地铁荷载下隧道土体沉降的灰色预测与分析.pdfVIP

路 基 工 程 · 4 · SubgradeEngineering 2010年第5期 (总第 152期) 地铁荷载下隧道土体沉降的灰色预测与分析 王元东 ，唐益群 ，李仁杰 (1．同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2．同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092) 摘 要：随着我国地铁建设的迅猛发展 ，地铁运营荷载造成软土地基的长期沉降问题引起 了足够 的重视。针对监测和观测时间的非等时性，文中采用牛顿二次插值多项式插值的方法建立了非等时距 灰色理论模型GM (1，1)和GM (2，1)，对上海地铁四号线一区段的沉降进行预测，并与实际监测沉 降量进行了比较，结果表明，GM(2，1)较GM (1，1)有更高的精度。通过监测数据分析，发现其沉 降速率上半年明显小于下半年，并给出了较为合理的解释。 关键词：地铁振动荷载；灰色模型；非等时距；沉降预测；沉降速率 中图分类号：U231；V456．3 1 文献标志码：A 文章编号：1003—8825(2010)05—0004—03 0 引言 1 灰色理论模型 随着经济建设的发展 ，我国在城市建设中对地下 灰色系统理论的基本思路是 “：首先对数据进 空间资源的开发和利用越来越多，地铁作为一种新型 行累加处理 ，使观测数据序列的随机因素影响淡化， 的交通工具，已成为城市基础设施建设的新热点。但 从而发现观测数据序列的内在规律，然后再将数据序 地铁运营产生的振动对地铁隧道结构和周围环境产生 列建成一个变量具有微分、差分、近似指数规律兼容 很大影响。如上海地区由于地下广泛分布着软粘土沉 的灰色模型。其中最常用的是等时距模型和非等时距 积层且行车荷载为长期的循环荷载，已出现地铁区间 模型。 隧道长期运行沉降问题 ，监测发现上海地铁一号线使 等时距 GM (1，1)模型是最常用的一种灰色预测 用后一区间隧道轴向沉降较大 (轴向差异沉降已超过 模型，设观测到的原始等时距数据序列为 。 10cm)。国内外学者对交通荷载下土体的残余变形进 = {。‘(t1)，。‘(2)，…，。‘’(t)} (1) 行了一些研究，但所建立的模型不仅本构关系复杂， 其 中时间步长 t 一t：k为 常数，i=1， … ／7,一1。 计算量大，尚不能真实地反映土体的累积残余变形， ， 且没有一种模型为大家所公认…。为了保证地铁隧道 当时间步长t 一t≠k时，原始数据序列为非等 投入运营后的安全，在运营过程中对隧道周围进行监 时距数据序列，在实际工作中得到的原始数据往往属 测是十分必要的。因此建立合理的预测模型，利用已 于这一类原始数据。可采用均值化的方法，将非等时 有监测数据对未来一段时间变形进行预测是一项非常 距数据序列变换为等时距数据序列。本文通过采用牛 有价值的工作。 顿二次插值多项式插值将非等时距数据序列变换为等 本文通过采用牛顿二次插值多项式插值的方法将 时距数据序列，然后应用建立等时距 GM (1，1)模型 非等时距数据序列变换为等时距数据序列建立了非等 的方法建立非等时距 GM(N，1)模型。GM (1，1)模 时距 GM (N，1)模型，对已有监测资料进行预测，并 型和GM(N，1)模型的建立方法参考文献 [4—7]， 和实际监测沉降量进