公路工程評職范文淺析路基沉降預(yù)測模型

　　摘要：本文運用灰色理論，對一級公路路基工后沉降數(shù)據(jù)，建立GM(1，1)預(yù)測模型，通過對模型預(yù)測結(jié)果進行分析，可得實測值與預(yù)測值的最大殘差為0.135mm,最大相對誤差為1.709%，線性相關(guān)系數(shù)為0.9999，說明模型預(yù)測值與實測值非常接近，模型預(yù)測效果較好、精度較高，能夠較好的用于路基工后沉降預(yù)測。

　　關(guān)鍵詞：路基,灰色理論,GM(1,1)模型,沉降預(yù)測,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，對路面的使用性能有重要影響。路基及其下地基，在自重和車輛荷載作用下會產(chǎn)生變形，如地基軟弱填土過分疏松或潮濕，所產(chǎn)生的沉降或固結(jié)、不均勻變形，會導(dǎo)致路面出現(xiàn)過量的變形和應(yīng)力增大，促使路面過早破壞并影響行車舒適性。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)、延長道路使用壽命。

　　為了控制路基、地基的變形量，對軟土地基路堤、高填方路基，在設(shè)計時應(yīng)進行沉降計算、穩(wěn)定度驗算及制定相應(yīng)的處治方法;在施工中要對路基沉降和側(cè)向位移進行監(jiān)測，待路基沉降穩(wěn)定后方可進行路面鋪筑。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)定觀測時間也長短不一，最短觀測期為6個月[1] 。

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

　　2 灰色理論及其預(yù)測模型

　　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)立的一門新興學(xué)科，發(fā)展至今主要研究內(nèi)容有灰色關(guān)聯(lián)分析、灰色建模、灰色決策、灰色預(yù)測和灰色控制等[2]。把信息完全已知的系統(tǒng)稱為“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)理論把任何隨機過程都看成灰色過程，通過對部分已知信息的研究、分析，找出灰色系統(tǒng)的運動規(guī)律，以實現(xiàn)對系統(tǒng)進行有效控制。

　　2.2灰色預(yù)測模型

　　灰色預(yù)測模型的類型很多，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個因素的模型，具體建模過程如下：

　　(1)選定原始數(shù)列： (2)對以上數(shù)列進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)對上式做一次累減還原, 得 的預(yù)測值:

　　2、模型精度檢驗

　　建立的GM(1,1)模型為了評定預(yù)測的可信度，要對模型精度進行檢驗，檢驗合格后方可用于預(yù)測，檢驗指標(biāo)主要有后驗差檢驗和小誤差概率檢驗。

　　根據(jù)求得的C值及p值，按下表進行模型精度檢驗，評定模型等級。

　　由表1可見，C值越小，p值越大，說明模型預(yù)測精度越高，預(yù)測越準(zhǔn)確。

　　3 路基沉降灰色預(yù)測模型

　　本文對河北省某一級公路軟土地基路堤工后沉降觀測數(shù)據(jù)進行預(yù)測，沉降觀測起始時間從路基加載達到設(shè)計要求時開始算起，觀測時間間隔為30天，觀測數(shù)據(jù)如下表：

　　現(xiàn)以前7組觀測數(shù)據(jù)為原始數(shù)列建立預(yù)測模型，用后2組數(shù)據(jù)對模型進行精度檢驗，以確定模型的適用性。

　　3.1模型建立

　　由計算的C值和p值，查表可得此模型精度等級為一級，預(yù)測效果較好。

　　根據(jù)預(yù)測模型，預(yù)測后續(xù)2個月的沉降量，其預(yù)測值與沉降值相對誤差小，說明模型預(yù)測效果較好，精度較高。將用模型預(yù)測的9個月沉降量與實測數(shù)據(jù)進行比較，列表如下：

　　由表可知，路基沉降量實測值與GM(1，1)模型預(yù)測值最大殘差為0.135mm,最大相對誤差為1.709%，線性相關(guān)系數(shù)為0.9999，說明預(yù)測值與實測值非常接近,該預(yù)測模型能準(zhǔn)確反映沉降量的發(fā)展趨勢，預(yù)測效果較好、精度較高。即模型預(yù)測值趨向于最大值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)定一級公路一般路段的允許工后沉降要求;根據(jù)沉降量實測數(shù)據(jù)知后2個月沉降量不超過5mm/月，達到了規(guī)范[1]規(guī)定在軟土地基路基上進行路面施工的要求，由此可以確定路面的施工日期為第9個月末。依據(jù)GM(1，1)模型預(yù)測，可以預(yù)測后2個月沉降量不超過5mm/月，因此施工單位在第7個月末即可提前安排路面施工計劃，做好路面施工準(zhǔn)備，待第9個月末沉降觀測結(jié)束，便可立即進行路面施工。

　　4 結(jié)語

　　通過上面的分析表明，GM(1，1) 模型預(yù)測精度較高，能夠較好的用于路基工后沉降預(yù)測。根據(jù)該預(yù)測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劃，做好路面施工準(zhǔn)備工作，待路基實測沉降量達到規(guī)范要求后，便可立即進行路面施工，而不必等到最終沉降觀測結(jié)束后再進行路面施工準(zhǔn)備，從而縮短了工期，降低了工程造價。

　　參考文獻：

　　[1] JTG D30-2004.《公路路基設(shè)計規(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] 王國曉,安景峰,陳榮生.灰色理論在路面使用性能預(yù)測中的應(yīng)用. 公路交通科技.2002.6.

　　[4] 鄧聚龍.灰色預(yù)測與決策.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.