深基坑紧邻环境的监测信息智能识别及预测方法研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:df0225
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着城市的发展,城市土地资源日渐紧张。为了更加有效的利用土地资源,高层、超高层建筑日益增多,建筑深基坑也向更大更深的方向发展。这些城市中的深基坑工程周边环境往往很复杂,常存在许多既有的建筑及构筑物,比如高层建筑、城市道路、高架桥、隧道、地铁站和市政管线等。由于这些既有建筑和构筑物的存在,城市中的深基坑施工面临许多不利因素和安全风险。同时,近年来,自动化监测技术的快速发展使得深基坑的监测信息具有更好的全面性和时效性。因此,如何充分利用深基坑紧邻环境的监测信息实现紧邻安全的预测和控制具有深远的意义。本文在深基坑紧邻环境监测信息智能识别和预测方法方面进行了一系列研究,并依托上海徐家汇项目深基坑工程进行了工程实例验证。
  智能识别的研究包括信息缺失异常处理、信息聚类与统计分析。本文整理并分析了现有的缺失数据与异常数据处理方法,对比了现有处理方法的原理、优缺点和适用范围,然后针对深基坑紧邻环境监测数据时间跨度长、变化范围大,紧邻测点信息相近等特点,结合多种传统方法提出了适用于深基坑紧邻环境的缺失数据和异常数据综合处理方法,能达到更高的处理效率和准确度。在此基础上,提出了基于高斯混合聚类的监测信息聚类方法,根据测点的位置、监测值变化趋势等特征对监测点进行聚类运算,并通过工程经验初选核心测点实现了算法改进,优化了结果并提高了59.6%的计算效率。在每个聚类中选取代表性测点,统计各聚类的概率参数,从而实现监测信息的筛选和精简。通过信息智能识别的结果掌握深基坑紧邻环境的整体情况,为高效预测奠定了基础。
  通过监测信息智能识别得到聚类代表性测点与概率参数后,基于长短时记忆神经网络(Long short-term memory,LSTM)对其进行了预测。建立深基坑紧邻环境长短时记忆神经网络预测模型,应用训练集进行模型训练,采用随机搜索法基于验证集对不同模型进行超参数选优,然后基于最优模型对测试集进行直接预测,得到了较准确的预测效果,对隧道垂直位移监测数据的聚类7的代表性测点和概率参数预测误差RMSE分别达到了0.3294和0.2987,验证了该模型的有效性。在此基础上利用实测数据开展更新预测,更新预测对代表性测点和聚类概率参数的预测误差分别下降了56.0%与74.5%。
  最后将所提出的智能识别和预测方法应用于上海徐家汇项目深基坑工程,对隧道结构位移、围护结构位移、坑外地表沉降和地下水等深基坑紧邻环境要素进行了工程应用,验证了本文研究内容在深基坑紧邻环境研究领域的适用性。
其他文献
近年来,结构健康监测概念及相关技术在土木工程领域普及和发展,为桥梁病害预防和监控带来较大帮助。健康监测技术在我国方兴未艾,具有代表性和广泛性的是基于加速度计的动态诊断技术,这类技术预想结构损伤会影响频率、模态、频响函数等动力参数,然而这些指标太过宏观而对局部损伤并不敏感;作为补充的静态诊断技术主要使用应变计、位移计等点式传感器,这类传感器覆盖范围小,对于混凝土结构的适用性差。长标距光纤类应变传感器
学位
植筋连接是一种新型的节点连接形式,具有强度高、刚度大、外观佳的优点。同时,由于筋材置于构件内部,从而具有一定的防火、防腐蚀能力。本文首先通过对胶合竹单杆植筋试件进行对拉试验研究了边距、胶层厚度、螺杆直径以及植入深度对胶合竹单杆植筋连接破坏模式、抗拔强度以及变形性能的影响,并通过对螺杆内贴应变片的胶合竹单杆植筋试件进行对拉试验分析了上述几何因素对胶合竹-胶黏剂界面粘结应力分布规律的影响。然后,在试验
学位
