软土地基沉降监测回归分析数学模型的比较VIP免费

2002年第3期云南水电技术总第140期软土地基沉降监测回归分析数学模型的比较赵志勇(国家电力公司昆明勘测设计研究院，云南昆明650061)摘要：由于软土地基的复杂性，沉降理论计算很难符合实际情况，本文结合滇池疏浚治理工程，在软土地基通过实测沉降资料，选择不同数学模型对其回归分析计算。希望得出适合于类似工程的软土地基沉降回归计算公式，对滇池疏浚治理后续疏浚工程起到优化设计、指导施工和安全预报的作用。关键词：软土；回归分析；安全监测1概述在软土地基上建造结构物，必然要引起地基土的压缩变形，由荷载作用产生的压缩变形称为地基的沉降。沉降量在结构物的设计、安全运行等方面的重要性是不言而喻的，然而要准确地求解结构物的沉降量，从根本上说，是要解决上部结构、基础与地基共同作用和土体应力一应变关系，这类课题由于研究对象的复杂性，迄今为止还未能取得令人满意的研究成果。虽然目前随着电子计算机的发展，对土的非线性应力一应变关系的研究已进一步深入，已提出一些较为著名的模型如DLu1can-ChangE-V模型、黄文熙模型等，但要想找一种数学模型来全面、正确地表达软土的应力—应变的复杂关系，其难度是相当高的。在解决实际问题时，对一些重要的工程一般需要开展地基沉降及附加应力的现场监测，为分析结构物的安全性能或采取加固措施提供可靠的技术数据。本文根据电磁沉降仪在滇池底泥疏浚工程中的实测沉降数据，利用不同的回归计算模型，对计算所得最终沉降量、实测沉降量、相关指数和剩余标准差等指标进行比较，希望得出一种比较切合本工程实际的计算模型，对滇池疏浚治理后续疏浚工程起到优化设计、指导施工和安全预报的作用。2常用模型简介在资料可信的前提下，回归分析中影响分析质量的首要因素是：数学模型是否适当。常用的沉降模型有以下几种类型：对数函数、幂函数、指数函数、双曲线函数等。其中某一函数类型又包含多种经验表达式。根据大量的实测资料和文献[1]，软土地基沉降基本特性为：施工期和竣工初期，沉降速率较快，其时间一沉降过程曲线是一条向下凹的曲线(一般沉降量取向下为正)，最后将趋近于一收稿El期：2OO2—05—08作者简介：赵志勇(1976一)，男，四川万源人，助理工程师，主要从事水利水电工程监测设计工作。5l维普资讯http://www.cqvip.com条水平渐近线。据上述可以判定，对数函数和幂函数(幂大于0)因不具有渐近线，故不予以择用。根据对滇池疏浚的试验和现场实测资料的分析比较，选择双曲线函数和指数函数对实测资料进行回归计算。3计算公式3．1双曲线公式认为实测的沉降与时间的关系接近双曲线。其表达式为：．sts⋯⋯⋯⋯(1)其中：S一待求的最终沉降量；o一待定的经验系数；￡一堆载期某一时刻；3．2指数曲线公式认为实测的沉降与时间的关系接近指数曲线，其表达式为：S。=S×exp(a／t)⋯⋯⋯(2)式中参数意义同上。4计算成果表1为本次现场实测资料的典型测孔(埋设后从未被破坏，且埋设地段地质条件较差，变形较大的观测孔)的回归计算值；表2为相同历时实测值和回归计算值的比较的结st一时间t时的实测沉降量果。表1典型测孔观测资料回归计算值表2相同历时实测值和回归计算值的比较从表1中可看出，采用双曲线模型回归的最终沉降量较采用指数曲线模型推算的最终沉降量大；从表2中可看出采用指数曲线52模型更接近实测沉降量。采用两种计算公式相关指数基本大于0．95，但指数曲线的相关指数较双曲线略大、维普资讯http://www.cqvip.com剩余标准差更小，表明两种回归模型虽都能满足沉降计算的要求，指数曲线似乎更优。但根据文献[3]，双曲线模型公式推算值为指数曲线模型公式的1．1～1．3倍，本文双曲线推算的最终沉降值为指数曲线的1．o31．19倍。指数曲线在历时越长推算值越接近实际值，但鉴于软土的次固结沉降时间延伸很长，而利用推算的沉降曲线历时一般不会很长，为留有余地，故采用双曲线，但指数曲线经验公式也有其优点，当实测沉降曲线历时很长，推算时越接近实际。故本文认为两种模型均可得到可信的值，可根据实测资料的历时长短适当选用。典型测孔实测资料和回归理论曲线见图l，从曲线图中可看出：实测曲线和回归理论曲线...