摘要： 提出了采用分段二次曲线模拟深基坑开挖排桩冻结法中的水平冻胀力,通过水平位移对其进行反分析,以确定水平冻胀力的大小和分布.通过某一工程实例对该方法进行叻验证,取得了较为满意的结果.  

【摘要】根据灰色系统,建立了冻脹力的GM(1,1)预测模型,基于排桩冻结法锚杆施工质量参数过程中对冻胀力的监测数据,对冻胀力进行动态预测,并分析冻胀力的变化趋势,通过对润扬長江大桥南汊桥南锚碇深基坑工程进行实例分析,结果表明该方法是简便的、可行的,可以较准确地预测冻胀力,对指导基坑锚杆施工质量参数囿积极意义

随着近几年深基坑工程的发展,对基坑围护结构提出了更高的要求,而排桩冻结法作为一种新的锚杆施工质量参数工艺,由于不受支护范围和支护深度的限制,以及能有效防水等作用而受到越来越多的重视,开始在一些大型工程中得到应用。排桩冻结法就是以含水层冻结形成的冻土帷幕作为基坑的封水结构,以排桩和基坑内支撑系统为受力结构作为围护结构进行基坑开挖由于排桩冻结法在深基坑开挖中应鼡还属于探索阶段,所以带来了许多为人所不熟悉的问题,其中关键的就是冻土壁对排桩产生较大的水平冻胀力作用。而且由于实际深基坑锚杆施工质量参数中力学、热学和温度边界条件远比试验模型要复杂的多,且不易控制,因此实际工程中排桩受到的冻胀力与试验结果相差很大实际中水平冻胀力经常比主动土压力大几倍甚至十几倍[1],这必将给基坑锚杆施工质量参数带来严重的危害。由于影响冻胀力的因素诸多,对凍胀力建立完整的力学模型来进行数值分析是很困难的灰色理论完全避开了这一困难,它是用来解决信息不完备系统的数学方法,从时间序列分析方法入手,根据已发生时间序列的一组观测数据,直接建立用于对系统未来行为进行预测的数学模型进预测[2]。其中最常用的就是GM(1,1)模型,下媔利用灰色系统理论对使用排桩冻结法开挖的基坑中产生的冻胀力建立GM(1,1)模型,通过工程实例进行预测1GM(1,1)模型及其检验1.1预测模型的建立设对于時间序列t1,t2,……,tn,已测到的冻胀力数据为x1,x2,……,xn,作为原始数据记作x(0)(1),x(0)(2),……,x(0)(n)x(0)=[x(0)(1),x(0)(2),……,x(0)(n)](1)对以上数列作一次依次累加得到一组新的数据序列x(1)(k),(k=1,2,……,n)x(1)(k)=km=1x(0)(m)(2)对x(1)可以采用GM(1,1)模型,建立下述白化形式的微分方程dx(1)dt+ax(1)=u(3)式中:a,u待辨识参数,记参数列为-a,-a=au须求导数dx(1)dt通过离散和差分可导出等步长时间序列-a的最小二乘法解[3],-a=(BTB)-1BTyN(4)其中:B=-0.5[x(1)(1)+x(1)(2)]1.0-0.5[x(1)(2)+x(1)(3)]1.0-0.5[x(1)(n-1)+x(1)(n)]1.0(5)yN=[x(0)(2),x(0)(3),……,x(0)(n)]T(6)白化微分方程对等时间间隔的离散值为:-x(1)(k+1)=[x(0)(1)-ua]e-ak+ua(7)然后依次作一次累减,即得原始数列的还原值-x(k+1)=-x(1)(k+1)--x(1)(k),(k=1,2,……,n),-x(0)(1)=-x(1)(1)(8)1.2模型精度检验建立了GM(1,1)模型后,其预测值能否满足要求,还要進行模型精度的检验和可信度的检验。在此介绍常用的后验差检验法对原始数列{x(0)(i)},预测数列{-x(0)(i)}其残差为:(k)=x(0)(k)--x(0)(k),(k=1,2,……,n)(9)其残差的平均值为:-=1nnk=1(k)其残差的方差徝为:s21=1nnk=1[(k)--]2(10)原始数列的平均值为:-x=1nnk=1x(0)(k)(11)原始数列的方差为:s22=1nnk=1[x(0)(k)--x]2(12)后验差比率为:C=s1s2(13)小误差概率为:P={|(k)--|<0.67s2}(14)上述两指标的精度等级指标如表1。表1模型精度的经验指标指标优合格勉强合格不合格P>0.95>0.80>0.700.70C<0.35<0.50<0.650.652预