地铁深基坑土体力学参数动态反演

一位移反分析的基本原理从系统角度来看，基坑工程是一个复杂的巨系统，人们对其进行的各种施工活动，均可看成系统输入，而人们量测到的位移、变形破坏则为系统对输入的响应，即系统的输出（如图1-l所示）。而反分析则是根据一个灰色系统的输出确定输入的过程，也可以看成由系统的输出到输入的映射。而人工神经网络（ArtificialNeuralNetwork，简称ANN）是一个复杂的非线性动态系统，具有大规模的并行处理和分布式的信息存储能力、良好的自适应性、很强的学习联想、容错性和抗干扰能力，几乎可以模拟任何复杂的非线性系统。图1-1基坑工程系统示意图用神经网络建模不需要知道变形与所求参数之间的关系，通过样本学习和记忆，就可找出输入（岩土体力学参数）与输出（位移）之间的非线性特征关系。基坑工程计算中较多采用三层BP网络模型。神经网络具有很强的非线性映射能力，数值模拟具有很好的定量分析能力，两者结合起来是位移智能化反分析的一条有效途径。本文进行基坑岩土体力学参数的位移反分析研究主要综合运用了正交试验法、有限差分法以及BP神经网络方法。根据正交试验对各土层土体力学参数进行分组设计，运用有限差分软件FLAC3D对基坑开挖工况进行模拟计算，根据计算结果构建BP神经网络训练样本，采用BP神经网络模型进行土体力学参数的位移反分析研究。具体实施步骤如下：（1）按正交试验法进行土体力学参数分组设计；（2）产生BP神经网络的训练样本集：首先根据有限差分计算，得到由计算位移值和相应输入岩土体力学参数组成的雏形样本集；再将雏形样本集经过样本空间的映射，转换为[0，1]实数空间范围内的实际训练样本；（3）确定BP网络结构，用样本集对网络进行学习训练，建立计算位移与输入参数之间的非线性关系；（4）利用训练好的神经网络进行后期的计算，把测得的实际位移输入到训练好的神经网络进行反分析，神经网络则输出相应的岩土体力学参数；（5）把反分析所得的岩土体力学参数输入有限差分正分析程序，进行内力、变形等预测分析。利用神经网络模拟有限差分计算过程，不仅可以提高反分析计算的精度，同时还可以提高计算效率。§1.1FLAC3D的基本理论和计算原理许多工程分析问题，都可归纳为在给定的边界条件下求解其控制方程（常微分方程或偏微分方程）的问题，但能用解析方法求出精确解的只是方程性质比较简单，且几何边界相当规则的少数问题。对于大多数的工程技术问题，由于物体的几何形状较复杂或者问题的某些特征是非线性的，人们在广泛吸收现代数学、力学理论的基础上，借助于计算机技术来获得满足工程要求的数值解，这就是数值模拟技术。目前在岩土工程技术领域内常用的数值模拟方法有：有限元法（FiniteElementMethod）、边界元法（BoundaryElementMethod）、离散元法（DiscreteElementMethod）、块体理论（BlockTheory）反演分析（BackAnalysis）、有限元—边界元耦合法。本次对基坑开挖支护的数值模拟，采用FLAC3D软件进行。弊FLAC焦是快速拉格朗简日差分分析（壤FastL穷agrang蛮ianAn宪alysis堵ofCo鹅ntinua货）的简写。泽FLAC舒是力学计算的劣数值方法之一籍，该名词渊源蹦于流体动力学楼，它研究每个声流体质点随时谅间变化的情况锅，即着眼于某压一个流体质点雅在不同时刻的惩运动轨迹、速举度及压力等。前快速拉格朗日串差分分析将计务算域划分为若础干单元，单元兵网格可以随着脆材料的变形而超变形，即所谓晋的拉格朗日算旅法，这种算法奖可以准确地模获拟材料的屈服璃、塑性流动、专软化直至大变驼形，尤其在材科料的弹塑性分艰析、大变形分旨析以及模拟施足工过程等领域棚有其独到的优尼点。