斜拉桥整体刚度高、抗风性能较好,结合其在经济、外型等诸方面的优点,已逐渐成为中大跨桥梁的主力桥型。斜拉索是斜拉桥的主要承力构件,对桥梁的整体稳定性和安全起着至关重要的作用。斜拉索在长期服役过程中,一方面在外部雨水等环境下 PE外套开裂,导致雨水进入外套内部与钢索发生电化学腐蚀;另一方面,在船撞、阻尼器脱落等突发事件下,索力会发生较大突变,在车辆、风等动力荷载作用下,索力较为平稳,但长期状况下易发生
学位
球形开孔泡沫铝/聚氨酯(Spherical Cell Aluminum Foam/Polyurethane,SCAF/PU)复合材料是一种兼具阻尼和刚度一体的新型高阻尼材料。为了探索 SCAF/PU 复合材料应用于土木工程结构减震控制领域的可靠形式和有效性,本文研制了两种不同耗能机制、各具性能优势的 SCAF/PU 复合材料阻尼器。围绕该类阻尼器的力学性能与减震应用,在 SCAF/PU 复合材料阻
学位
随着我国城市化水平不断地提高,为缓解交通压力各大城市相继建设了以地铁网络为动脉的城市地下交通系统,而地铁车站、地下商场等地下结构的存在会改变上部建筑原本的受力性能,在地震灾害作用下会造成比预期更加严重的损坏。因此,在进行上部建筑地震响应分析时考虑地下结构影响的是十分必要的。但地下结构和软土地基对上部结构地震响应的影响需根据具体的地震动特性、地基条件和上部结构形式等因素而定,在结构的抗震设计中很难正
学位
村镇砌体结构缺乏严格的抗震设计,且从砌块成型、砂浆制作到整体施工过程都比较粗糙。加上经济条件、技术条件相对落后,容易产生各种各样的材料随机性,从而影响结构的抗震性能,甚至进一步地影响到对砌体结构性能的有效评估。本文通过数值模拟,考虑弹性模量E、受拉强度ft、受压强度fm这三种砌体材料随机性,考察其村镇砌体结构抗震性能的影响作用。本文主要研究内容和成果如下:  (1)建立基于MARC有限元软件平台的
学位
AutoCAD 是目前不规则建筑模型建立的主要渠道,其强大的图形处理功能为复杂模型的建立提供支持。但随着模型复杂度的提升,建模时间不断增加。同时对于模型质量控制的相关研究甚少,较差的模型质量容易导致计算结果失真或计算不收敛。为此,本文从模型质量控制及建模效率提升两方面入手,主要研究内容包括:  1、根据建模特性对建筑分类,基于各类建筑的建模过程总结了传统建模方法的局限性。不规则建筑模型控制点数量多
砖砌体结构房屋目前在我国分布仍然面广量大。由于存在强度不足、抗震性能差等问题,砖砌体结构一直是土木工程加固领域的研究热点。钢板带-砖砌体组合加固技术(通过螺栓连接)是一种行之有效的办法,且具有施工便捷、价格低廉、可逆性好等优点。此外,在竖向钢板带中施加预压应力还可以使钢板带提前参与工作。长期以来,各国学者针对钢板带-砖砌体组合构件的相关研究偏重于整体的宏观分析,只是给出了荷载或变形等技术参数提升的
软钢作为一种塑性好、滞回性能好、受外界环境影响小的钢材,可以用来制作成优良的结构耗能减振阻尼器。普通剪力墙因结构整体自重较大、抗侧刚度较大而引起较大的地震作用,特别是低矮剪力墙在地震作用下易发生延性较差的脆性剪切破坏。通过在剪力墙上开设竖缝并在竖缝处设置软钢阻尼器,可以将墙体的破坏特征转化为延性较好的弯曲破坏模式,软钢阻尼器与剪力墙可共同承担地震作用、共同储存和耗散地震能量,从而减轻主体结构的破坏
学位
目前传统钢桁架桥暴露出耐腐蚀性能差和耐久性不足等问题。FRP型材具有轻质高强,耐腐蚀性好,耐久性好等诸多材料优势,是实现结构轻量化、长寿命、耐腐蚀的理想材料。在众多FRP型材中,BFRP型材是一种绿色无污染的材料,综合性能表现良好,其综合性价比更优,具有广阔的应用前景。从力学表现看,BFRP型材的单向拉压性能好,而桁架结构的受力特点是主要承受轴向荷载,因此将BFRP型材的材料优势和桁架结构的结构特
学位