基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁基豎向承載力預(yù)測研究

李文強(qiáng)　徐　源　趙榮亮

(天津市勘察院,天津　300191)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們對(duì)房子的需求越來越大，而為了節(jié)約國土空間和提高資源利用率，房子的高層化現(xiàn)象是明顯的發(fā)展趨勢。這對(duì)樁基的要求不斷提高，增加其承載力是發(fā)展的必然趨勢。因此基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁基豎向承載力預(yù)測研究具有重要的意義。

1　研究背景

由于房子的高層化現(xiàn)象的出現(xiàn)并迅速發(fā)展，房子的樁基承載力越來越大，同時(shí)其樁基的面積有限，在重力的作用下，樁基的承載壓力大。為了提高樁基的承載力，我們需要建立以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為模型的樁基。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是聯(lián)系比較緊密，各部分密切聯(lián)系，一個(gè)部分的變動(dòng)甚至?xí)绊懫湔w，因此樁基的建立在此基礎(chǔ)上不斷發(fā)展。

目前基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁基豎向承載力預(yù)測研究產(chǎn)生了一定的研究成果，但是由于現(xiàn)實(shí)的需要，要求在此基礎(chǔ)上加大對(duì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁基豎向承載力預(yù)測研究。同時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁基也不僅僅局限在高層樓房上，而且形式各樣的橋梁的建立，各種大型重工業(yè)生產(chǎn)的工廠的建立也要求樁基的不斷鞏固與發(fā)展。這具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論研究意義。樁基最基本的要求就是打堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，樁基要求在洪水和地震等自然災(zāi)害面前要求有一定的抗災(zāi)能力。

2　研究方法

由于樁基具有重要的基礎(chǔ)性作用，研究的過程中需要在科學(xué)的研究方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行大量的實(shí)地考察和調(diào)查研究。具體的研究方法如下。

2.1　實(shí)際調(diào)查法

不同地區(qū)具有不同的實(shí)際情況，因此應(yīng)該堅(jiān)持具體問題具體分析。針對(duì)不同地區(qū)的土質(zhì)情況、地理構(gòu)造等問題進(jìn)行實(shí)際考察，在調(diào)查的過程中可以通過數(shù)據(jù)的考核和分析，對(duì)不同地區(qū)的情況進(jìn)行實(shí)地的評(píng)估。同時(shí)由于不同地區(qū)的不同生活特點(diǎn)，不同地區(qū)的建筑設(shè)計(jì)也存在差異，對(duì)不同地區(qū)應(yīng)該堅(jiān)持實(shí)地調(diào)查，只有這樣才能使樁基滿足建筑需要，有效使用資源。

常用的實(shí)際調(diào)查法有靜載試驗(yàn)法和動(dòng)力測樁法等。靜載試驗(yàn)法就是進(jìn)行實(shí)地模擬，將進(jìn)行估算的重量和承載力在實(shí)地進(jìn)行模擬，在進(jìn)行的過程中會(huì)耗費(fèi)較多的人力和物力，一定程度上造成了資源的浪費(fèi)。但同時(shí)其測驗(yàn)的效果比較好，適用性較強(qiáng)，因此我們?cè)趯?shí)際生活中也是一種常用的測量方法。動(dòng)力測樁法主要特征不是依靠實(shí)物進(jìn)行的，而主要是通過相似的承載力在動(dòng)力的條件下進(jìn)行模擬，通過測試樁基的承載力進(jìn)行建筑的設(shè)計(jì)與分析。

2.2　數(shù)據(jù)分析法

在實(shí)際調(diào)查或者理論研究中所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析也是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁基豎向承載力預(yù)測研究的常用方法。對(duì)數(shù)據(jù)的分析可以借用科學(xué)的手段進(jìn)行比較分析，得到的結(jié)論可信度比較高，同時(shí)數(shù)據(jù)分析法對(duì)人員的技術(shù)和科學(xué)理論掌握的要求比較高，因此在采用數(shù)據(jù)分析法時(shí)必須盡可能多的使用數(shù)據(jù)，盡可能多的使用科技人才，這樣得出來的結(jié)論的可信度比較高。

數(shù)據(jù)分析常用的數(shù)據(jù)都是相關(guān)的，這樣的研究才能把相互分割的部分聯(lián)合起來，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁基也更具有現(xiàn)實(shí)意義。

2.3　知識(shí)借鑒法

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁基豎向承載力預(yù)測研究不應(yīng)該僅僅局限在工程學(xué)方面的知識(shí)，也可以借助互聯(lián)網(wǎng)的知識(shí)。互聯(lián)網(wǎng)把一個(gè)個(gè)部分聯(lián)系起來，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在聯(lián)系點(diǎn)，形成一個(gè)有機(jī)整體。樁基的每一部分也都是密切相關(guān)的，樁基是一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的整體，因此對(duì)于基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁基的提出也具有重要的意義，體現(xiàn)了不應(yīng)該僅僅局限在工程學(xué)方面，同時(shí)也體現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的大背景下樁基研究的與時(shí)俱進(jìn)。

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁基豎向承載力預(yù)測研究應(yīng)該借鑒多種學(xué)科，各種動(dòng)物自身的承載力以及所建造自己的“房子”也是我們可以借鑒的對(duì)象。總之，我們應(yīng)該從生活中善于發(fā)現(xiàn)，善于聯(lián)系，善于創(chuàng)造。