氧熟阁FLAC3眉D己的本构模型度岩土本构关系忍是指通过一些饮试验测试少量浙的岩、土体弹肃塑性应力分—掀应变关系曲线移，然后通过岩裁土塑性理论及睁某些必要的补间充假设，将这晋些试验结果推期广到复杂应力滥、组合状态中盘去，以求取应竞力帐—锐应变的普遍关堪系；将这种应符力鞋—镇应变关系以数约学表达式表达杠，即称为岩土检本构模型。岩型土材料的多样誓性及其力学特互性的差异，使起得人们无法采肝用统一的本构绳模型来表达其垂在外力作用下发的力学响应特蹲性，因而开发牢出了多种岩土世本构模型。达FLAC3D伞中内置衔12橡种岩土本构模纯型以适应各种吗工程分析的需茫要，它们是：投（饰1轰）复酿空模型（蔑NullM污odel逐）：通常用来她表示被移除或重开挖的材料，续且移除或开挖究区域的应力自摊动设置为零。耽在数值模拟的乞后续阶段，空惠模型材料也可青以转化成其他脖的材料模型。洒采用这种模型栏，可以进行诸妹如开挖、回填培之类的模拟。忽（疼2锣）弹性模型（阿Elasti演cmode方l槐）：弹性本构析模型具有卸载筐后变形可恢复绝的特性，其应当力珍—柱应变规律是线芳性的，与应力哑路径无关，包佩含廉3残个弹性模型。扬各向同性弹性黎模型（棒Elasti痒cIsot盆ropic禁model们）代表均匀连饶续各向同性并况为线性应力应骡变关系的材料覆；正交各向异欲性弹性模型（孙Orthot腾ropic漫Model坡）适用于具有前良好各向异性言弹性性质的弹妨性材料；横观沉各向异性弹性位模型（政Transv源ersely踩Isotr介opicM已odel感）适用于模拟软在各层的法线摊方向和切线方保向的弹性模量引有明显差异的只层状弹性材料派。广（垃3疏）塑性模型（忙Plasti六cmode雹l竞）：包含环8串个塑性模型。止德鲁克巨—错普拉格模型（贯Drucke钢r-Prag休erMod竿el怜）是一种塑性框模型，其剪切钳屈服应力是法拘向应力的函数窑；莫尔快—指库仑模型（烘Mohr-C纺oulomb味Model萍）代表在剪切胁荷载下产生屈绞服的材料，但薪其屈服应力仅凉仅决定于大小无主应力，中主尝应力对屈服不提产生影响；应壤变硬化少/型软化莫尔慈—昏库仑模型（谜Strain碧-Harde即ning/S斥ofteni游ngMoh槽r-Coul缠ombMo此del望）基于莫尔锹—任库仑塑性模型俗，它能够反映文荷载超过土体毕初始破坏条件亦时剪切强度所对表现出的硬化乞或软化特性；固遍有节理模型闲（只Ubiqui挡tous-J徐ointM费odel秩）用来模拟岩枣土材料（主要雹为岩石）中的澡软弱面；双线硬性应变软化遍换有节理模型（把Biline申arStr浪ain-Ha聚rdenin浆g/Soft梁ening泉Ubiqui雹tous-J君ointM赔odel裹）结合了应变府软化莫尔践—现库仑模型和遍漏有节理模型的色特性，这种模纺型对岩体或土狭体和节理均采寸用了双线性破体坏准则；修正矿剑桥模型（坟Modifi发edCam他-clay剩Model元）能够考虑土鬼体塑性体积变泳形的影响。会泽纠FLAC3跃D斩的计算原理赵FLAC息程序的基本原煤理和算法与离简散元相似，但爷它却像有限元拜那样适用于多债种材料模式与沫边界条件的非亩规则区域的连扛续问题求解；幅在求解过程中扫，忌FLAC腔采用了离散元梁的动态松弛法串，不需要求解衔大型联立方程钻组（刚度矩阵翻）。同时，同原以往的差分分茄析方法相比，脉FLAC路不但可以对连熊续介质进行大哈变形分析，而锐且能模拟岩体吸沿某一软弱面核产生的滑动变祝形，赔FLAC狐还能在同一计际算模型中针对致不同的材料特逼性，使用相应父的本构方程来染比较真实地反党映实际材料的炮动态行为。提具体地讲，挤FLAC旅的基本原理如够下判]烛：近FLAC鸡用差分方法求掏解，因此首先扑要生成网格。针将物理网格（从图紧1-2疾）害y劈映射在数学网师格（图送1-3肠）上，这样数皇学网格上的某是个编号为哪i抖，雁j到的结点就与物锋理网格上相应链的结点的坐标地x对，弓y很相对应，这一甚过程可以想象塞为数学网格是野一张橡皮做的围网，拉扯以后偏可以变为物理户网格的形。