公路工程評職范文淺析路基沉降預測模型

　　摘要：本文運用灰色理論，對一級公路路基工后沉降數據，建立GM(1，1)預測模型，通過對模型預測結果進行分析，可得實測值與預測值的最大殘差為0.135mm,最大相對誤差為1.709%，線性相關系數為0.9999，說明模型預測值與實測值非常接近，模型預測效果較好、精度較高，能夠較好的用于路基工后沉降預測。

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　　1 引言

　　路基是道路的重要組成部分，既為車輛在道路上行駛提供基礎條件，也是道路的支撐結構物，對路面的使用性能有重要影響。路基及其下地基，在自重和車輛荷載作用下會產生變形，如地基軟弱填土過分疏松或潮濕，所產生的沉降或固結、不均勻變形，會導致路面出現過量的變形和應力增大，促使路面過早破壞并影響行車舒適性。因此必須控制路基、地基的變形量，以發揮路基在道路結構中的承載作用，減少道路維修次數、延長道路使用壽命。

　　為了控制路基、地基的變形量，對軟土地基路堤、高填方路基，在設計時應進行沉降計算、穩定度驗算及制定相應的處治方法;在施工中要對路基沉降和側向位移進行監測，待路基沉降穩定后方可進行路面鋪筑。由于路基所處工程地質、水文氣候、路基土質、路基填筑高度、施工方法等的不同，路基的工后沉降量也不相同，其相應的沉降穩定觀測時間也長短不一，最短觀測期為6個月[1] 。

　　鑒于路基工后沉降觀測時間長，道路施工工期長，需要消耗的人力物力財力較大，本文采用灰色理論預測軟土地基路堤的沉降發展規律及最終工后沉降值，同時確定路面結構的施工期，提前安排路面施工計劃，達到縮短工期、降低工程造價的目的。

　　2 灰色理論及其預測模型

　　2.1灰色理論概述

　　灰色理論是20世紀80年代由鄧聚龍教授創立的一門新興學科，發展至今主要研究內容有灰色關聯分析、灰色建模、灰色決策、灰色預測和灰色控制等[2]。把信息完全已知的系統稱為“白色系統”，把信息完全未知的系統定義為“黑色系統”，把處于兩者之間的部分定義為“灰色系統”[3]，系統理論把任何隨機過程都看成灰色過程，通過對部分已知信息的研究、分析，找出灰色系統的運動規律，以實現對系統進行有效控制。

　　2.2灰色預測模型

　　灰色預測模型的類型很多，本文主要介紹GM(1，1)模型。

　　1、GM(1,1)模型的建立[4]

　　GM(1,1)模型是一階1個因素的模型，具體建模過程如下：

　　(1)選定原始數列： (2)對以上數列進行一次累加生成后得到新數列：

　　(3)建立灰微分方程：

　　(4)建立GM(1,1)模型的響應函數：

　　(5)對上式做一次累減還原, 得 的預測值:

　　2、模型精度檢驗

　　建立的GM(1,1)模型為了評定預測的可信度，要對模型精度進行檢驗，檢驗合格后方可用于預測，檢驗指標主要有后驗差檢驗和小誤差概率檢驗。

　　根據求得的C值及p值，按下表進行模型精度檢驗，評定模型等級。

　　由表1可見，C值越小，p值越大，說明模型預測精度越高，預測越準確。

　　3 路基沉降灰色預測模型

　　本文對河北省某一級公路軟土地基路堤工后沉降觀測數據進行預測，沉降觀測起始時間從路基加載達到設計要求時開始算起，觀測時間間隔為30天，觀測數據如下表：

　　現以前7組觀測數據為原始數列建立預測模型，用后2組數據對模型進行精度檢驗，以確定模型的適用性。

　　3.1模型建立

　　由計算的C值和p值，查表可得此模型精度等級為一級，預測效果較好。

　　根據預測模型，預測后續2個月的沉降量，其預測值與沉降值相對誤差小，說明模型預測效果較好，精度較高。將用模型預測的9個月沉降量與實測數據進行比較，列表如下：

　　由表可知，路基沉降量實測值與GM(1，1)模型預測值最大殘差為0.135mm,最大相對誤差為1.709%，線性相關系數為0.9999，說明預測值與實測值非常接近,該預測模型能準確反映沉降量的發展趨勢，預測效果較好、精度較高。即模型預測值趨向于最大值101.077mm，由此可推算該路基的工后最終沉降量為101.077mm，小于規范[1]規定一級公路一般路段的允許工后沉降要求;根據沉降量實測數據知后2個月沉降量不超過5mm/月，達到了規范[1]規定在軟土地基路基上進行路面施工的要求，由此可以確定路面的施工日期為第9個月末。依據GM(1，1)模型預測，可以預測后2個月沉降量不超過5mm/月，因此施工單位在第7個月末即可提前安排路面施工計劃，做好路面施工準備，待第9個月末沉降觀測結束，便可立即進行路面施工。

　　4 結語

　　通過上面的分析表明，GM(1，1) 模型預測精度較高，能夠較好的用于路基工后沉降預測。根據該預測模型可以提前確定路基的最終工后沉降量，確定路面的施工日期，提前安排路面施工計劃，做好路面施工準備工作，待路基實測沉降量達到規范要求后，便可立即進行路面施工，而不必等到最終沉降觀測結束后再進行路面施工準備，從而縮短了工期，降低了工程造價。

　　參考文獻：

　　[1] JTG D30-2004.《公路路基設計規范》.北京：人民交通出版社，2004.

　　[2] 易德生，郭萍.灰色理論與方法.北京：石油工業出版社，1992.

　　[3] 王國曉,安景峰,陳榮生.灰色理論在路面使用性能預測中的應用. 公路交通科技.2002.6.

　　[4] 鄧聚龍.灰色預測與決策.武漢：華中科技大學出版社，1988.

　　[5] 劉思峰.灰色系統理論及其應用.北京：科學出版社，1999.