CN112035940A - 高速公路路基沉降数据的预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高速公路路基沉降数据的预测方法。该方法包括：建立路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式，根据关系式预测高速公路路基沉降变形数据。当路基沉降观测起点位于路基填筑期时，路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式为：S＝a+b×ln(t)+c×h2。当路基沉降观测起点位于路基填筑完成后时，路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式为：S＝a+b×t+c×t2+d×h，式中：S为路基在t时刻的沉降，H为路基填筑高度，t为路基沉降观测时间，a、b、c、d为预测关系式根据高速公路已有的沉降变形数据和填筑高度得出的拟合参数。本发明不仅可预测工后沉降，还可在非恒载条件下对路基沉降的发展趋势进行定量预测，从而拓宽了路基沉降预测方法的应用领域。

Description

高速公路路基沉降数据的预测方法
技术领域
本发明涉及路基沉降预测技术领域，尤其涉及一种高速公路路基沉降数据的预测方法。
背景技术
路基沉降变形的成因及演化机制极其复杂，沉降变形是一个高度复杂的非线性系统，影响填方路基沉降的因素较多，因此，预测路基沉降是一个复杂的过程。
时间-沉降量曲线能够揭示路基沉降变形的一些规律，目前，现有技术中的路基沉降曲线拟合方法都是选取时间t作回归因子建立形式简单的路基沉降变形预报模型，但这些预报模型需要在恒载条件下进行沉降预测，即需要较长时间恒载条件下的实测沉降序列数值作为沉降预测的基础。实际上，出于保证路基施工稳定性的需要，路基往往是分级填筑的，因此，上述现有技术中的路基沉降曲线拟合方法的预测结果的精确度不高。
发明内容
本发明的实施例提供了一种高速公路路基沉降数据的预测方法，以实现有效对高速公路的路基沉降数据。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种高速公路路基沉降数据的预测方法，包括：
建立路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式，根据所述关系式预测高速公路路基沉降变形数据。
优选地，所述的路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式，包括：
当路基沉降观测起点位于路基填筑期时，路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式为：
S＝a+b×ln(t)+c×h2
式中：S为路基在t时刻的沉降；
H为路基填筑高度；
t为路基沉降观测时间；
a、b、c为预测关系式根据高速公路已有的沉降变形数据和填筑高度得出的拟合参数。
优选地，所述的路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式，包括：
当路基沉降观测起点位于路基填筑完成后时，路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式为：
S＝a+b×t+c×t2+d×h
式中：S为路基在t时刻的沉降；
H为路基填筑高度；
t为路基沉降观测时间；
a、b、c、d为预测关系式根据高速公路已有的沉降变形数据和填筑高度得出的拟合参数。
优选地，所述的路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式，包括：
判定预测关系式预测数据与现场实测数据吻合度的可决系数R2的计算公式为：
Figure BDA0002687043550000021
式中：R2为可决系数；
y为实测路基沉降值；
Figure BDA0002687043550000022
为实测路基沉降的平均值；
Figure BDA0002687043550000023
为通过预测关系式得出的路基沉降值。
优选地，所述的方法还包括：
设定预测关系式中的不同的路基高度H代表不同的加载等级，根据所述预测关系式预测分级加载条件下路基的沉降变化。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过结合路堤分级施工特点，选择填筑高度h及时效t为回归因子，建立非恒载条件下的沉降预测关系式，不仅可预测工后沉降，还可在非恒载条件下对路基沉降的发展趋势进行定量预测，从而拓宽了路基沉降预测方法的应用领域。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种路基填筑高度与路基沉降关系示意图；
图2-4为本发明实施例提供的一种路基沉降的实测值与预测值的对比示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
根据大量的西南山区高速公路路基沉降观测数据，发现路基的沉降除了与时效t有关外，路基的填筑高度也是影响路基沉降的一个重要因子，图1为本发明实施例提供的一种路基填筑高度与沉降关系示意图。如果能结合路基分级施工特点，选择填筑高度h及时效t为回归因子，建立非恒载条件下的沉降预测模型，不仅可预测工后沉降，还可在非恒载条件下对沉降的发展趋势进行定量预测，从而拓宽了沉降预测方法的应用领域。
本发明实施例结合大量的西南地区高度高速公路路基沉降观测数据，对路基沉降与时间和填筑高度进行数据分析，建立了路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式：
