基于BP优化网络的戈壁土地区高速铁路路基沉降的预测研究

摘要

进入21世纪以来，随着高速铁路建设速度的加快，越来越多的路基需要修筑在戈壁土地基之上，而如何准确的预测路基的沉降量，成为合理选择工程防治措施的关键，目前，关于路基沉降的预测方法很多，其中多数都需要建立在土工模型之上，并需要知道一些参数，这与具体的工程实际相互脱节，因此，寻求更为合理的预测方法成为当务之急，基于这些原因，本文以我国戈壁土地区某段高速铁路的路基为研究对象，对路基沉降的特点，沉降观测方案，BP网络的优化，BP网络的预测进行了探讨。
　　本文首先对戈壁土路基进行了介绍，分析了影响路基沉降的因素，阐述了戈壁土地区铺筑路基填料的要求，经过方案比选，运用共轭梯度法对BP网络进行优化，基于Matlab软件编写程序，经过参数选取，构建网络，训练样本，网络测试等工作，建立BP优化网络模型，将此模型应用于对柳园戈壁土路基沉降的预测，通过预测数据与实际数据的对比发现，基于共轭梯度法优化的BP网络具有较强的操作性，适合于戈壁土地区路基沉降的预测，最后，对路基沉降的若干问题经行了总结，并对以后路基沉降的预测进行了必要的展望。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 变形监测与分析技术

1．1．1 变形监测的内容及其发展

1．1．2 变形分析的内涵及其研究进展

1．2 高速铁路的发展与现状

1．2．1 高速铁路的发展概况

1．2．2 中国高速铁路的建设与规划

1．3 路基沉降的研究和控制

1．3．1 国内路基沉降研究的现状

1．3．2 国外路基沉降研究的现状

1．3．3 各国对于沉降的控制

1．4 戈壁土地区路基沉降研究的意义

1．5 本文的研究重点及方法

2 戈壁土的物理性质及路基特性

2．1 戈壁土结构与特性

2．1．1 戈壁土的定义

2．1．2 地层结构

2．1．3 戈壁土的渗透性能

2．1．4 戈壁土的冻胀性能

2．1．5 戈壁土的参数指标

2．1．6 戈壁土的地基承载能力

2．2 高速铁路路基填料要求

2．2．1 路基填料的特点及分类

2．2．2 路基填料的选取

2．2．3 路基填料压实度的要求

2．3 路基沉降原理及影响因素

2．3．1 路基沉降原理

2．3．2 影响路基沉降的因素

3 BP优化网络模型的建立

3．1 人工神经网络概述

3．2 神经网络的工作过程

3．3 人工神经网络模型

3．3．1 生物神经元

3．3．2 人工神经元

3．3．3 人工神经元的模拟

3．3．4 神经元的数学模型

3．3．5 神经元的转移函数

3．3．6 人工神经网络拓扑结构

3．3．7 网络信息流向类型

3．3．8 人工神经网络的特征

3．3．9 神经网络的应用和研究

3．3．10 神经网络存在的问题

3．4 BP神经网络

3．4．1 概述

3．4．2 BP算法过程

3．4．3 信息的正向传播

3．4．4 误差的反向传递

3．5 BP网络的改进与优化

3．5．1 BP算法存在的缺陷和不足

3．5．2 基于BP优化网络路基沉降理论的提出

3．5．3 优化方案比选

3．5．4 网络优化

3．6 BP神经网络函数

3．6．1 MATLAB工具箱函数

3．6．2 构建BP网络

3．6．3 BP网络的传递函数

3．6．4 BP网络学习函数

3．6．5 BP网络误差分析函数

3．7 BP优化网络模型的建立

3．7．1 网络信息容量与训练样本数

3．7．2 数据的归一化处理

3．7．3 输入层和中间层的设计

3．7．4 模型的建立

4 兰新高铁柳园段路基沉降预测

4．1 工程概况

4．2 路基施工工艺

4．2．1 施工准备

4．2．2 施工过程

4．2．3 相关检测

4．3 沉降观测方案及方法

4．4 样本训练

4．4．1 BP网络的初始化

4．4．2 BP网络训练

4．4．3 网络测试

4．5 沉降预测

4．6 预测结果分析

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果