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　　【摘要】： 隨著社會經濟和城市建設的飛速發展,深基坑工程的變形預測已成為巖土工程領域的重要研究課題之一。本文以深基坑工程為研究對象,針對目前深基坑工程現場監測和變形預測中存在的一些難點問題,通過引入灰色GM(1,1)模型法、BP神經網絡模型法及灰色系統—BP神經網絡組合模型法對深基坑工程施工過程中的變形預測技術進行了較為深入的研究,本文主要研究內容如下: (1)全面總結了基坑工程的安全監測系統的現狀,指出了目前深基坑工程監測中存在的問題及不足,在此基礎上,結合監測技術的最新研究成果、監測儀器的發展狀況和工程經驗,對深基坑的監測方法和技術進行了較為系統的完善和補充。 (2)引入灰色理論,結合深基坑工程的特點,建立了改進的深基坑灰色GM(1,1)預測模型。工程算例表明所建立的模型具有所需樣本數據少、預測精度較高、計算簡單等優點。 (3)基于灰色系統理論,選取監測點進行關聯度分析研究取得較好的預測效果,可應用到安全監測中來預測相關監測點的變形趨勢,達到節約經濟成本和工作時間的目的。 (4)引入并建立了比灰色GM(1,1)模型預測精度更高的深基坑BP神經網絡模型,提高和擴展了深基坑變形模型的容錯能力和自適應學習功能。 (5)結合灰色GM(1,1)模型和BP神經網絡模型各自的優點,建立了深基坑灰色系統—BP神經網絡組合模型,并通過編制MATLAB程序對模型進了求解,從而使得其在面對“少樣本”、“貧數據”的數據序列時也獲得了較高的預測精度。 (6)利用所建立的變形預測模型對廣州地鐵三號線燕塘站深基坑工程在開挖過程中基坑圍護結構及周邊土體的變形進行了預測,通過與現場實測結果的對比研究,表明本文所建立的模型具有較高的可靠性和適用性。 【關鍵詞】：基坑變形預測 灰色模型 神經網絡模型 組合模型
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TU753
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2009.238348
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 引言8-9
• 1.2 深基坑監測技術研究現狀9-11
• 1.3 深基坑變形預測技術研究現狀11-13
• 1.4 本文的主要研究內容及方法13-14
• 第二章 深基坑變形監測技術研究14-25
• 2.1 基坑監測目的14
• 2.2 基坑監測項目14-15
• 2.3 基坑監測方法15-19
• 2.4 基坑監測數據處理19-20
• 2.5 基坑監測報警標準20-21
• 2.6 基坑監測方案設計的原則與內容21-23
• 2.6.1 方案設計的原則21-22
• 2.6.2 方案設計的內容22-23
• 2.7 平面監測系統與沉降監測系統的布設23-24
• 2.7.1 基坑支護結構變形監測網的設置23
• 2.7.2 基坑支護結構監測點的設置23-24
• 2.7.3 沉降監測網的設置24
• 2.7.4 沉降監測點的設置24
• 2.8 本章小結24-25
• 第三章 深基坑變形預測模型研究25-48
• 3.1 灰色系統理論25-27
• 3.1.1 灰色系統理論的基本概念25-26
• 3.1.2 灰色系統的基本原理26
• 3.1.3 深基坑的灰色系統特征26-27
• 3.2 灰色系統預測模型27-35
• 3.2.1 GM(1，1)模型的建模條件27-28
• 3.2.2 GM(1，1)模型的建立28-30
• 3.2.3 非等步距GM(1，1)模型的建立30
• 3.2.4 GM(1，1)建模步驟小結30-31
• 3.2.5 GM(1，1)模型的精度檢驗31-32
• 3.2.6 GM(1，1)殘差模型32-33
• 3.2.7 GM(1，1)模型的MATLAB實現33-34
• 3.2.8 各觀測點序列的關聯度分析34-35
• 3.3 人工神經網絡理論35-40
• 3.3.1 人工神經網絡的特性及實現36-37
• 3.3.2 人工神經網絡的構成原理37-39
• 3.3.3 人工神經網絡的工作過程39-40
• 3.4 BP神經網絡預測模型40-44
• 3.4.1 BP神經網絡算法原理40-41
• 3.4.2 BP神經網絡與傳統方法的比較41-42
• 3.4.3 BP神經網絡設計技巧42-43
• 3.4.4 BP神經網絡不足和改進43
• 3.4.5 BP神經網絡模型的MATLAB實現43-44
• 3.5 灰色系統—BP神經網絡組合預測模型44-47
• 3.5.1 灰色系統與神經網絡的關系45
• 3.5.2 灰色系統—BP神經網絡組合模型的建立45
• 3.5.3 灰色系統—BP神經網絡組合模型的MATLAB實現45-47
• 3.6 本章小結47-48
• 第四章 典型深基坑監測方案設計及監測技術研究48-62
• 4.1 工程概況48-51
• 4.1.1 工程簡介48-50
• 4.1.2 工程特點50
• 4.1.3 場地工程地質條件50-51
• 4.2 現場監測方案設計51-61
• 4.2.1 監測目的51-52
• 4.2.2 監測依據52
• 4.2.3 監測點布置與監測說明52-59
• 4.2.4 基坑監測周期和注意事項59
• 4.2.5 施工安全判別59-60
• 4.2.6 監測數據的整理和分析60-61
• 4.3 本章小結61-62
• 第五章 深基坑變形預測模型的工程應用62-83
• 5.1 基于灰色GM(1，1)模型的變形預測62-69
• 5.1.1 等步距灰色GM(1，1)模型62-66
• 5.1.2 非等步距灰色 GM(1，1)模型66-68
• 5.1.3 關聯度分析68-69
• 5.2 基于BP神經網絡模型的變形預測69-77
• 5.2.1 BP神經網絡模型垂直位移預測69-73
• 5.2.2 BP神經網絡模型水平位移預測73-77
• 5.3 灰色系統—BP神經網絡組合模型的變形預測77-81
• 5.3.1 組合模型垂直位移預測77-79
• 5.3.2 組合模型水平位移預測79-81
• 5.4 本章小結81-83
• 第六章 結論與展望83-85
• 6.1 主要結論83-84
• 6.2 展望84-85
• 參考文獻85-89
• 附件一 MATLAB程序89-99
• 附件二 燕塘站平面布置圖99-100
• 致謝100-101
• 攻讀學位期間的論文發表情況及科研情況101