理论和BP神经网络理论的基本原理进行简单介绍,提出处理大量监测点的方法。
第五部分主要是对第三部分和第四部分的实践应用。取得的主要成果如下:
结合苏州某基坑,对基坑的现场监测方案进行设计,监测结果表明了监测方案的可行性。同时,采用灰色系统理论和BP神经网络理论对监测结果中的部分监测点的数据进行分析研究。在灰色GM(1,1)模型预测中,分别采用不同时间段的监测数据进行建模,得出不同精度的预测值。三种模型中,新陈代谢模型的精度明显高于新信息模型和旧信息模型,说明在预测的过程中要不断的将最新得到的数据加入到模型的数据库中,并及时的去掉旧数据,做到动态预测,可以有效提高精度。采用的BP神经网络模型由于选择的学习方法较好,取得了不错的效果。对比两种理论所得的预测值,不难发现:灰色GM(1,1)模型中预测值偏大,而BP神经网络的预测值趋于保守。这在以后使用模型预测中尤其需要关注的一点。另外,引入关联度分析方法,对实例中部分的沉降监测点进行分析研究,为处理大量监测点提供一个很好的解决思路。以上所得的预测值和关联度值都是通过编制matlab7.0程序计算得出的,这为预测和处理大量监测点提供了方便。最后,根据上述在预测理论和关联度分析方法的基础上,提出了监测方案的优化流程图,为信息化施工广泛深入的应用于实践中提供现实基础。