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：人工神經網絡法、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，人工神經網絡預測法。人工神經網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。人工神經網絡預測法的本質是一種應用系統，主要負責處理軟土路基沉降的相關實測數據信息。目前，人工神經網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，主要體現自在軟土路基沉降預測方面。組成人工神經網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系又是非常高度的，這些單元之間的高度聯系形成了一個類似生物腦的神經系統，該系統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據。預測模式包括輸出量和輸入量，輸出量指的是傳統的因變量，輸入量指的是傳統的自變量，兩種量之間關系用一種高維非線性的映射來表示。人工神經網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，和效果的不能優化。人工神經網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，因此人工神經網絡預測法不僅有較強的建模能力，還有較強的整合數據的能力，尤其擅長處理非線性的問題，這也是人工神經網絡預測法的獨有特性。利用這個特性對道路工程建設現場實測軟土路基沉降資料進行分析，找出規律，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，人工神經網絡預測法的優點是有目共睹的，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，這也是人工神經網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據去留的選擇來實現預測精度、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場實測的軟土路基沉降的資料進行分析并記錄數據，通過對這些數據的分析找出軟土路基沉降的規律，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據的更新及時性和高精確度性，由于理論與現實總有誤差，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據精度由于其前提條件的因素是一個慢慢提升的過程，即后期的數據精度遠遠高于初期的數據精度。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定時。此方法的短板在于數據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和本構模型參數，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網絡預測法一樣，都是一種新的預測方法。其工作的基本原理是對實測數據的反復計算，以使得到結果更加接近軟土路基后期沉降量的數值。反分析法的使用除了要求實測數據的真實完整外，還需要假設一個合理的反分析數學模型，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。其自身的短板表現為在實際計算過程中需要用到大量的參數做依據，最終數據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施工現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值的精確性。

參考文獻：

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