幾種軟土路基沉降預測方法的對比分析

韓丹+任成華

【摘要】道路工程建設中會遇到很多軟土路基沉降的想象，有效的對軟土路基沉降作出預測，對道路工程的順利施工有重要意義。預測軟土路基沉降的方法多種多樣，那么如何能夠更好地選擇預測方法呢，本文就幾種軟土路基沉降預測方法做了對比分析，以供工程施工人員參考。

【關鍵詞】軟土路基；預測方法；分析

軟土路基沉降程度與道路建設工程的質量、成本及工期有著很大的關系，施工單位為了有效的掌控軟土路基的沉降變化，往往會采取一些軟土路基沉降預測方法，并對這些方法在實際應用中采取動態(tài)的管控，觀其應用的實際效果。軟土路基沉降的預測，可以使施工單位對軟土路基、路基的整體穩(wěn)定性和完工后的沉降量進行有效的控制。軟土路基沉降預測的方法很多，本文就幾種常用的方法做了對比分析。

一、軟土路基沉降常用的預測方法

在道路建設過程中，對軟土路基后期沉降情況的預測意義重大。軟土路基后期沉降情況的預測基礎是道路工程建設的現(xiàn)場實測沉降資料。在實際工作中最常用的推測方法有下幾種：人工神經(jīng)網(wǎng)絡法、灰色理論預測法、雙曲線法、反分析方法、、有限元法等，每種預測方法都有自身的特有屬性。

二、常用軟土路基沉降預測方法的對比分析

第一，人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測法是一種新型的預測方法，在軟土路基沉降預測上應用的時間還不長。人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測法的本質是一種應用系統(tǒng)，主要負責處理軟土路基沉降的相關實測數(shù)據(jù)信息。目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測法使用較為廣泛的領域主要包括兩個——信息科學和工程技術。在工程技術領域的應用，主要體現(xiàn)自在軟土路基沉降預測方面。組成人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測法的處理單元單個來講是非常簡單的，但是這些單元之間的聯(lián)系又是非常高度的，這些單元之間的高度聯(lián)系形成了一個類似生物腦的神經(jīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠模擬計算機的處理模式來處理軟土路基沉降的相關數(shù)據(jù)。預測模式包括輸出量和輸入量，輸出量指的是傳統(tǒng)的因變量，輸入量指的是傳統(tǒng)的自變量，兩種量之間關系用一種高維非線性的映射來表示。人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測法自身有著非常獨特的特點，可以解決其它預測方法在軟土路基沉降量預測的效果短板，即土地自身原因導致預測精準度的降低，和效果的不能優(yōu)化。人工神經(jīng)網(wǎng)路預測法的構成單元相當于計算機的軟件集成模塊，其工作原理類似于計算機處理問題的原理，因此人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測法不僅有較強的建模能力，還有較強的整合數(shù)據(jù)的能力，尤其擅長處理非線性的問題，這也是人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測法的獨有特性。利用這個特性對道路工程建設現(xiàn)場實測軟土路基沉降資料進行分析，找出規(guī)律，進而為軟土路基后期沉降量的預測作出正確的判斷。在軟土路基沉降預測方法中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測法的優(yōu)點是有目共睹的，但這種預測法不能應用于長期預測，根本原因是這種預測方法的精確度會隨著時間的流失慢慢的下降，最終導致精確度喪失，這也是人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測法的短板所在。

第二，灰色理論預測法。灰色理論預測法也是常用的一種軟土路基沉降預測的方法。這種方法工作原理是通過灰色模型對不同數(shù)據(jù)去留的選擇來實現(xiàn)預測精度、預測手段和預測模型的提升、修正和調整。作為灰色理論預測法核心——灰色模型，共有三種檢驗方法。在模型建立完畢及選定檢驗方法后，通過計算機的編程功能對道路工程建設現(xiàn)場實測的軟土路基沉降的資料進行分析并記錄數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的分析找出軟土路基沉降的規(guī)律，并畫出預測曲線圖。灰色理論預測法的使用需要保證軟土路基沉降實測數(shù)據(jù)的更新及時性和高精確度性，由于理論與現(xiàn)實總有誤差，所以此方法的預測結果大于實測結果是很正常的。

第三，雙曲線法。在軟土路基沉降預測方法中，雙曲線法是一種假設法，以假設的成立條件來預測軟土路基沉降量，并畫出坐標圖。此方法運用所得到的數(shù)據(jù)精度由于其前提條件的因素是一個慢慢提升的過程，即后期的數(shù)據(jù)精度遠遠高于初期的數(shù)據(jù)精度。一般來講，雙曲線預測法使用的最佳時間點是軟土路基沉降基本穩(wěn)定時。此方法的短板在于數(shù)據(jù)觀測時間會受到人為因素的干擾。

第四，反分析預測法。反分析預測法的過程是一個數(shù)值計算的過程，它需要通過對軟土路基工程真實測量值的計算來得到土性參數(shù)和本構模型參數(shù)，并同時求出需要的物理量。反分析預測法在軟土路基沉降的使用上也同人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測法一樣，都是一種新的預測方法。其工作的基本原理是對實測數(shù)據(jù)的反復計算，以使得到結果更加接近軟土路基后期沉降量的數(shù)值。反分析法的使用除了要求實測數(shù)據(jù)的真實完整外，還需要假設一個合理的反分析數(shù)學模型，這個模型的建立對反分析法預測的結果又一定的影響。由于是假設，所以該模型建立使用的預測結果在一定程度上存在人為因素的誤差。

第五，有限元預測法。有限元預測法有著自身的優(yōu)越性，在其使用的多種類型的本構模型中，非線性的彈性模型是使用范圍最廣的一個。有限元法可以容納更加復雜的計算關系，可以更好地反映影響軟土路基沉降的因素。從理論上講，在所有預測軟土路基沉降的方法中，有限元法是比較完善的一種方法，收到人們的關注。其自身的短板表現(xiàn)為在實際計算過程中需要用到大量的參數(shù)做依據(jù)，最終數(shù)據(jù)的確定必須通過特定試驗的論證，導致其工作量和工程的復雜性遠遠高于其它的預測方法。

道路工程建設中會遇到很多軟土路基沉降的想象，有效的對軟土路基沉降作出預測，對道路工程的順利施工有重要意義。綜上所述，軟土路基沉降的預測方法各有各的長板和短板，道路工程建設人員要根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況選取科學的預測方法，以提高軟土路基后期沉降量數(shù)值的精確性。

參考文獻：

[1]劉軍，楊志軍，韓俊青，等.幾種軟土路基沉降預測方法的對比分析[J].測繪工程，2016，25（2）：52-56

[2]陳小兵.高速公路軟土地基沉降預測方法綜述[J].工業(yè)c，2016，2（5）：98-99