基坑早期竖向位移测量结果预测

方 馨

(东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

基坑早期竖向位移测量结果预测

方 馨

(东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

为了对基坑的早期竖向位移值进行预测，根据某基坑的早期竖向位移沉降值作为样本数据，结合拟合法以及灰色理论两种预测方法对其进行预测，并将预测结果进行对比。计算结果说明在不同的样本数下运用两种预测方法对基坑的早期竖向位移值进行预测均是可行的，运用拟合法进行基坑的早期竖向位移值的预测更为准确。所得结果可为基坑监测以及施工提供参考。

基坑监测，灰色关联，曲线拟合，沉降预测

1 概述

基坑沉降监测是基坑工程中一个非常重要的环节，通过基坑沉降监测可以实时预测基坑的变化状况以及是否可能出现基坑塌陷事故[1,2]。通常通过现场实时观测数据与理论计算数据的比较判断基坑的安全情况，对基坑的竖向变形进行预测使得对基坑的实时观测数据提供另一比对，因此基坑沉降预测是很有必要的[3,4]。目前对基坑进行的预测方法多种多样，主要是有理论计算法、有限元法、基于最小二乘的数值拟合法、有限元法以及预测算法等，其中数值拟合法以及预测算法由于预测较为简单快捷被广泛运用到实际工程中[5-7]。

本文根据参考文献[8]中的基坑沉降观测数据作为样本数据，考虑基坑早期竖向变形值的预测，运用曲线拟合法以及GM(1,1)的灰色关联对不同样本情形下的基坑数据进行预测，并将所得到的预测结果与实际的竖向位移的结果进行了对比以得到不同的预测方法对于早期基坑竖向位移的准确性。

2 基坑沉降预测

2.1基坑沉降拟合

如果要通过拟合法对基坑的早期竖向变形值进行预测，首先需要将已经观测得到的基坑沉降数据进行相对应的曲线拟合，由于早期基坑的沉降数据呈现出线性化的变化趋势，因此通常可以运用线性公式对基坑的早期竖向变形进行相关拟合。根据参考文献所提供的实测数据，分别以5个样本点、7个样本点、9个样本点对基坑的沉降数据进行线性拟合，所得到的拟合图如图1～图3所示，相对应所得到的线性拟合公式如式(1)～式(3)。

y=-0.000 6x+3.790 5(R2= 0.953 2)

(1)

y=-0.000 5x+3.790 4(R2=0.971 2)

(2)

y=-0.000 5x+3.790 3(R2=0.982 3)

(3)

根据图1～图3的结果可知，对于基坑早期竖向变形值，运用线性拟合的方法是较为合理的，得到的三个拟合方程的相关系数值都大于0.95，说明拟合效果很好，同时通过观察拟合方程发现，拟合方程的系数都很接近，且随着样本点的增多，拟合方程的相关系数也就越大，说明拟合效果越好。

2.2GM(1,1)预测

运用灰色模型对基坑的早期竖向变形进行预测，主要是将基坑的早期竖向变形值进行矩阵化处理，这个灰色模型是一个微分方程模型，对于灰色模型的主要构建和计算程序见式(4)～式(7)。

(4)

(5)

(6)

(7)

其中,a为发展系数，为一待求参数；u为灰作用量。

根据式(4)～式(7)可以运用GM(1,1)灰色关联模型计算得到不同样本数量下的基坑的早期竖向变形的预测值，为了与曲线拟合法所预测得到的结果进行比对，将两种方法得到的预测值与实测值进行比较如图4～图6所示。

根据图4～图6可知用曲线拟合法以及灰色关联法对基坑的早期竖向位移进行预测都是可行的，且两种方法在进行预测时其预测值与实测值对比均比较小，根据图形可知，运用曲线拟合法进行样本预测更为准确，在不同的样本数量下两种方法的预测结果也有所不同，在样本数量较小的时候，灰色理论与曲线拟合法所得到的预测值随着时间序列的增加误差逐渐增大，样本数量比较大时，两类方法得到的预测值与实测值均要接近。

3 结语

通过灰色关联法以及曲线拟合法对基坑早期沉降值进行预测，所得到的主要结论如下：

1)运用灰色关联与曲线拟合法预测基坑早期竖向变形值均是可行的，其中曲线拟合法的预测结果更为准确。

2)用曲线拟合法进行基坑早期竖向变形值拟合时候，通常运用线性拟合就有较好的拟合效果。

3)不同样本数量对基坑沉降值的预测影响较大，样本数目预测精度就越高。

[1] 李英华,张明媛,袁永博.地铁深基坑沉降监测数据特点分析与预测[J].工程管理学报,2015(5):71-75.

[2] 郑 丽,白宝玉.基于时间序列的基坑地表沉降预测模型及其应用[J].长春师范大学学报,2015(10):75-80.

[3] 刘淑官,黄声享,徐北海,等.基于无偏灰色马尔科夫链的基坑沉降预测研究[J].测绘地理信息,2015(4):10-13.

[4] 郭 健,查吕应,庞有超,等.基于小波分析的深基坑地表沉降预测研究[J].岩土工程学报,2014(S2):343-347.

[5] 杨奇妹.小波—神经网络在深大基坑沉降预测中的应用研究[D].武汉：武汉轻工大学,2014.

[6] 杨 敏,卢俊义.上海地区深基坑周围地面沉降特点及其预测[J].同济大学学报(自然科学版),2010(2):194-199.

[7] 贾 备,邬 亮.基于灰色理论的基坑沉降预测分析[J].吉首大学学报(自然科学版),2009(4):78-80.

[8] 郭 松.基于时间序列分析的基坑沉降监测数据分析研究[D].南昌：东华理工大学,2015.

Predictiononearlyverticaldisplacementoffoundationpitmeasurementresults

FangXin

(NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

In order to early vertical displacement of foundation pit was predicted according to the vertical displacement of foundation pit, the early settlement value as the sample data, combined with the fitting method and grey theory two forecasting methods to predict it, and the prediction results are compared. The results show that the value is feasible to predict early vertical displacement of two kinds of prediction methods of foundation pit used in different samples, using the quasi legal foundation for early prediction of vertical displacement value is more accurate. The obtained results can provide reference for monitoring and construction of foundation pit.

pit monitoring, grey correlation, curve fitting, settlement prediction

1009-6825(2017)29-0102-02

2017-08-05

方 馨(1997- )，女，在读本科生

TU433

A