基于协同降噪与IGWO-SVR的高填方路基沉降预测

高填方路基沉降影响山岭重丘区重载铁路运营安全。为克服实测沉降数据掺杂随机噪声、现有预测模型适用性差的不足,提出基于协同降噪算法与IGWO-SVR模型的沉降预测方法。运用互补集合经验模态分解法(CEEMD)与小波包变换法(WPT)对含噪沉降数据进行协同降噪处理;提出基于佳点集初始化均布、非线性收敛控制与自身历史最优记忆位置更新的改进灰狼优化(IGWO)算法,并结合支持向量回归模型(SVR),构建IGWO-SVR沉降预测模型。进一步地,利用大准铁路工点及现有文献研究成果,验证IGWO-SVR模型的优越性。结果表明：协同降噪法可有效消除原数据中噪声项的干扰波动;在小样本数据集上,IGWO-SVR模型较传统沉降预测模型与现有文献所述预测模型,具有更高的预测精度与稳定性。研究成果为重载铁路高填方路基沉降预测提供了新途径。     

基于变权重组合模型的路基沉降预测方法

通过监测数据的沉降预测分析,是解决当前高速铁路路基沉降计算精度不足的主要途径。由于采用常见的反S形成长曲线模型在路基沉降预测时,不能完全预测出沉降曲线的整个发展过程,本文提出了一种基于多种曲线变权重组合的沉降预测模型。该方法结合多种反S形成长曲线模型,赋予一个未知的权重系数,通过最小方差方法对权重系数进行求解,从而得到沉降预测公式。工程实例的计算结果表明:该方法具有较好的适应性和较高的精度,可以应用于高速铁路路基最终沉降量的预测。     

GM(1,1)模型与指数模型在基桩沉降预测中的应用

以某大型基桩的沉降预测为例,利用灰色系统理论的GM(1,1)与Aeax曲线模型进行基桩在外荷载作用下沉降量的预测。结果表明:两种模型对于呈指数变化规律的系统能获得较好的预测结果;两种模型对基桩累计沉降的预测符合工程实际,对各级荷载作用下的本级沉降预测不够合理。对两种模型关系的研究表明,两者有内在联系,都属指数曲线预测模型,且指数曲线Aeax预测模型比GM(1,1)模型应用起来更简单,方便。     

黄土路基工后沉降预测模型对比研究

工后沉降是造成路基沉降变形的主要原因,研究路基工后沉降的规律并预测最终沉降量对工程设计具有重要意义.利用兰武二线黄土路基工后沉降的长期观测数据,提出一种新的分析预测模型--似固结模型,并与泊松模型、指数模型、对数模型、双曲线模型的预测结果进行对比分析.结果表明:双曲线模型与似固结模型的误差平方和与预测曲线的误差均较小,能较好地反映黄土路基工后沉降的规律,两者相互印证,提高了工后沉降预测的可靠度.利用各种预测模型对不同测点工后沉降进行预测分析后的对比研究表明,似固结模型对黄土路基工后沉降的预测有较广泛的适用性,研究结论对于黄土地区铁路建设具有一定的借鉴意义.     

全站仪三维平差及大气折光分析

在桥梁定位、大坝监测等大型工程项目中 ,采用三维坐标法能够有效的提高施工进度。传统的三维平差方法是将平面系统与高程系统分开处理 ,此法实际上并不是真正的三维平差 ,没有考虑到垂直方向观测数据与水平方向观测数据之间的相关性。为克服传统方法的缺陷 ,本文以全站仪观测数据为对象研究了新的三维平差模型 ,并对大气折光影响进行了分析。     

工程平面控制网置平平差的方法研究

提出一种将秩亏自由网平差和三参数坐标转换相结合的平面控制网平差方法,其特点是在平差过程中控制网整体网形不因上级控制点点位的改变而变化。首先介绍秩亏自由网平差及其精度评定的原理,推导进行控制网三参数坐标转换及对置平后的控制网进行精度评定的数学模型。仿真计算结果证明了对传统边角控制网而言,置平平差较约束平差具有更强的抗原始数据误差的能力,是一种工程平面控制网平差的新方法。     

灰色GM（1，1）模型预测沉降的局限性分析

考虑现场沉降监测数据的不等时间间隔性及数据的不断更新性,建立了不等时距等维新息GM(1,1)沉降预测模型并研发了相应的预测程序RIID,将其应用于实际工程的沉降预测,验证了预测模型合理性和程序的可行性。分析了实测数据时间间隔和预测步数对GM(1,1)模型预测精度的影响。结果表明:数据时间间隔相差太大,将导致模型失真;GM(1,1)模型只能进行短期预测,若要预测未来较长时间内的沉降,必须有新增数据,这就使得该模型在实际工程中的应用受到限制。     

