留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

黄土沟壑区湿软路基沉降预测模型

彭小云 叶万军 折学森 赵娟 刘钊

彭小云, 叶万军, 折学森, 赵娟, 刘钊. 黄土沟壑区湿软路基沉降预测模型[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(2): 70-75.
引用本文: 彭小云, 叶万军, 折学森, 赵娟, 刘钊. 黄土沟壑区湿软路基沉降预测模型[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(2): 70-75.
Peng Xiao-yun, Ye Wan-jun, She Xue-sen, Zhao Juan, Liu Zhao. Settlement prediction model of wettest-soft loess subgrade in ravine regions[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(2): 70-75.
Citation: Peng Xiao-yun, Ye Wan-jun, She Xue-sen, Zhao Juan, Liu Zhao. Settlement prediction model of wettest-soft loess subgrade in ravine regions[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(2): 70-75.

黄土沟壑区湿软路基沉降预测模型

基金项目: 

陕西省交通科技项目 03-18K

详细信息
    作者简介:

    彭小云(1975-), 女, 山西长治人, 武警工程学院讲师, 长安大学工学博士研究生, 从事岩土工程研究

    折学森(1956-), 男, 陕西绥德人, 长安大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U416.169

Settlement prediction model of wettest-soft loess subgrade in ravine regions

More Information
    Author Bio:

    Peng Xiao-yun(1975-), female, lecturer, doctoral student, +86-29-84563471, pengxygong@163.com

    She Xue-sen(1956-), male, PhD, professor, +86-29-82334839, shexuesen@sina.com

  • 摘要: 为合理考虑路基沉降预测时诸多影响因素的不确定性与随机性, 提出基于神经网络范例推理的路基沉降预测模型。以同类工程的成功经验为基础, 建立了基于神经网络的沉降范例检索模型, 在范例相似度计算中, 引入归一化效用函数, 通过神经网络的学习, 建立当前沉降范例与沉降源范例之间的相似关系, 最终实现当前沉降范例的沉降预测。对黄土沟壑区湿软路基沉降预测结果表明, 该模型具有较高的预测准确性, 预测值与实测值绝对误差小于10%。

     

  • 图  1  网络结构

    Figure  1.  Neural network

    图  2  误差曲线

    Figure  2.  Error curve

    表  1  沉降范例实例及其最终沉降

    Table  1.   Practical cases and their final settlements

    范例 湿软黄土厚度/m 软土压缩模量/MPa 路堤顶面宽度/m 路堤填土高度/m 施工工期/月 竣工时沉降量/cm 最终沉降量/cm
    CB1 3.2 3.8 28.0 5.79 3.0 17.0 23.0
    CB2 5.0 2.6 28.0 3.80 3.0 75.0 92.0
    CB3 2.0 1.7 28.0 4.16 3.0 120.0 140.0
    CB4 5.7 2.7 28.0 6.18 1.5 161.0 185.2
    CB5 3.6 4.8 28.0 7.40 3.5 90.0 119.1
    CB6 3.8 4.6 28.0 4.40 1.5 120.0 149.3
    CB7 2.5 1.9 28.0 3.70 3.2 84.0 115.0
    CB8 4.1 2.4 21.5 5.83 3.0 35.0 63.0
    CB9 1.8 2.7 21.5 5.10 2.5 44.0 52.0
    CB10 3.2 4.7 21.5 4.30 3.0 20.0 33.0
    CB11 2.0 1.6 21.5 2.50 2.4 57.5 84.2
    CB12 3.0 1.3 21.5 5.00 3.2 27.0 34.5
    CB13 3.2 1.9 21.5 6.10 3.5 25.0 28.5
    CB14 4.5 2.9 21.5 7.10 4.0 90.0 107.0
    CB15 4.5 3.5 26.0 7.40 2.0 102.0 144.9
    CB16 3.4 2.0 26.0 5.80 3.0 31.0 45.0
    CB17 3.0 6.9 26.0 4.40 3.0 92.0 108.0
    CB18 3.2 4.8 26.0 3.30 2.0 10.0 59.0
    CB19 4.2 4.0 26.0 3.10 2.5 25.0 47.0
    CB20 5.0 8.3 26.0 3.40 3.3 10.0 49.1
    CB21 4.8 6.0 26.0 4.79 2.4 5.0 19.0
    CT1 2.9 5.4 24.5 5.17 3.0 38.0 41.7
    CT2 2.7 7.5 24.5 6.78 3.4 15.0 20.5
    CT3 2.6 6.2 24.5 6.40 2.0 23.0 58.1
    CT4 7.0 4.1 24.5 13.24 3.5 81.0 122.4
    CT5 4.3 3.8 24.5 9.75 2.0 73.0 88.3
    CT6 2.0 6.4 24.5 6.16 3.0 28.0 31.9
    CT7 1.3 1.9 24.5 5.58 3.5 42.0 52.7
    下载: 导出CSV