昏图握1-2屑物理网格源询心半菌哗图系1-3膝数学网格芹假定某一时刻策各个节点的速向度为己知，则投根据高斯定理渡可求得单元的说应变率，进而旧根据材料的本购构定律可求得贩单元的新应力信。四根据高斯定理拿，对于函数裳F版有：蒙智苹型尽蓝礼（铃1-1劝）眠式中，哭是函数求解域勾（或单元）的妹体积；刑是犯的边界；雾是洒的单位外法线窗矢量。宿定义梯度宿的平均值复疫嫂话促姿角（评1-2览）摇式中，国<>破表示求平均值牛。析贵对于一个具有片条边的多边形纺，上式可写成革对化条边求和的形唉式：着主旋捧误美须（菊1-3巴）倒式中，歇是多边形的边合长，揉是般在骑上的平均值。色假定以速度吩代替式（腊1-3环）中的等，且夏取边两端的结惹点（即差分网呼络的角点）速和杯的速度平均值超，则：老骆粒雕旧（科1-4亡）暂对于三角形单葡元（如图梦1-4宜）：排惩（蹄1-5惜）懒同理可求出忙<傍>怖值。由几何方康程可求得单元棒的平均应变增深量：邮淡辅掩悉边（岛1-6蹈）迎堆征雕图窝1-4衣计算单元示意寄图酒玉丰绳元县图袍1-5侍积分路径用由广义虎克定室律，各向同性透材料的本构方索程为：织式中，泳，荷为拉梅常数；牙，即体积应变属；锤已楼黑胞（比1-7赢）挖因此单元的平恳均应力增量可居表达成：先哭冒（礼1-8育）梨同时，若以应马力表示应变，斜则其本构关系封为：曲喉帮（行3-9到）贼式中，毕为泊松比；司为弹性模量；逆为应力第一不诊变量。桨这样，通过上乳述各式的迭代裙求解，便可求角出每一迭代时跑步相应各单元贡的应力和应变滩值。丈由莫尔漠—投库仑屈服准则章：加鉴挠痕叮（芦1-10问）碗将式（夕1-10扣）转换成用单涌元应力表示的朋形式：丸帖杆险（返1-11以）式中，博根据各单元集值的大小便可断判断单元屈服障与否（柜屈服；否则不盆屈服）。均上面已求出了狼各域（单元）渡的应力，下面哨来求各结点的杠平衡力。匙由结点的运动疤方程：扔果漂全累（考1-12盾）外式中，学为总加速度；限为重力加速度野。拒对（膏1-12纤）沿积分路径棋积分（见图蕉1-5密）得：梨侄炕（港1-13恐）奉其中，怖为某结点周围挡单元作用在该冬结点的集中力绞。瞎雷晴咱贝（割1-14追）其式中，新指作用在结点伍中的合力（净腥力）。倒涌利用中心差分仿，得该结点加阶速度和速度：繁短（嗽1-15叶）恳不（辫1-16零）矛其中，股为结点上一时忆步的速度，而躬也已求出。雅进一步得结点取位移：仆姜欲（牺1-17绕）辣图狐3-6碗拉格朗日差分蚕法计算循环药按照上述思路宏，通过迭代求剖解，便可求出饿各个时步模型敏各单元（或结步点）的应力、桨变形值，进而男可模拟出整个坦模型变形破坏揉过程。拉格朗武日差分法计算伙循环如图颤1-6舅所示。妙泄1限.1.3怕FLAC3兆D昨的优点及其在拦岩土工程中的扁应用猴FLAC歇程序的功能非立常强大，它不盾但可以用于分辫析计算一般岩黄土体的应力和辈变形情况，还虑可以进行水传—链热兆—垦力三者的耦合茂分析、地震动阔力分析以及岩般土体蠕变行为惨分析等。谎与现行的数值短方法相比，阿FLAC慈具有以下几方甜面的优点：盆（雕1戚）求解过程中们，采用迭代法符求解，不需要糕存储较大的刚肚度矩阵，比有担限元方法大大酸地节省了内存乒，这一优点在秩三维分析中显跟得特别重要。滤（克2怖）在现行的剧FLAC丸程序中，采用照了涉“俱混合离散化永”犹（绵mixed泉discri剧minati尚on殖）技术可以比浴有限元的数值慧积分更为精确管和有效地模拟旅计算材料的塑界性破坏（挺plasti岁ccoll却apse擦）和塑性流动柜（和plasti匠cflow滥）。遭（洁3近）采用显式差批分求解，几乎据可以在与求解极线性应力状—购应变本构方程先相同的时间内剧，求解任意的猫非线性应力拜—律应变本构方程糊。因此，唉FLAC哗它比一般的差铲分分析方法相他比大大地节约食了时间，提高挠了解决问题的猴速度。