软土路基变形的非线性时序建模及应用研究

• 作 者: 夏银飞
• 出 处: 武汉理工大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 路基变形 时间序列 混沌 短期预测 长期预测

软土路基变形比较复杂，影响因素众多，从软土路基变形机理出发来建立模型，并对路基变形进行拟合和预测是困难的。本文从实测变形数据出发，利用数据中所蕴含许多信息，来建立沉降模型。 本文的主要内容如下： (1)介绍了软土路基稳定与变形的基本特性和机理，总结了软土路基变形预测的必要性，分析了软土路基变形预测的难点和存在的问题，简要介绍了时间序列的优缺点以及应用的广泛性。 (2)详细阐明了时间序列的基本思想、几种常见的时间序列模型以及时间序列的动态特征，分析了如何利用自相关函数和偏相关函数来对模型进行判定，通过对时间序列的几种定阶准则的比较，确定一种好的定阶准则来建立模型，从而可以利用逆函数法进行预报。 (3)介绍了混沌时间序列的研究意义，阐述了混沌时间序列的基本理论以及三种预测模式，确定了最大Lyapunov指数的计算步骤。 (4)从路基实测变形数据出发，将时间序列非平稳性模型(ARIMA模型)转化成时间序列平稳模型(ARMA模型)，通过模型识别、参数估计、模型验证等步骤来建立模型，从而进行路基动态变形预测，利用路基变形的控制标准对路基下一级填土的时间进行预测，优化了施工组织设计，节省了时间和资金。 (5)路基超载完成后，在路基荷载稳定期间内，利用混沌时间序列中的最大Lyapunov指数和全域法进行长期预测，同时与一些比较成熟的变形预测方法进行对比，对工程中一些重点断面进行综合评判，确定一个较理想的预测结果，从而对路基超载进行卸载，使其满足工程设计要求。 时间序列预测方法虽广泛的应用于各行各业，并取得了比较好的效果，但是在预测高速公路路基变形方面应用较少，尤其是用于填土期间的变形预测罕见报道，本文作者在这方面作了一些开拓性的工作。