    表  2  相似度序列

    Table  2.   List of similarity

    加权聚类方法计算的目标范例与源范例间的相似度 神经网络方法仿真的目标范例与源范例间的相似度
    CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 CT7 CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 CT7
    CB1 -0.078 8 -0.000 4 -0.016 1 -0.036 2 -0.073 0 -0.065 9 -0.112 0 -0.083 2 -0.000 4 -0.019 7 -0.020 5 -0.016 2 -0.068 1 -0.118 2
    CB2 0.047 9 0.131 9 0.110 6 0.090 5 -0.030 1 0.060 8 0.014 8 0.054 7 0.104 9 0.148 5 0.087 5 -0.014 5 0.100 5 0.037 6
    CB3 0.133 9 0.217 9 0.196 6 0.176 5 0.139 7 0.146 8 0.100 8 0.144 0 0.237 1 0.179 9 0.116 0 0.142 4 0.155 4 0.099 4
    CB4 0.099 0 0.182 9 0.161 7 0.141 5 0.104 8 0.111 9 0.065 8 0.103 1 0.152 1 0.178 0 0.105 3 0.093 7 0.160 3 0.091 4
    CB5 0.062 5 0.146 5 0.125 2 0.002 4 0.068 3 0.075 4 0.029 3 0.066 5 0.167 9 0.136 9 0.007 8 0.021 8 0.087 1 0.033 2
    CB6 0.106 5 0.190 5 0.169 2 0.149 1 0.112 3 0.119 4 0.073 4 0.132 2 0.130 6 0.162 9 0.121 4 0.138 1 0.148 9 0.094 2
    CB7 0.100 1 0.184 0 0.162 8 0.142 6 0.105 9 0.113 0 0.066 9 0.081 9 0.175 7 0.143 4 0.089 1 0.107 6 0.110 4 0.041 4
    CB8 -0.068 9 0.015 1 -0.006 2 -0.026 3 -0.063 1 -0.056 0 -0.102 0 -0.055 3 -0.057 4 -0.002 4 -0.020 5 -0.052 2 -0.077 9 -0.093 8
    CB9 -0.055 0 0.108 3 0.087 0 0.066 9 0.053 7 0.037 2 0.008 6 -0.080 3 0.130 6 0.089 7 0.023 1 -0.022 6 -0.040 0 0.003 1
    CB10 -0.073 1 0.010 8 -0.010 4 -0.030 6 -0.067 3 -0.032 1 -0.106 3 -0.059 1 -0.016 5 -0.007 7 -0.077 6 -0.101 1 -0.033 8 -0.077 1