胀（米4危）在材FLAC渴中，所用的是列全动力学方程见（倒fulld吼ynamic壤equat捏ion读），即使在求昂解静力学问题伶时也如此。因男此，它可以很躲好地分析和计雷算物理非稳定陕过程，这是一其般的有限元方抄法所不能解决纱的。步（梁5滩）可以比较接难近实际的模拟伍岩土工程施工然过程。团FLAC晚采用差分方法畅，每一步的计殊算结果与时间屡相对应，用此课可以充分考虑庆施工过程中的劫时间效应。同哀时，壁FLAC盛程序采用人机因交互式的批命柳令形式执行，拦在计算过程中站可以根据施工侨过程对计算模钉型和参数取值踪等进行实时地蚊调整，达到对切施工过程进行丸实时地仿真的会目的。录此外，弓FLAC3D扛具有良好的前瑞后处理功能，迹计算时三维网饶格自动被剖分轿成四面体单元探。因此，在网灰格形状划分上驾没有太多限制拳，可以准确地皱模拟工程实际径：每个单元体鹿都可以有自己俱的材料模型，皮材料可以在外叹力及应力作用炭下屈服流动，稻网格也随着材辣料的变形而改裙变（大变形模锦式）。由于显无式方法不需形侨成矩阵，因此茶，对计算机硬旺件的要求也相订应降低；同时贵，程序对差分盼方程解迭代的袄精确性和收敛匠性进行了优化盆，计算时间和为计算结果都能箩够满足要求。照对于岩土材料汤来说，显式方井法很容易引入域材料的非线性善本构关系。对莲于遵循非线性股应力舟—黎应变关系的材税料来说，也不闪需要进行迭代肝计算（这往往识在计算中造成屈很大误差）；寿相应于某一给切定的应变增量候的应力增量，愚可以在给定的浆区域内，按实誓际发生的那样猴，指定使其符识合非线性本构欢方程。这样，贞非线性定律可洪以按它正确的欧物理模式得以他遵循，而不是激取决于迭代方鼓法途径的敏感乐性。奔岩土工程问题俯包含力学、流南体流动、热传抱导等广泛的物归理过程。雁FLAC象程序可以模拟储这些运动的单熊个过程，也可物模拟它们之间猫的耦合作用。给具体来讲，平FLAC3望D芝程序可用于下勤列岩土工程问滤题的研究：隶（祝1迈）边坡稳定和振基础设计中的缠承载能力及变轿形分析；突（辞2惠）隧道、矿山泡巷道等地下工晚程的变形与破楚坏分析；卡（慧3树）隧道等地下山工程衬砌、岩我石锚杆、锚索蚊、土钉等支护溉结构的分析；知（遥4娃）隧道及采矿丸工程中的动力婆作用与震动分港析；帖（引5凉）水工结构中酿流体流动以及筋水一结构相互型作用分析；冶（挖6拒）基础与大坝秃由于振动或变各化的孔隙压力新作用发生的液划化现象分析；联§被1屯.2BP返神经网络的基奏本理论与计算肾原理币人工神经网络葡理论是八十年垄代后期世界范笼围内迅速发展素起来的一个前剖沿的研究领域破，它是利用物庆理可实现的器给件或利用计算仇机来模拟生物态神经网络的某宰些结构和功能烛，具有非线性渐映射能力和无刷模型估计的特齿征，是处理非击线性映射问题慧的有效工具。铁神经网络因其议具有自组织、搅自学习、自适堵应和并行处理果（响应速度快桂）等特点，同紧时还具有很强殖的输入输出非征线性映射能力舍和易于学习与倡训练的优点，棒引起了众多领哄域科学家的广折泛关注，成为讨目前国际上非装常活跃的前沿隙领域之一。雄人工神经网络赴有数十种模型投，比较典型的练有睬BP拾网络、庄Hopfie半ld肾网络、责CPN毅网络、拆RBF阔网络、呆CNN脉网络等，目前超，在人工神经墓网络地实际应娱用中，绝大部热分的神经网络宁模型是采用前绳向多层神经网壁络的反传学习项理论，它也是蒸前向网络的核垫心部分，并体紧现了人工神经苗网络最精华的室部分。恐1丽.2.1辞BP志神经网络族的基本理论谅误差逆传播神暑经网络是目前关应用最广的神屑经网络，它是叨按照误差逆传语播学习算法进避行训练的多阶政层神经网络，境简称约BP俭（勺Back-P董ropaga材tion症）网络。暮BP泰神经网络是一罚种具有二层或判二层以上的阶腥层型神经网络雾。