三原地裂縫的沉降觀測(cè)與預(yù)報(bào)分析答辯人：專(zhuān)業(yè)：測(cè)繪工程指導(dǎo)老師：日期：11年6月17日研究概述本文主要對(duì)三原地裂縫的成因以及其沉降規(guī)律加以研究，并以2006年至2023年期間對(duì)三原地裂縫試驗(yàn)場(chǎng)的沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)為根底，在分析研究幾種常用的預(yù)測(cè)方法之后，著重采用灰色理論GM〔1，1〕對(duì)三原試驗(yàn)場(chǎng)的沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果說(shuō)明：灰色理論對(duì)沉降數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)具有數(shù)據(jù)量少精度高的優(yōu)點(diǎn)。論文的主要內(nèi)容第一局部：背景及意義第二局部：地裂縫與地面沉降研究第三局部：數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)方法研究第四局部：灰色系統(tǒng)模型應(yīng)用第五局部：結(jié)論背景及意義背景在眾多地質(zhì)災(zāi)害中，除滑坡、泥石流外，地裂縫災(zāi)害也是嚴(yán)重影響我國(guó)人民生活生產(chǎn)建設(shè)的重要災(zāi)害之一。意義1,掌握地裂縫的開(kāi)展機(jī)理，可以通過(guò)預(yù)報(bào)的方式減少自然災(zāi)害給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)的影響。2,掌握地裂縫的分布特征，可以有效減少地裂縫對(duì)附近建筑物和農(nóng)田等的危害。3,掌握地裂縫的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，可以為今后的地質(zhì)災(zāi)害研究提供可靠的依據(jù)。地裂縫造成的影響地裂縫與地面沉降地裂縫地裂縫是地表巖、土體在自然或人為因素作用下產(chǎn)生開(kāi)裂，并在地面形成一定長(zhǎng)度和寬度裂縫的一種地質(zhì)現(xiàn)象。地裂縫的形成原因復(fù)雜多樣。地殼活動(dòng)、水的作用和局部人類(lèi)活動(dòng)是導(dǎo)致地面開(kāi)裂的主要原因。地面沉降地面沉降是指自然因素和(或)人為因素作用而形成的地面標(biāo)高損失。數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)方法研究雙曲線法指數(shù)曲線法時(shí)間序列分析法有限元法灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法灰色理論GM〔1，1〕模型概括地說(shuō)，灰色模型具有如下特點(diǎn):1，建模所需信息較少，通常只要有4個(gè)以上的數(shù)據(jù)即可建模;2，建模的精度較高，可保持原系統(tǒng)的特征，能較好地反映系統(tǒng)的實(shí)際情況。三原試驗(yàn)場(chǎng)沉降點(diǎn)位圖三原地裂縫沉降觀測(cè)網(wǎng)布置如圖4.1，全網(wǎng)共由33個(gè)點(diǎn)組成，其中有三條剖面，三組對(duì)點(diǎn)。沉降數(shù)據(jù)的前期處理對(duì)三原試驗(yàn)場(chǎng)每期沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)都采用武漢大學(xué)的科傻軟件整網(wǎng)統(tǒng)一平差，保證各點(diǎn)精度均勻，從平差結(jié)果可以看出,處理結(jié)果有效。為了使處理后的沉降數(shù)據(jù)能夠應(yīng)用灰色理論GM〔1，1〕模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，就要求使用數(shù)據(jù)必須是等間隔的。因此，采用三次樣條插值對(duì)平差后數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插，得到等間隔的可用數(shù)據(jù)。至此，數(shù)據(jù)前期處理結(jié)束。三次樣條插值結(jié)果舉例從上圖可以看出，采用三次樣條插值方法，可以很好地對(duì)沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，具有穩(wěn)定性佳，擬合度高的優(yōu)點(diǎn)?；疑碚擃A(yù)測(cè)結(jié)果展示經(jīng)計(jì)算，表中結(jié)果的后驗(yàn)方差比C和小誤差概率P都在合格所允許的數(shù)據(jù)范圍之內(nèi)?？梢?jiàn)，灰色理論GM〔1，1〕模型對(duì)沉降數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)具有實(shí)用性、有效性和正確性的特征。結(jié)論1，地裂縫周?chē)牡孛娉两凳芎芏嘁蛩氐挠绊憽?，三原地裂縫處在南部塬上的點(diǎn)沉降量較小，而北部的沉降點(diǎn)沉降量較大。整個(gè)區(qū)域沉降保持一定規(guī)律性。3，灰色理論的GM(1，1)模型可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并可以得到預(yù)期的效果。致謝大學(xué)本科的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束。在此，我要衷心地感謝所有曾經(jīng)悉心教導(dǎo)過(guò)我的老師和熱心照顧過(guò)我的同學(xué)，他們?cè)谖掖髮W(xué)四年的學(xué)習(xí)生活中給予了我很大的幫助。本文能夠順利完成，要特別感謝我的指導(dǎo)老師成偉，感謝各位系的老師的關(guān)心和幫助。最后向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的人表示衷心的感謝！雙曲線法從實(shí)測(cè)沉降一時(shí)間曲線的拐點(diǎn)開(kāi)始采用雙曲線擬合，利用以下公式可以進(jìn)行最終沉降值的推算:

具體應(yīng)用時(shí)，可從圖中得到和t的直線關(guān)系。從該直線與縱軸的交點(diǎn)和斜率，可分別求得A、B，將A、B代入即可求得任意時(shí)間的沉降量。指數(shù)曲線法

指數(shù)曲線法是假定沉降平均速度以指數(shù)曲形式減少的經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)法。認(rèn)為指數(shù)曲線約呈折線型的三段直線，其經(jīng)驗(yàn)公式為：在直線上選取兩點(diǎn)和使其滿足，代入上式，即可得，由此可求的最終沉降量。時(shí)間序列分析法時(shí)間序列分析法，是一種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的參數(shù)化時(shí)域分析，對(duì)建筑物和地面沉降進(jìn)行變形分析常采用時(shí)間序列分析法中的自回歸模型。時(shí)間序列{xt}(t=1,2,…,N)的自回歸模型為:

模型充分表達(dá)了不同時(shí)刻t的觀測(cè)值之間的相關(guān)性,這是由變形規(guī)律所決定的。用時(shí)間序列分析法的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)沉降觀測(cè)進(jìn)行預(yù)報(bào)和分析。有限元法有限元法根本思想是將求解區(qū)域離散為一組有限數(shù)目、且按一定方式相互聯(lián)結(jié)在一起的單元組合體。ABAQUS是一套功能強(qiáng)大的基于有限元方法的工程模擬軟件，它可以解決從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到復(fù)雜的非線性模擬等各種問(wèn)題。ABAQUS不但可以做單一零件的力學(xué)和多物理場(chǎng)的分析，同時(shí)還可以做系統(tǒng)級(jí)的分析和研究。地面沉降觀測(cè)的沉降計(jì)算也可采用有限單元法計(jì)算。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是從人腦的生理結(jié)構(gòu)出發(fā)，由大量的、簡(jiǎn)單的處理單元廣泛地互相連接而形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，進(jìn)而模擬人腦信息處理功能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)適合需要同時(shí)考慮許多因素和條件的、不精確和模糊的信息的問(wèn)題處理。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的表達(dá)式為:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型不能進(jìn)行長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，只能作短期遞推式預(yù)測(cè)?；疑碚揋M〔1，1〕模型