高速铁路CPⅢ水准网平差通用模型研究

CPⅢ水准网为高速铁路的施工、运营提供高精度的高程基准。现有的CPⅢ水准网数据采集方式主要有中视法、矩形法两大类,为提高现场实测效率,在矩形法基础上又衍生出X形法、Z形法等。目前,以高差为观测值的传统CPⅢ水准网平差模型主要适用于矩形法及其衍生型,而中视法由于高差为非独立观测值,使得传统模型使用理论上受到限制。为此,提出一种CPⅢ水准网平差通用模型,该模型以水准尺读数为观测值。平差时每测站引入一个参数合并一系列未知量和固定的系统误差,最后由高程平差值计算高差。通过现场实测数据的验证表明,该模型具有算法简单,数据利用率高等特点,且精度不低于传统CPⅢ水准网平差模型。由于该模型观测值不存在相关性,故可适用于现有各种CPⅢ水准网形。     

铁路工程车辆平砟机构设计优化

介绍了传统出口工程车辆平板式与三角式平砟机构,针对前者作业阻力大、流畅性差、稳定性差,后者整备时间长、效率低的不足,通过分析优化提出了一种新型的平砟机构设计方案,介绍了运用该新型平砟机构的铁路工程车辆试验情况等。     

高速铁路路基施工期沉降量的灰色预测模型及应用

为正确估算高速铁路无碴轨道路基施工期的沉降量,以京津客运专线工程为例,分别采用传统灰色预测模型和修正灰色预测模型对路基的沉降变形进行预测.研究结果表明:一方面,因为修正灰色预测模型对原始资料中已有信息的利用更加充分,所以,模型的精度更高;另一方面,修正灰色预测模型突破了传统灰色预测模型等间隔时序系统的限制,拓宽了模型在实际预测中的适用范围.因此.在实际应用中,推荐采用修正的非等时距灰色预测模型.     

哈大客运专线桥梁墩台沉降观测与预测

研究目的:以哈大客运专线运粮河特大桥墩台沉降观测为背景,介绍运粮河特大桥沉降观测的技术要求与观测方法;采用曲线拟合法综合分析了桥梁墩台的沉降变形趋势,运用灰色系统的新陈代谢GM(1,1)模型建立累积沉降的预测模型,来分析桥梁墩、台的沉降量,掌握其变形规律.研究结论:通过对哈大客运专线运量河特大桥墩台沉降观测数据进行的分析与评估,采用曲线拟合法分析其沉降变形趋势,运用灰色系统模型对桥梁墩台进行预测,得出以下结论:桥梁墩台的沉降已经渐渐趋于稳定,运用灰色系统的新陈代谢GM(1,1)模型建立累积沉降的预测模型,预测结果表明该模型精度较高,可以用于累积沉降的预测.     

基于实测沉降数据的路基沉降机理及其预测分析

对路基沉降机理进行较深入的分析,归纳对比各类沉降预测模型,根据组合预测的思想通过加权建立组合预测模型,并基于最小二乘法进行求解。通过实测数据的建模分析,发现S形曲线拟合优度明显更好;组合模型确实能有效利用每种模型的信息而使预测值更为精确,组合模型的建立方法是合理且能够应用的。基于一维固结的解析法计算的最终沉降值与预测值的比较表明预测方法是可行的。两种计算方法都能满足工程实际需要。     

基于改进型灰色理论模型的山区高速铁路路基沉降变形分析

线下工程工后沉降变形分析评估是高速铁路轨道工程铺设的必要条件和关键工序之一。以重庆至万州铁路为例,在有砟轨道铁路施工过程中,引入改进型灰色预测模型Np GM(1,1)和UQGM(1,1)进行沉降变形分析,相比于传统的预测方法,两种改进型的灰色预测模型在预报的稳定性和相关性上有显著提升。对于考虑到的9个测点,改进型灰色预测模型得到的相关性均大于0.97,明显优于传统模型(相关系数为0.8左右,个别站点超过0.9);改进型模型得到的S(t)/S(∞)均接近或者等于1,显著高于传统模型。结果适用于西南山区高速铁路沉降变形评估预报,可以为类似区域的铁路路基沉降预测提供参考。     

改进的分层总和法在铁路地基沉降中的应用

研究目的:高速铁路对控制沉降提出了很高的要求,而地基的沉降计算一直是工程实践中未能很好解决的问题。为准确计算地基的沉降量,在总结已有研究成果的基础上,利用室内压缩试验,提出割线模量法,然后利用Bussinesq解,来计算铁路地基最终沉降量,并验证该方法的可行性,为类似工程提供参考。研究结论:依据实际工程,通过传统分层总和法、割线模量法、扩散角法所计算的沉降结果与现场实际观测结果比较,发现割线模量法所得的结果与实际结果较接近,表明该方法相对于其他两种方法具有较高的精确性,更具有可行性。     