上下层之间票各神经元实现刚全连接，即下巡层的每一个单而元与上层的每糖个单元都实现赚权连接，而每挡层的各个神经搂元之间无连接限。网络按照有足教师示教的方好式进行学习，昂当一个学习样恋本提供给网络吉后，神经元的誓激活值，从输炕入层经中间层绳向输出层传播腔，在输出层的傍各神经元获得轻网络的输入响状应。在这之后再，按减小希望弃输出与实际输挂出误差的方向械，从输出层经锯各中间层逐层云修正各连接权讽，最后回到输籍入层，因此得凉名之“脚误差逆传播算像法凯”寨。随着这种误陕差逆传播修正巨的不断进行，惭网络对输入模县式响应的正确筒率也不断上升顷。饺由于误差逆传颂播网络及其算繁法增加了中间详隐层并有相应耀学习规则可循锣，使其具有识备别非线性模式请的能力。特别誉是其数学意义李明确，步骤分饱明的学习算法容，更使其具有墨广泛的应用前吵景。缸常用的网络有阳三到四层。采述用越多的中间活层，训练时间壶就会急剧增加泡，这是因为中驻间层越多，误臣差向后传播的材过程计算就越结复杂。而且中慎间层增加后，市局部最小误差惨也会增加。网报络在训练过程走中，往往容易提陷入局部最小类误差而无法摆剃脱。网络的权馆重难以调整到街最小误差处。置对于大多数实病际问题，一层恭中间层即三层吊网络就已经足结够。而有时采魄用一个中间层骆时，需要用较舍多的处理单元琴，这时如果选奔用两个中间层糊，每层处理单摩元会大大减少颠，反而可以取仰得更好的效果朗。弦采用适当的中结间层处理单元泰是非常重要的绩。中间层处理涨单元数选用太魂少，网络难以夹处理较复杂的雅问题，但若中电间层处理单元厘数过多，会使陈网络训练时间戴急剧增加，而克且过多的处理搂单元容易使网士络的训练过度渴。也就是说网绩络具有过多的勤信息处理能力修，甚至将训练黄数据组中没有叔意义的信息也做记住，这时网婚络就难以分辨鸣数据中真正的死模式。宜BP推神经网络算法纯的基本思想是强：根据样本的滤希望输出和实灾际输出之间的奸平方误差，利喇用梯度下降法征，从输出层开护始，逐层修正厦权系数。城BP明算法的学习过界程由正向传播耐和反向传播两兵个过程组成，郊在正向传播过洗程中捏，膛输入信息从输压入层经隐含层扰传向输出层，妨如果输出层得后不到预期输出蜓，则进行反向嫂传播，将误差臭信号沿原来的联连接通路返回赤，通过修改各免层节点的权重娇，使误差最小香。网络不仅有涂输入层节点、治输出层节点，厕而且还有隐含各层节点。隐含宅层可以是一层屡，也可以是多茧层。述最基本的骡BP咸网络只有三层掘结构，如图生1铲-难7这所示。即输入轮层、隐含层和录输出层。塌图较1-7驻三层诵BP肯网络基本结构掏图订1碰.2.2唯BP膏神经网络模型按的酿计算原理廉一、范BP啦网络的学习算找法峰假设罗BP曾网络为三层网鄙络，输入层（闪以闪编号）有怜个神经元，隐卫含层（以董编号）有伞个神经元，输培出层（以蓝编号）有宏个神经元。设债有崖M喇个样本徒，输入向量蓝，输出向量踢，鞋。则隐含层和其输出层热神经元的净输建入为：昼蹄的废（激1-18挎）夺各层神经元的制输出为：西民祥惩（厕1-19逝）辨其中：船为寄Sigmoi象d痛型函数（简称乳S瓣型），即：剖骗遮维绵（以1-20绝）要因此，各神经唉元的输出应为民：遥融（引1-21书）递咱（柔1-22遵）资对于输入层，且。公式（吐3-21饮）、（偶3-22话）中舅，被，待。设第碎个输出神经元饺希望输出为敏，实际输出为咽，则对每个学奔习样本的误差呀平方和为：仆笔席颗（嗓1-23拿）欲系统的平均误辆差是：随稠（薄1-24扎）装为了方便起见犬，省略下标时p划，缺上式可写成：祝粥促爬逃（旧1-25态）择根据梯度最速饱下降法，权值志（包括阈值）艘的变化项役与体成正比，即：塑蝇凶及欧衫（擦1-26责）候这里祖为学习率，负缺号代表梯度下碗降方向。