    CB11 0.073 4 0.157 3 0.136 0 0.115 9 0.079 2 0.086 2 0.040 2 0.052 8 0.141 3 0.109 9 0.080 9 -0.054 4 0.083 7 -0.025 9
    CB12 -0.083 5 0.005 2 -0.020 9 -0.041 0 -0.077 7 -0.070 7 -0.116 7 -0.060 2 0.004 0 -0.009 2 -0.068 1 -0.083 2 -0.133 0 -0.081 1
    CB13 -0.092 4 -0.008 5 -0.029 7 -0.049 9 -0.086 6 -0.079 5 -0.125 6 -0.091 4 -0.005 7 -0.037 3 -0.096 9 -0.107 7 -0.152 9 -0.101 4
    CB14 0.041 8 0.125 7 0.104 5 0.084 3 0.047 6 0.054 7 -0.008 9 0.073 7 0.104 2 0.118 9 0.068 9 -0.078 9 0.088 3 -0.005 1
    CB15 0.053 2 0.137 1 0.115 8 0.095 7 0.059 0 0.066 0 0.020 0 0.078 1 0.114 3 0.116 1 0.082 3 -0.036 7 0.100 2 0.041 6
    CB16 -0.024 3 0.028 9 0.007 6 -0.012 5 -0.049 2 -0.042 2 -0.088 2 -0.018 1 0.013 3 0.003 3 -0.046 8 -0.058 0 -0.072 5 -0.065 9
    CB17 0.102 7 0.186 7 0.165 4 0.145 3 0.108 5 0.115 6 0.069 6 0.113 8 0.132 7 0.164 3 0.120 0 0.095 9 0.136 8 0.077 1
    CB18 -0.097 7 -0.013 7 -0.035 0 -0.055 1 -0.091 9 -0.084 8 -0.130 8 -0.059 6 -0.051 9 -0.027 8 -0.056 8 -0.070 6 -0.087 4 -0.077 6
    CB19 -0.045 0 0.039 0 0.017 7 0.105 1 -0.039 2 -0.060 2 -0.078 2 -0.057 4 0.018 2 0.052 3 -0.136 4 -0.054 6 -0.072 8 -0.042 5
    CB20 -0.117 0 -0.033 0 -0.054 3 -0.074 4 -0.111 2 -0.104 1 -0.150 2 -0.094 3 -0.066 3 -0.014 8 -0.076 0 -0.105 0 -0.109 2 -0.167 4
    CB21 -0.177 8 -0.093 8 -0.115 1 -0.135 2 -0.172 0 -0.164 9 -0.211 0 -0.145 4 -0.090 2 -0.092 8 -0.133 5 -0.176 0 -0.134 6 -0.200 5
    下载: 导出CSV