2.4　模擬測驗(yàn)法

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁基豎向承載力預(yù)測研究在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中所耗費(fèi)的人力物力的成本都比較高，因此為了減少支出，可以采用模擬實(shí)驗(yàn)法。隨著科技的發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)不斷提高，模擬測驗(yàn)正是可以借助數(shù)字化技術(shù)，模擬實(shí)驗(yàn)得到促進(jìn)和發(fā)展。在數(shù)字化的影響下，模擬測驗(yàn)可以在虛擬實(shí)踐中得到形象反映，模擬結(jié)果也具有重要的參考價(jià)值。因此在研究過程中我們應(yīng)該多進(jìn)行模擬測驗(yàn)，減少失誤，提高準(zhǔn)確率，同時(shí)也降低了成本。

3　研究內(nèi)容

3.1　樁基長度

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁基豎向承載力預(yù)測研究中樁基具有重要作用，樁基的長度對(duì)建筑設(shè)計(jì)的作用十分明顯。樁基過長安全得不到保障，樁基過長將造成地基不夠鞏固，影響建筑的使用期限。樁基過短將會(huì)導(dǎo)致地基的建造缺乏有效保障，在遇到洪水等自然災(zāi)害時(shí)的抵抗力較差。樁基過長或者過短都不利于建筑的建造和長期使用，因此樁基應(yīng)該長度適當(dāng)。

3.2　樁基直徑

樁基起到基礎(chǔ)鞏固的作用，樁基在建造的過程中對(duì)其直徑應(yīng)該進(jìn)行綜合考慮。同時(shí)對(duì)其使用成本也應(yīng)該進(jìn)行考慮，樁基的直徑過短會(huì)造成基礎(chǔ)不夠鞏固，而樁基過長將會(huì)造成成本較高，超出預(yù)算。樁基直徑也應(yīng)該進(jìn)行綜合分析，統(tǒng)籌考慮。

3.3　樁基性質(zhì)

樁基的性質(zhì)主要涉及樁基材料的使用，樁基材料不同，其摩擦力也會(huì)不同。材料越光滑，摩擦力就越小，樁基中的摩擦力的影響將對(duì)樁基產(chǎn)生一定影響，因此在研究過程中必須對(duì)其進(jìn)行考慮。

3.4　樁基的承載力

由于樁基是建造中的重要因素，樁基的承載力也具有重要的作用。樁基的承載力必須進(jìn)行全面考慮，既要考慮承載力，也要盡可能的節(jié)約成本。樁基的承載力應(yīng)該進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。樁基的承載力與樁基的材料、長度和性質(zhì)密切相關(guān)，在建設(shè)的過程中應(yīng)該綜合考慮。

4　綜合研究方案

在對(duì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁基豎向承載力預(yù)測研究的研究背景、研究方法和研究內(nèi)容進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，我們應(yīng)該進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，提出綜合的設(shè)計(jì)方案。首要考慮的是地區(qū)特點(diǎn)，例如我國的南方和北方有著各自的地域特色，南方的土質(zhì)疏松，且地勢多為丘陵地帶，而北方則水土流失比較嚴(yán)重，地勢多為平原，所以應(yīng)該根據(jù)地區(qū)的地質(zhì)特征進(jìn)行選擇。其次是樁基的承受能力、樁基的長度和直徑進(jìn)行考慮，進(jìn)行綜合分析，不僅考慮其使用成本，也要滿足建筑特色。最后，我們必須把各部分建立聯(lián)系，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究與建筑研究相聯(lián)系，既能促進(jìn)建筑上的樁基的承受力發(fā)展，也能與時(shí)俱進(jìn)，迎合時(shí)代發(fā)展的潮流。

5　研究展望及小結(jié)

5.1　研究展望

改革開放之后的近些年來，人工智能的理念和科學(xué)技術(shù)的飛速傳播，在發(fā)展的過程中也進(jìn)入了千家萬戶。隨之發(fā)展起來的就是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，并且這項(xiàng)由理論而研發(fā)的技術(shù)早已成功的運(yùn)用到土木工程的各項(xiàng)領(lǐng)域中，有力的解決了許多復(fù)雜的問題，成為利于巖土工程等項(xiàng)目的工具。由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)處于動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型，因此，在運(yùn)用時(shí)切忌固守成規(guī)，對(duì)于不同的工程項(xiàng)目類型，應(yīng)該使該網(wǎng)絡(luò)模型適應(yīng)這種不同的類型。但是，對(duì)于一些資料的缺失以及部分項(xiàng)目的不能運(yùn)行，因此在這里簡要說明，對(duì)一些地方進(jìn)行調(diào)查和分析，并予以改善。當(dāng)前，已經(jīng)有許多的學(xué)者對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系做了大量的研究，從這篇文章可以看出，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)可以適應(yīng)許多工程項(xiàng)目的現(xiàn)狀。

5.2　小結(jié)

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁基豎向承載力預(yù)測研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，我們?cè)谶M(jìn)行分析時(shí)不應(yīng)該局限于樹樁研究，應(yīng)該考慮其特定條件下基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樹樁研究。同時(shí)，各種方法應(yīng)該綜合使用，對(duì)樁基也應(yīng)該全面分析，與時(shí)俱進(jìn)與數(shù)字化時(shí)代緊密結(jié)合。

參考文獻(xiàn)：

[1]王成華，張薇.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在樁基工程的應(yīng)用綜述[J].巖石力學(xué)，2002,23(1):173-178.

[2]蔣洪勝，戚靖弊，萬立華.基于遺傳一BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測單樁豎向承載力[J].山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2006,21(3):197-200.

[3]徐新躍.基于經(jīng)驗(yàn)的樁基承載力灰色系統(tǒng)分析與評(píng)價(jià)[J].巖土力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004,23(S1):4602-4605.