脑则对于隐含层淡与输出层之间柄权值变化：畜首（粮1-27记）扒若记馒，则（廉1-27狐）式可写为畅粗侨切朽（低1-28损）捕对于输入层与旁隐含层之间权留值变化，尽管侵在细节上与上旋式不同，但仍联可写为：杠最（军1-29握）临若记蚁，则（谨3-29懒）式可写为岭厦榴鸟仇（颈1-30稼）净但是俗不能直接计算渣，而是以参数拐的形式表示，盖即扮传（泥1-31吵）汁故猾母智温独闯（屑1-32凝）诚公式（见1-32鹰）的含义为：霉由输出层各神栏经元的辣值可以求出隐另含层各神经元追的值，计算的秧方法是按正向党传播相反的方茶向用相应的权燥值泻对输出层的治进行加权求和痕，这就是误差眯反向传播的含析义。书家在实用中草BP塌算法存在两个耀重要问题：收抢敛速度慢，目竞标函数存在局网部极小。为解座决这些问题，懂许多人研究并假提出了许多方驳法，其中很具帐有代表性方法恐是在（中1-28帜）和（拐1-32园）中增加一个在动量项剥，即：独刷（静1-33万）浮跌（涛1-34播）拒式中介为迭代次数，压为比例常数。遇二、度BP克网络计算步骤谈根据嘴BP淋网络学习算法幕，萄BP挪网络学习步骤忽可归纳如下：漫（雷1蒸）根据问题的要特征和环境，僵确定神经网络哪的结构，包括含神经网络的层鸟数、各层中的延神经元个数等乒；牲（犯2形）网络的初始指化：输入学习舍率素、恳；给定最大学君习误差躬（收敛精确度邮）；给输入层勉至隐含层连接牙权矩阵、隐含茎层至输出层的追权矩阵赋初值钳；死（前3寻）为网络提供绳一组学习样本窜；草皂（最4构）正向传播，基计算实际输出厚。计算实际输呈出与期望输出势的误差惜，利用它修正编，骤虹，尼为迭代次数；锯（堪5并）误差回传，够修正前一层的钱，直至输入层训；醉（铲6沉）输入下一个泊学习样本，回厉至（绘4世），直到输完妈为止；舍（赚7骑）计算系统误问差矿E扎，若便E蜓小于给定值，刺结束并转向（被8聋）；否则回至老（切3董），反复迭代亏，直至收敛；包（产8索）预测新样本苍，并输出预测壁结果。滋罩§灭1坐.3琴正交试验设计适法搂为了建立基坑绢岩土体力学参乒数与测点位移浑的映射关系，妇需要事先给定惭一定数量的样海本对神经网络叫进行训练，而长选取的样本应南能够覆盖全部惩可能发生的输疮入输出状态。扇各个反分析的带岩土体力学参筑数取值都有一撒定的范围，把圆取值范围进行霸水平划分，假腹设有鞋m填个反演参博数，它们各有笛l隐1香、限l以2斧、敞…每、栏l辱m宜个水平，则取法值的可能性有榨l晕1膛×l今2站×影…柏×l壳m愁种。当反演的陪参数个数不多御，每个参数的乏水平数也较少塔时，把各种可义能取值作为输狮入样本，可以摸获得较为丰富浊的结果，结论常也较正确。当次参数较多，水仙平数也较大时彩，把各参数的勒可能取值作为况样本是不可能扣的。例如，有档五个土体参数遍，每个参数都晨有五个水平，司则有驱5赚5芝=3125疲个取值样本。蚕对于大多数场练合，做这么多面的试验是不可拆能的。因此，喊在进行神经网达络学习时结合堂适当的样本构节造方法，既能毛保证网络训练挨的准确性，又查减少了样本的鹰个数。孕通常的神经网墨络学习样本的劝选取方法有两娇种，正交试验或设计法和均匀暴试验设计法。朴根据本文中涉办及土体力学参迎数个数和水平县数，决定采用夏正交试验设计娱法来构造学习拐样本。努正交试验设计微（死Orthog甩onale绑xperim教ental光design笼）是研究多因舞素多水平的一俩种设计方法，隆它是根据正交膝性从全面试验拦中挑选出部分俩有代表性的点教进行试验，这简些有代表性的若点具备了弹“尿均匀分散，齐岛整可比洞”耀的特点，正交毛试验设计是分蚊析因素设计的踩主要方法。是芽一种高效率、纹快速、经济的猪实验设计方法距。例如作一个扮三因素三水平与的实验，按全搜面实验要求，满须进行断3殃3殖=27马种组合的实验赴，若按正交试剖验设计，则只末需作狭9佳次。认1否.3.1循葬正交试验设计莫法的基本概念育一、正交试验贤法的常用名词浊（条1庭）指标。在试品验中需要考查保的效果的特性霉值，简称为指萌标。指标与试岁验目的是相对面应的。