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基坑变形监测预测模型的建立与运用

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 基坑监测与预测的国外研究现状

1.3 基坑监测与预测的国内研究现状

1.4 本次研究的主要内容

1.5 技术路线

第2章 基坑变形监测技术

2.1 基坑变形机理概述

2.2 基坑监测目的

2.3 监测内容

2.4 基坑监测的特点

2.5 监测数据整理及分析

2.6 基坑监测项目实例

2.6.1 基坑监测依据

2.6.2 监测系统的建立

2.6.3 监测实施

2.6.4 监测数据分析

第3章 小波理论

3.1 引言

3.2 连续小波变换

3.2.1 原理

3.2.2 连续小波变换的性质

3.3 离散小波变换

3.4 多分辨分析

3.5 小波函数

3.5.1 小波函数的数学特性

3.5.2 常见小波函数

3.6 小波分析技术在基坑变形监测中的应用

3.6.1 小波分析技术在基坑变形监测中的可行性

3.6.2 对变形信号的小波去噪

3.6.3 对变形信号的奇异值检验和趋势提取

3.6.4 实例应用

第4章 灰色系统理论及模型建立

4.1 灰色系统理论

4.1.1 灰色系统理论的概念

4.1.2 灰色系统的特点

4.1.3 基坑变形监测的灰性

4.2 灰色模型

4.3 GM(1,1)模型的建立

4.3.1 GM(1,1)建模的条件

4.3.2 建模过程

4.3.3 GM(1,1)模型可行性分析

4.3.4 数据变换方法

4.3.5 灰色动态预测模型

4.3.6 GM(1,1)模型领域族

4.3.7 模型的精度评定

第5章 预测模型的应用

5.1 基于灰色模型的基坑变形预测应用

5.1.1 数据预处理

5.1.2 建模预测

5.1.3 结果分析

5.2 基于小波去噪的灰色模型的基坑变形预测应用

5.2.1 小波-灰色模型的建立

5.2.2 监测数据的小波去噪

5.2.3 小波分析与灰色组合模型的预测

5.3 预测成果分析

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

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摘要

城市化进程的快速发展,国民经济水平的不断提高以及人们对于各种民生设施需求的不断增长,促进了基础设施建设的飞速发展。各种高楼、地铁、地下商场等设施的建设,带来的是各种基坑工程数量的激增。基坑开挖深度记录不断刷新,开挖面积不断扩大的背后,隐藏着诸多的工程安全问题,所以在施工运营阶段的基坑变形监测必不可少。结合获取的基坑变形监测数据,对基坑变形特征进行分析,以及运用一定方法对它的变形趋势进行较为精确的预测,能帮助工程人员准确把握施工,防患于未然。基于以上,对于基坑变形监测与预报进行研究十分必要且意义重大。
  本文从基坑变形的监测与预报入手,以基坑变形监测项目实例为背景,运用小波分析工具和灰色预测模型,对监测数据进行处理分析,得出一定的结论:
  (1)依据基坑变形监测实例,总结了基坑变形监测技术的各个工作重点,如监测步骤、点位埋设,对监测数据进行分析,掌握基坑变形的特征。
  (2)系统介绍了小波分析理论方法,重点说明小波阈值去噪法。通过对不同小波函数、分解层数、阈值确定准则、阈值函数、重调方法的比较,运用信噪比、均方根误差和光滑性作为衡量标准,完成了对实例数据的去噪处理。运用小波分析的方法对监测数据进行奇异值检查,发现没有奇异值影响。
  (3)对基坑变形中的平稳数据和波动变形数据建立GM(1,1)模型进行预测,得出对于波动数据预测的精度有待改善。按照新信息原则,分别建立不同维数的原始序列进行预测,精度的高低与建立的序列维数有关,但不是维数越高精度越高,而要针对不同的数据序列建立满足于当前预测的最宜维数。
  (4)用去噪后的数据建立小波-灰色组合模型,与单一预测模型进行对比,得到组合模型预测的精度更高,验证了小波-灰色模型在基坑变形监测预报应用中的可行性。

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