公路工程評(píng)職范文淺析路基沉降預(yù)測(cè)模型

　　摘要：本文運(yùn)用灰色理論，對(duì)一級(jí)公路路基工后沉降數(shù)據(jù)，建立GM(1，1)預(yù)測(cè)模型，通過(guò)對(duì)模型預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，可得實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的最大殘差為0.135mm,最大相對(duì)誤差為1.709%，線性相關(guān)系數(shù)為0.9999，說(shuō)明模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值非常接近，模型預(yù)測(cè)效果較好、精度較高，能夠較好的用于路基工后沉降預(yù)測(cè)。

　　關(guān)鍵詞：路基,灰色理論,GM(1,1)模型,沉降預(yù)測(cè),核心論文發(fā)表網(wǎng)

　　1 引言

　　路基是道路的重要組成部分，既為車(chē)輛在道路上行駛提供基礎(chǔ)條件，也是道路的支撐結(jié)構(gòu)物，對(duì)路面的使用性能有重要影響。路基及其下地基，在自重和車(chē)輛荷載作用下會(huì)產(chǎn)生變形，如地基軟弱填土過(guò)分疏松或潮濕，所產(chǎn)生的沉降或固結(jié)、不均勻變形，會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)過(guò)量的變形和應(yīng)力增大，促使路面過(guò)早破壞并影響行車(chē)舒適性。因此必須控制路基、地基的變形量，以發(fā)揮路基在道路結(jié)構(gòu)中的承載作用，減少道路維修次數(shù)、延長(zhǎng)道路使用壽命。

　　為了控制路基、地基的變形量，對(duì)軟土地基路堤、高填方路基，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行沉降計(jì)算、穩(wěn)定度驗(yàn)算及制定相應(yīng)的處治方法;在施工中要對(duì)路基沉降和側(cè)向位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，待路基沉降穩(wěn)定后方可進(jìn)行路面鋪筑。由于路基所處工程地質(zhì)、水文氣候、路基土質(zhì)、路基填筑高度、施工方法等的不同，路基的工后沉降量也不相同，其相應(yīng)的沉降穩(wěn)定觀測(cè)時(shí)間也長(zhǎng)短不一，最短觀測(cè)期為6個(gè)月[1] 。

　　鑒于路基工后沉降觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，道路施工工期長(zhǎng)，需要消耗的人力物力財(cái)力較大，本文采用灰色理論預(yù)測(cè)軟土地基路堤的沉降發(fā)展規(guī)律及最終工后沉降值，同時(shí)確定路面結(jié)構(gòu)的施工期，提前安排路面施工計(jì)劃，達(dá)到縮短工期、降低工程造價(jià)的目的。

　　2 灰色理論及其預(yù)測(cè)模型

　　2.1灰色理論概述

　　灰色理論是20世紀(jì)80年代由鄧聚龍教授創(chuàng)立的一門(mén)新興學(xué)科，發(fā)展至今主要研究?jī)?nèi)容有灰色關(guān)聯(lián)分析、灰色建模、灰色決策、灰色預(yù)測(cè)和灰色控制等[2]。把信息完全已知的系統(tǒng)稱(chēng)為“白色系統(tǒng)”，把信息完全未知的系統(tǒng)定義為“黑色系統(tǒng)”，把處于兩者之間的部分定義為“灰色系統(tǒng)”[3]，系統(tǒng)理論把任何隨機(jī)過(guò)程都看成灰色過(guò)程，通過(guò)對(duì)部分已知信息的研究、分析，找出灰色系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效控制。

　　2.2灰色預(yù)測(cè)模型

　　灰色預(yù)測(cè)模型的類(lèi)型很多，本文主要介紹GM(1，1)模型。

　　1、GM(1,1)模型的建立[4]

　　GM(1,1)模型是一階1個(gè)因素的模型，具體建模過(guò)程如下：

　　(1)選定原始數(shù)列： (2)對(duì)以上數(shù)列進(jìn)行一次累加生成后得到新數(shù)列：

　　(3)建立灰微分方程：

　　(4)建立GM(1,1)模型的響應(yīng)函數(shù)：

　　(5)對(duì)上式做一次累減還原, 得 的預(yù)測(cè)值:

　　2、模型精度檢驗(yàn)

　　建立的GM(1,1)模型為了評(píng)定預(yù)測(cè)的可信度，要對(duì)模型精度進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可用于預(yù)測(cè)，檢驗(yàn)指標(biāo)主要有后驗(yàn)差檢驗(yàn)和小誤差概率檢驗(yàn)。

　　根據(jù)求得的C值及p值，按下表進(jìn)行模型精度檢驗(yàn)，評(píng)定模型等級(jí)。

　　由表1可見(jiàn)，C值越小，p值越大，說(shuō)明模型預(yù)測(cè)精度越高，預(yù)測(cè)越準(zhǔn)確。

　　3 路基沉降灰色預(yù)測(cè)模型

　　本文對(duì)河北省某一級(jí)公路軟土地基路堤工后沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，沉降觀測(cè)起始時(shí)間從路基加載達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)開(kāi)始算起，觀測(cè)時(shí)間間隔為30天，觀測(cè)數(shù)據(jù)如下表：

　　現(xiàn)以前7組觀測(cè)數(shù)據(jù)為原始數(shù)列建立預(yù)測(cè)模型，用后2組數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行精度檢驗(yàn)，以確定模型的適用性。

　　3.1模型建立

　　由計(jì)算的C值和p值，查表可得此模型精度等級(jí)為一級(jí)，預(yù)測(cè)效果較好。

　　根據(jù)預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)后續(xù)2個(gè)月的沉降量，其預(yù)測(cè)值與沉降值相對(duì)誤差小，說(shuō)明模型預(yù)測(cè)效果較好，精度較高。將用模型預(yù)測(cè)的9個(gè)月沉降量與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，列表如下：

　　由表可知，路基沉降量實(shí)測(cè)值與GM(1，1)模型預(yù)測(cè)值最大殘差為0.135mm,最大相對(duì)誤差為1.709%，線性相關(guān)系數(shù)為0.9999，說(shuō)明預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值非常接近,該預(yù)測(cè)模型能準(zhǔn)確反映沉降量的發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)效果較好、精度較高。即模型預(yù)測(cè)值趨向于最大值101.077mm，由此可推算該路基的工后最終沉降量為101.077mm，小于規(guī)范[1]規(guī)定一級(jí)公路一般路段的允許工后沉降要求;根據(jù)沉降量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)知后2個(gè)月沉降量不超過(guò)5mm/月，達(dá)到了規(guī)范[1]規(guī)定在軟土地基路基上進(jìn)行路面施工的要求，由此可以確定路面的施工日期為第9個(gè)月末。依據(jù)GM(1，1)模型預(yù)測(cè)，可以預(yù)測(cè)后2個(gè)月沉降量不超過(guò)5mm/月，因此施工單位在第7個(gè)月末即可提前安排路面施工計(jì)劃，做好路面施工準(zhǔn)備，待第9個(gè)月末沉降觀測(cè)結(jié)束，便可立即進(jìn)行路面施工。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)上面的分析表明，GM(1，1) 模型預(yù)測(cè)精度較高，能夠較好的用于路基工后沉降預(yù)測(cè)。根據(jù)該預(yù)測(cè)模型可以提前確定路基的最終工后沉降量，確定路面的施工日期，提前安排路面施工計(jì)劃，做好路面施工準(zhǔn)備工作，待路基實(shí)測(cè)沉降量達(dá)到規(guī)范要求后，便可立即進(jìn)行路面施工，而不必等到最終沉降觀測(cè)結(jié)束后再進(jìn)行路面施工準(zhǔn)備，從而縮短了工期，降低了工程造價(jià)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] JTG D30-2004.《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》.北京：人民交通出版社，2004.

　　[2] 易德生，郭萍.灰色理論與方法.北京：石油工業(yè)出版社，1992.

　　[3] 王國(guó)曉,安景峰,陳榮生.灰色理論在路面使用性能預(yù)測(cè)中的應(yīng)用. 公路交通科技.2002.6.

　　[4] 鄧聚龍.灰色預(yù)測(cè)與決策.武漢：華中科技大學(xué)出版社，1988.

　　[5] 劉思峰.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用.北京：科學(xué)出版社，1999.