例如，献试验目的是提冤高产量，则产翁量就是试验要核考查的指标；镰如果试验目的证是降低成本，脉则成本就成了广试验要考查的竭指标。总之，宗试验目的多种薯多样，而对应汉的指标也各不匠相同。指标一民般分为定量指简标和定性指标堪，正交试验需束要通过量化指慨标以提高可比刑性，所以，通弊常咸把定性指标通眠过评分定级等加方法转化为定部量指标。尸（答2咏）因素。因素琴也称因子，是猫试验中考查对锐试验指标可能谢有影响的原因自或要素，它是板试验当中重点棉要考查的内容工。通常用大写藏英文字母陷A需、静B跟、销C恐等来表示。一词个字母表示一购个因素，因素扰又分为可控因携素和不可控因灿素。愧可控因素指在知现有科学技术弟条件下，能人望为控制调节的舅因素；不可控艰因素指在现有插科学技术条件躁下，暂时还无率法控制和调节垫的因素。陶正交试验中，润首先要选择可殖控因素列入到尚试验当中，而制对不可控因素研，要尽量保持跟一致，即在每瓣个方案中，要累对试验指标可验能有影响的不对可控因素，尽卸量要保持相同腐状态。这样，符在进行试验结振果数据的处理买过程中，就可台以忽略不可控御因素对试验造唤成的影响。百（单3双）水平。试验猎中选定的因素著所处的状态和布条件称为水平胆或位级。例如场：加热温度为奴70场℃学、翠80帮℃状、到90驶℃披这耽3秧个状态，可分田别用犯“卡1炎”济、想“巷2努”达、旷“饭3景”白来表示。又如岛1箭个因素分为坟2膝水平，用育“吊1努”衰和伞“骤2货”锈来表示。同理局，一个因素也爱可分为超4寒水平、削5肌水平或更多独水平，以此类裂推。镰图恶1-8金正交表代号图童解僚二、正交试验束法的基本工具笑正交法的基本懂工具是正交表御。它是一种依猜据数理统计原夫理而制定的具生有某种数字性痰质的标准化表层格。以基本的炕L4越（搭2拢3测）正交表为例林：劝从表少1造-1相看，该表是一拖个昌3扁列统4拾行的矩阵，每驳1聋个因素占用习1役列，该表最多芝能考查涂3额个因素，每个窑因素分为走2彼水平，共有志4喘个横行，也就决是有运4傻个试验方案，软每蔬1犬行是乔1泪个方案。假若奸用晃A厚因素占第够1尘列，骤B肢因素占第躬2畅列，卷C灾因素占第皱3盈列，则：尾1悬号方案为锈A石1拍B福1月C张1安，厦2乎号方案为墙A稼1凤B该2杏C筒2盘，烛3冰号方案为式A混2尸B剑1仔C根2屯，堂4肠号方案为骡A亏2显B在2绳C杏1胳,动只要因素列上华，各因素水平屑对号入座，方绢案就确定好了范，有几个横行送就有几个试验缩方案。韵再以别L续9石（绵3犬4惭）表为例，根化据对缴L刑4色（冻2酱3脂）表的理解，弱则秤L屡9敢（快3款4患））表为遣4榆列痒9浮行的矩阵，即唉该表最多可安汤排蔽4泻个因素，有逮9动个试验方案，段每个因素分为弊3悉水平，即每个供纵列只有路1廉、数2鞭、池3狸这妄3奥个数码。劈通过认真分析陆这两个正交表助，可以发现，勿每筐1谊个纵列中，各滩种数码出现次厉数相同，在陪L乞4盘（崖2亏3狠）表中，每列由“苗1祖”撕出现区2亲次，橡“唱2工”训出现燃2肆次，在震L湿9耕（科3垒4现）表中，犬“闲1遗”减、甲“挣2拘”掌、吵“赞3锁”义各出现铺3肃次。正交表中锤，任意引2镇列，每栗1其行组成依1及个数字对，有赠多少行就有多床少个这样的数提字对，这些数中字对是完全有势序的，各种数竿字对出现的次匠数必须相同，厘正交表必须满回足以上两个特公性，有一条不思满足，就不是天正交表。如迷L西9锯（载3仆4弊）正交表，任照意拐2升列各行组成的竿数字对分别为严：（胃1午，细1畏）、（蹈1学，戴2乘）、（醒1晋，裤3伐）、（血2牧，搂1于）、（抽2畜，渣2渠）、（级2弃，匀3豆）、（煤3碗，眨1嫩）、（奸3改，踪2塌）、（百3括，匠3锐），共抱9筝种，每种出现葱一次，且完全评有序。悼正交表一般以溪通式表示为：彼L堪N够（艺M句K夕）表现为救K挠列匹N穴行的矩阵，表耳示为该表最多木能考察滋K储个因素，每个梳因素都分为撞M壤个水平。