当路基沉降观测起点位于路基填筑期时，路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式为：
S＝a+b×ln(t)+c×h2
式中：S—路基在t时刻的沉降(mm)；
H—路基填筑高度(m)；
t—路基沉降观测时间(d)；
a、b、c—拟合参数。
上述a、b、c为预测关系式根据高速公路已有的沉降变形数据和填筑高度得出的拟合参数。
当路基沉降观测起点位于路基填筑完成后时，路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式为：
S＝a+b×t+c×t2+d×h
式中：S—路基在t时刻的沉降(mm)；
H—路基填筑高度(m)；
t—路基沉降观测时间(d)；
a、b、c、d—拟合参数。
上述a、b、c、d为预测关系式根据高速公路已有的沉降变形数据和填筑高度得出的拟合参数。
部分预测结果如下述表1和表2所示。
表1路基沉降变形预测结果(沉降观测点位于路基填筑期)
Figure BDA0002687043550000041
Figure BDA0002687043550000051
表2路基沉降变形预测结果(沉降观测点位于路基填筑完成后)
Figure BDA0002687043550000052
可决系数R2：回归问题的拟合优度(或判定系数)，是一个判定预测关系式预测结果与现场实测数据吻合程度优劣的指标。一般来说，R2在0到1的闭区间上取值，可决系数的绝对值越大，拟合度越强，可决系数越接近于1或-1，拟合度越强，可决系数越接近于0，拟合度越弱。
Figure BDA0002687043550000061
式中：R2为可决系数；
y为实测路基沉降值；
Figure BDA0002687043550000062
为实测路基沉降的平均值；
Figure BDA0002687043550000063
为通过预测关系式得出的路基沉降值。
本发明预测关系式中有一个变量路基高度h，不同的路基高度，代表不同的加载等级，因此，可以预测分级加载条件下路基的沉降变化。
部分实测值与预测值的对比图示意图如图2、图3和图4所示，从图2、图3和图4中可以看出，预测关系式的预测效果较好，可决系数都在0.95以上，且该预测方法简单实用，其优点在于不仅可预测恒载条件下的工后沉降，而且还可以预测分级加载条件下路基的沉降变化，其工程实用价值显著。本发明通过结合大量已有工程数据，考虑了路基填筑高度及路基填筑时间的影响，对高速公路路基沉降变形进行了合理有效的预测，弥补了原先仅以路基沉降时间作回归因子建立形式简单的路基沉降变形预报模型的缺陷与不足，为路基稳定性的预测与评估提供了极大的参考价值，且此发明简单易行，方便进行推广，具有很大的应用价值。
综上所述，本发明实施例通过结合路堤分级施工特点，选择填筑高度h及时效t为回归因子，建立非恒载条件下的沉降预测关系式，不仅可预测工后沉降，还可在非恒载条件下对路基沉降的发展趋势进行定量预测，从而拓宽了路基沉降预测方法的应用领域。
本发明实施例的预测方法简单实用，其工程实用价值显著。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种高速公路路基沉降数据的预测方法，其特征在于，包括：
建立路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式，根据所述关系式预测高速公路路基沉降变形数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式，包括：
当路基沉降观测起点位于路基填筑期时，路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式为：
S＝a+b×ln(t)+c×h2
式中：S为路基在t时刻的沉降；
H为路基填筑高度；
t为路基沉降观测时间；
a、b、c为预测关系式根据高速公路已有的沉降变形数据和填筑高度得出的拟合参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式，包括：
当路基沉降观测起点位于路基填筑完成后时，路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式为：
S＝a+b×t+c×t2+d×h
式中：S为路基在t时刻的沉降；
H为路基填筑高度；
t为路基沉降观测时间；
a、b、c、d为预测关系式根据高速公路已有的沉降变形数据和填筑高度得出的拟合参数。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述的路基沉降与时间、填筑高度之间的预测关系式，包括：
判定预测关系式预测数据与现场实测数据吻合度的可决系数R2的计算公式为：
Figure FDA0002687043540000021
式中：R2为可决系数；
y为实测路基沉降值；
Figure FDA0002687043540000022
为实测路基沉降的平均值；
Figure FDA0002687043540000023
为通过预测关系式得出的路基沉降值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：
设定预测关系式中的不同的路基高度H代表不同的加载等级，根据所述预测关系式预测分级加载条件下路基的沉降变化。
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