隧道围岩变形预测模型的优化与应用

为了克服回归分析法在隧道施工监测数据分析中预测模型的不足,利用多目标加权灰色局势决策法对回归模型的多个评价指标进行整合量化,得到综合效果测度和优选回归预测模型。基于已优选的回归模型与模糊自适应变权重组合预测法建立最优非线性组合预测模型,将组合模型与优选模型进行效果测度对比,并基于该算法编制"智能监测—模型优化—信息反馈"系统。结合麻栗垭隧道工程,对组合模型和单项模型进行分析,预测拱顶沉降值。研究结果表明:以残差与后验差为评判标准,实时构建的最优组合预测模型的平均相对误差绝对值为4%,方差为6.5,后验差比值为0.34,小误差概率为1,更能对隧道施工过程围岩变形进行有效的预测和反馈。     

基于蚁群算法的地铁盾构隧道长期沉降预测

在软土地区,投入运营的地铁盾构隧道会因各种原因产生对隧道结构内力、变形、接头防水以及隧道正常运营不利的纵向不均匀沉降。由于影响因素复杂,目前尚无可行的沉降预测模型。本文在对上海地铁1号线某区间沉降实测数据分析的基础上,采用具有较强鲁棒性、优良的分布式计算、易于与其他方法相结合等优点的蚁群算法,综合考虑各因素对沉降影响的整体效果,利用隧道实测的纵向累积沉降量、累积沉降差分别构造信息函数和启发函数,建立地铁盾构隧道长期沉降预测模型。预测结果表明,该方法不仅可行而且与实际量测数据吻合较好。     

运营高铁精测网复测线上CPⅡ更新判定指标研究

运营高铁精测网复测的核心与难点是线上CPⅡ的稳定性判定与正确更新。在研究分析高铁规范中CPⅡ复测更新指标的基础上,结合多条运营高铁线路复测工程经验,就相邻点间坐标差之差的相对精度易超限的问题,提出新的CPⅡ复测更新判定标准与指标。采用相邻点复测与原测方位角较差分析、CPⅢ自由网平差检核、F检验法,不同方法识别的不稳定点一致,从不同角度论证新的复测更新标准的合理性。理论和实践证明,新的CPⅡ复测更新指标不仅大大减少了点位更新率,且识别出的不稳定点更符合点位实际变动情况,可为相关规范的修订提供参考。     

两种预测模型在路基沉降预测中的对比分析

对最小方差模型和泊松模型的原理进行阐述,并将模 型应用于对路基沉降进行预测。通过实例对两种模型的预测 结果进行对比分析。分析认为,采用泊松模型预测,用于建模 的实测数据越多,预测模型的精度将越高,误差可控制在10% 以内。采用最小方差模型预测,m0的选择比较重要,但缺少约 束,较泊松模型来说精度略显不足,应慎重对待。最后建议,为 提高预测精度,两种预测模型中新旧数据的权重应该有所不 同;应给两种预测模型赋以一定的权值,进行组合预测。     

地铁隧道沉降监测基准网的稳定性分析

对狭长的地铁隧道结构进行沉降监测,其监测基准网布设的特殊形式使得对平差基准的选取和稳定性分析有其独特性。从对监测基准网的分析原理和方法入手,讨论了其参考系问题。结合某城市地铁工程隧道结构沉降监测实例,采用三种不同的平差基准对沉降监测网进行稳定性分析和比较,认为三种分析结果基本相同,但相对于固定基准,拟稳基准或重心基准所得点位精度更高,采用后者更有利于隧道实际变形状况的准确分析。     

高速铁路非饱和路基沉降特性及预测研究

工后沉降的准确预测是高速铁路设计与施工的关键,传统饱和土沉降预测曲线模型在非饱和土路基应用中存在拟合程度低、预测值偏小等问题。通过室内非饱和土一维固结试验分析基质吸力与干密度对非饱和土固结时间的影响规律,验证非饱和土沉降预测模型参数特性;并结合郑西高速铁路、石武高速铁路和秦沈客专典型断面的沉降观测数据,对比分析非饱和土沉降预测模型的适应性。结果表明,基质吸力对非饱和土固结时间有显著影响:固结时间随基质吸力增加呈现先增加后减少的趋势,因此,在一定基质吸力范围内,传统沉降预测曲线方法预测工后沉降存在预测结果偏小的风险;非饱和土沉降预测模型的两个参数与基质吸力分别存在指数与对数关系;应用实例表明非饱和模型具有拟合度较高且偏于安全的优点。