凍土路基變形預(yù)測及可靠度分析.pdf

1、我國凍土分布面積廣闊，且主要集中在北方以及青藏高原等地區(qū)。在凍土地區(qū)建設(shè)高速公路和鐵路的過程中，凍土路基病害時有發(fā)生，因此進(jìn)行路基凍脹融沉變形預(yù)測和可靠程度評價對減少路基病害和風(fēng)險評估具有重要的意義。
　　本論文以青藏鐵路北麓河路段凍土路基為例，開展了該凍土路基的變形預(yù)測和可靠度研究。論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，建立了以月平均地溫、路基高度和凍土上限深度為輸入，路基頂部變形為輸出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

2、模型。此外，編制MATLAB程序?qū)Ρ甭春勇坊?0年內(nèi)的變形進(jìn)行了預(yù)測。預(yù)測結(jié)果表明，與直覺經(jīng)驗相符，即負(fù)溫條件下溫度越低凍脹量越大，正溫條件下溫度越高融沉量越大。
　　(2)建立了基于凍土路基水熱場的變形分析模型，并采用COMSOL數(shù)值模擬軟件進(jìn)行二次開發(fā)。將該模型應(yīng)用于凍土路基實例，獲得30年內(nèi)凍土路基的水熱場和變形場，將分析結(jié)果與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果進(jìn)行了對比，驗證了后者的合理性。
　　(3)分析并擬合了隨機(jī)有限元法分析所

3、得的溫度場標(biāo)準(zhǔn)差的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)溫度場標(biāo)準(zhǔn)差隨著土層深度的加深而呈逐步減小的趨勢;溫度標(biāo)準(zhǔn)差與變異系數(shù)和時間分別呈線性關(guān)系和對數(shù)函數(shù)關(guān)系;
　　(4)提出了一種新的改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)面法（簡稱為INNRS法），并編制了MATLAB程序。INNRS法中，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與改進(jìn)的響應(yīng)面法相結(jié)合，只需形成一次響應(yīng)面便可計算出較準(zhǔn)確的可靠指標(biāo)。將所提出的INNRS法應(yīng)用于凍土路基工程實例，獲得了30年內(nèi)凍土路基變形的可靠指標(biāo)和失效概率。