    表  3  最佳源范例及沉降预测结果

    Table  3.   Best base cases and settlement prediction result

    目标范例 最佳源范例 二者相似度 沉降误差 沉降误差百分比/%
    序号 沉降/cm 序号 沉降/cm 加权聚类方法 神经网络仿真
    CT1 41.7 CB16 45.0 -0.024 3 -0.018 1 -3.3 7.9
    CT2 10.5 CB1 13.0 -0.000 4 -0.000 4 -2.5 23.8
    CT3 58.1 CB8 63.0 -0.006 2 -0.002 4 -4.9 8.4
    CT4 122.4 CB5 119.1 0.002 4 0.007 8 3.3 2.7
    CT5 88.3 CB2 92.0 -0.030 1 -0.014 5 -3.7 4.2
    CT6 31.9 CB10 33.0 -0.032 1 -0.033 8 -1.1 3.5
    CT7 52.7 CB9 52.0 0.008 6 0.003 1 0.7 1.3
    下载: 导出CSV
  • [1] 冯仲仁, 陈向阳, 鄢恒珍. 基于范例推理的公路软基处理方案决策模型[J]. 岩土力学, 2004, 25(11): 1 779-1 781. doi: 10.3969/j.issn.1000-7598.2004.11.021

    Feng Zhong-ren, Chen Xiang-yang, Yan Heng-zhen. Decision model of soft ground improvement of expressways using case-based reasoning[J]. Rock and Soil Mechanics, 2004, 25(11): 1 779-1 781. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1000-7598.2004.11.021
    [2] 刘沐宇, 朱瑞庚. 基于模糊相似优先的边坡稳定性评价范例推理方法[J]. 岩石力学与工程学报, 2002, 21(8): 1 188-1 193. doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2002.08.017

    Liu Mu-yu, Zhu Rui-geng. Acase-based reasoning approachto slope stability evaluation based on fuzzy analogy preferred ratio[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2002, 21(8): 1 188-1 193. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2002.08.017
    [3] 王东耀, 折学森, 叶万军, 等. 高速公路软基沉降预测的范例推理方法[J]. 长安大学学报: 自然科学版, 2006, 26(1): 20-24. doi: 10.3321/j.issn:1671-8879.2006.01.005

    Wang Dong-yao, She Xue-sen, Ye Wan-jun, et al. Case-based reasoning approach to settlement of expressway on soft foundation[J]. Journal of Chang'an University: Natural Science Edition, 2006, 26(1): 20-24. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-8879.2006.01.005
    [4] 倪志伟, 贾瑞玉, 李龙澍. 基于神经网络的范例推理[J]. 微机发展, 2001, 11(5): 3-7. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WJFZ200105001.htm

    Ni Zhi-wei, Jia Rui-yu, Li Long-shu. Case-based reasoning based on neural network[J]. Microcomputer Development, 2001, 11(5): 3-7. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WJFZ200105001.htm
    [5] 刘萌成, 黄晓明, 陶向华. 桥台后高填方路堤工后沉降影响因素分析[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(3): 36-41. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2005.03.008

    Liu Meng-cheng, Huang Xiao-ming, Tao Xiang-hua. Influence factors on post construction settlement of high backfill sadjacent to abut ment[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(3): 36-41. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2005.03.008
    [6] 张慧梅, 李云鹏, 毛成. 人工神经网络在软土地基路基沉降预测中的应用[J]. 长安大学学报: 自然科学版, 2002, 22(4): 20-22. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XAGL200204005.htm

    Zhang Hui-mei, Li Yun-peng, Mao Cheng. Settlement prediction of roadbed in soft ground using artificial neural networks[J]. Journal of Chang'an University: Natural Science Edition, 2002, 22(4): 20-22. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XAGL200204005.htm
    [7] Sah N K, Sheorey P R, Upadhyaya L N. Maximum likeli-hood estimation of slope stability[J]. International Journal of Rock Mechanics Mining Science & Chanics Abstract, 1994, 31(1): 47-53.
    [8] 夏元友, 李梅, 谢全敏. 基于实例类比推理的边坡稳定性评价方法[J]. 岩土力学, 2003, 24(Sup): 300-303. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX2003S2068.htm

    Xia Yuan-you, Li Mei, Xie Quan-min. A method of slopestability evaluation using case-based reasoning[J]. Rock and Soil Mechanics, 2003, 24(Sup): 300-303. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX2003S2068.htm
    [9] 刘保健, 支喜兰, 谢永利, 等. 公路工程中黄土湿陷性问题分析[J]. 中国公路学报, 2005, 18(4): 27-31. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL200504005.htm

    Liu Bao-jian, Zhi Xi-lan, Xie Yong-li, et al. Analysis of problems onloess hydrocompaction in highway engineering[J]. China Journal of Highway and Transport, 2005, 18(4): 27-31. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL200504005.htm
    [10] 长安大学, 陕西省高速公路建设集团公司. 高等级公路湿软性黄土路基稳定性及其防治研究[R]. 西安: 陕西省交通厅, 2001.
  • 加载中
图(2) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  214
  • HTML全文浏览量:  76
  • PDF下载量:  237
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2006-12-01
  • 刊出日期:  2007-04-25

目录

    /

    返回文章
    返回