沉降預測廣義Usher模型參數確定的優化算法

許小健,干 洪,張金輪

(1.蕪湖市勘察測繪設計研究院,安徽 蕪湖 241000;2.安徽工程科技學院,安徽 蕪湖 241000)

隨著軟土地區鐵路和高速公路的大力發展,軟土路基的沉降問題日益突出[1]。有關路基沉降的研究已有相當多的報道,其中沉降預測問題一直是眾多研究者廣泛關注的問題。現有的沉降預測方法主要有兩大類:一是根據固結理論基于土的本構模型,應用數值方法計算沉降量;二是根據實測資料推算沉降量與時間關系的預測方法。由于路基沉降影響因素的復雜性及本構模型參數選取困難等問題,基于固結理論的沉降計算值往往與實測值差異較大。因此,如何從前期的沉降數據來推算軟土路基后期的沉降規律,這方面的研究工作具有重要意義。在第2類方法中,長期以來,常用的方法有雙曲線法[2]、修正雙曲線法[3]、指數曲線法[2]、Asaoka法[4]、灰色預測法[4]、星野法[5]等。

近來,有關研究結果表明,線性加載過程中,軟土路基的沉降可以分為4個階段[6]:沉降量線性增長階段—沉降速率不斷增加階段—沉降速率遞減階段—沉降趨于穩定階段,即軟土路基沉降發展過程呈S形曲線。Logistic曲線的形狀也呈S形,與沉降曲線特點極為一致,因此被用來描述沉降的發生發展過程,從而在沉降的預測中得到了應用[7]。除此之外,具有飽和增長趨勢的S形曲線如Gompertz曲線模型[8]、Weibull曲線模型[9]、Usher曲線模型[10]等幾種經驗曲線模型也逐漸得到應用,取得了良好的效果。然而上述幾種S形曲線模型在模型結構上仍然存在一些不足。……