快速法载荷试验数据处理的研究

摘要

快速法载荷试验是静载荷试验的一种特殊方式，相对于慢速法而言，快速法的试验时间大为缩短，可以用相对较短的时间、较少的投入获得满足工程要求的结果和较高的技术经济效益，所以具有较高的推广价值。特别是对于一些试验点多、工期要求紧的工程来说，快速法载荷试验的意义更大。 快速法载荷试验中，所施加的每一级荷载只持续固定的时间便施加下一级荷载，并不能保证在该段时间内沉降达到相对稳定。故直接由记录观测资料来绘制的P-S曲线不能准确地反映地基土特性。因此，要得到正确的试验结果，就必须对沉降观测数据进行一系列的修正处理，才能推算出正确的沉降量，从而对地基做出正确的评价。 本论文分别对快速法载荷试验数据处理的时间对数法、灰色预测法、人工神经网络法的理论、计算过程、预测效果进行了研究。主要工作和结论如下：1.结合实际工程进行了多台快速载荷试验，取得了必要的试验数据；2.首次把时间对数法、灰色预测法、人工神经网络法放在一起讨论比较。结果表明三种数据处理方法对前面几级荷载的计算精度都很高。对后面几级荷载的计算有一定误差，但是三种方法的整体精度都能满足工程要求；3.时间对数法计算中，必须对残余沉降进行修正。通过时间对数法计算得到的结果往往都较慢速法偏小，最后一级荷载的沉降约偏小5％～10％；4.灰色系统理论在建立GM(1，1)模型的过程中充分开发利用了数据中的显信息和隐信息，对快速法载荷试验的各级t-s曲线及总体P-S曲线进行预测，方法合理，预测精度较高。灰色预测方法对于P-S曲线的外推预测，最好只进行2至3级；5.首次将人工神经网络方法用于快速法试验的计算预测，建立的BP模型完全适用于快速法载荷试验的数据处理，模型的中后期预测精度令人满意，相对误差都在10％之内，模型的预测曲线与稳定沉降曲线拟合度较好。 根据对三种方法的研究，用VB语言编制了快速法载荷试验数据处理的计算程序，可以在程序生成的友好界面中用三种不同的处理方法完成整个数据处理过程。程序能根据计算结果自动画出P-S曲线，使计算结果更加直观的表现出来，还能自动生成计算结果文件，便于保存。该计算程序使用方便，界面友好，能够直接应用于工程实践。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要工作

第2章快速法载荷试验

2.1静载荷试验概述

2.2试验设备

2.2.1承压板

2.2.2加荷系统

2.2.3反力系统

2.2.4观测系统

2.3试验方法

2.3.1仪表标定和准备工作

2.3.2试坑开挖和平整

2.3.3试验设备的安装

2.3.4现场试验

2.4时间对数法在快速法载荷试验数据处理中的应用

2.4.1时间对数法原理

2.4.2配置回归方程

2.4.3达到沉降稳定所需要的时间

2.4.4参数αi、βi的确定

2.4.5各级荷载的残余沉降

2.4.6沉降观测读数的修正

2.4.7各级荷载作用下的稳定沉降量

2.5工程实例

2.5.1计算第一级荷载的沉降

2.5.2计算第二级荷载的沉降

2.5.3计算其他级荷载的沉降

2.5.4残余沉降对于计算的影响

2.6本章小结

第3章灰色系统理论

3.1灰色系统概述

3.1.1灰概念

3.1.2灰性的表现

3.1.3灰色理论的内容

3.1.4灰色系统的特征与应用

3.1.5灰色系统理论的两条基本原理

3.1.6灰色系统理论的应用

3.2灰色模型

3.2.1基本理论

3.2.2数据处理

3.3 GM(1，1)模型

3.3.1灰色微分方程

3.3.2模型精度检验

3.3.3模型精度优化

3.4 t-s曲线的灰色模型

3.4.1 t-s曲线灰色模型的建立

3.4.2工程实例分析

3.4.3关于残余沉降

3.5 P-S曲线的灰色模型

3.5.1 P-S曲线灰色模型的建立

3.5.2等维灰数递补GM(1，1)模型

3.5.3工程实例分析

3.6本章小结

第4章人工神经网络

4.1人工神经网络概述

4.1.1人工神经网络理论的研究历史

4.1.2人工神经元模型

4.1.3人工神经网络与传统计算方法的比较

4.1.4人工神经网络在岩土工程中的应用

4.2 BP神经网络模型

4.2.1 BP网络概述

4.2.2 BP网络结构

4.2.3 BP网络算法流程

4.2.4 BP神经网络模型算法

4.2.5 BP算法的不足及改进

4.3快速法数据处理中的BP网络设计

4.3.1工程实例

4.3.2学习样本的建立

4.3.3预测样本的建立

4.3.4 BP网络模型层数的选择

4.3.5初始权值的选取

4.3.6学习样本数量的选择

4.3.7 BP网络各层神经元个数

4.3.8学习效率ε

4.3.9动量因子η

4.3.10最大学习次数和最大允许误差

4.4快速法数据处理中的BP网络应用

4.5本章小结

第5章三种数据处理方法的对比研究

5.1工程实例

5.1.1试验方法

5.1.2数据处理

5.2计算结果的研究

5.3基于VB6.0的数据处理系统的开发

5.3.1 VB6.0简介

5.3.2程序说明

5.3.3程序流程图

5.3.4程序运行界面图片

5.4本章小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2有待研究的问题

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致 谢