河蝴表努3崖-1L耳4茄（哲2踢3粗）袭感表的格式敲升间表裹3怎-2L艇9昼（顾3拔4弃）沃烛表的格式颠项目岔列木1躁2壶3公行名1群1终1帆1科2流1堆2移2胸3立2含1尸2染4导2腊2鞭1柳项目邀行匙1书2道3附4缺列衬1括1辆1捕1袖1放2放1项2桌2言2绿3傍1甩3角3倾3凤4促2叮1休2句3辣5谋2钻2让3微1遵6淡2征3李1蹄2浙7帜3请1朗3荐2略8处3里2侨1驼3阿9躲3愧3酬2趟1先古明驴湖狭菊1括.3.2安针正交试验法的织主要用途鹿第二次世界大牵战后，试验设元计作为质量管雹理技术之一，凭受到各国的高沈度重视，以日苦本人田口玄一诊博士为首的一馒批研究人员在弱1949竿年发明了用正庙交表安排试验妈方案，进1952普年田口玄一在尿日本东海电报谷公司，运用正威交表进行试验猜取得了全面成念功，之后正交拾试验设计法在垮日本的工业生仔产中得到迅速裁推广。据统计笛，在正交法推活广的头晋10炉年，试验项目幅超过僻100匀万项，其中三黎分之一的项目交效果显著，获哄得极大的经济王效益。我国从磨20坟世纪掏50寻年代开始，以绩中国科学院数燃学研究所的研桥究人员为基础维深入研究正交援试验设计这门检科学，并逐步蓝应用到工农业杠生产中去，其趟后正交试验设旱计得到了广泛心研究，尤以上介海、江苏等地侍的推广成绩显植著。正交法之钻所以受到人们往的关注，是因屠为在工农业生括产和科学研究县过程中，科学娃试验是必由之栽路，而采用正仓交法安排试验纵方案可以解决锤以下问题：利（号1拐）可以节省大禽量人力、物力姐、财力和时间嫌。桌（迈2拆）能够明确影堵响试验指标各锹因素的主次顺尘序，即了解哪票些因素重要，购哪些因素次要慌。惭（絮3伐）可以迅速找究到优化方案，平在产品开发设须计中，迅速找切到优化方案，彼可以大大缩短耐产品开发设计棍周期；在生产狂过程中很快找筛到优化方案，吗可以尽快使生裳产工艺按最佳房工艺条件运行痒，早日实现高屯效益。镰（埋4财）通过试验结待果分析，可以谣进一步指明试翻验的方向，克反服盲目性，等汗等。

至二嫌踪XX恢站深基坑土体悬力学参数动态爱反演每§2.1廊XX乓站深基坑基本铅概况荒剖工程概况驴XX谨站作为椒XX纵市地铁粉2店号线重点工程迹，位于冈XX事街与转XX孟大街交叉口，朋XX廉南侧，沿洁XX堤街设置。站位薯北侧有传XX路化工工程总公杠司及其家属区逐、场XX唐、哭XX倾施工区，南侧六有多XX社西藏中学，西恢侧有右XX绸医院等单位。惯车站起讫里程勿为右谱XX昂～右羞XX浆，标准段宽度蜡为规18.86m汁。曾XX回站为地下两层视站台岛式车站各，地下一层为点站厅层，地下谨二层为站台层男；主体结构位赏于交叉口正下经方，附属结构挥位于人行道与贷绿化带正下方捐。车站外包长赌度妇241.3m僚，标准段宽度桂18.86甩m饱，结构顶板覆挨土厚度拨≥爽3m游，整个车站建淋筑物由车站主烂体、出入口、滚通道及风亭四丰部分组成。车手站设有出入口录4炕个般,姻通道耐1皮个碰,醉风亭件2芬个。车站总建坑筑面积为勿11932.西1m乎2架,骤其中主体建筑寨面积为剂9096m嘱2摩。图揪2-克1证为灰XX如站基坑平面示退意图。腹图狱2-粉1只XX阴站深基坑平面牛示意图盖车站主体及附芒属结构采用明料挖法施工，主暗体围护采用污d=耐1000mm鉴钻孔灌注桩桩炭间距怖@伴1300mm进作为基坑围护质结构，桩顶设眨冠梁，桩间采探用箩C20能挂网喷砼保持述桩间土稳定；理采用粒φ惠600营,难δ摔12摊钢管三道作为述内支撑；钻孔艺灌注桩之间采驰用灶φ孕800霉旋喷桩止水。突出入口、通道撇围护结构采用予φ脊800@12孙00则钻孔灌注桩加圆钢支撑作为基敢坑围护结构，苦采用饲φ紧600浆,应δ拖12恨钢管两道作为对内支撑。钻孔悟灌注桩之间采赠用归φ遭800搅旋喷桩止水，仓基坑平面内一等般采用对撑，到在端部与角部哗采用斜撑。基歉坑支护及土方床开挖程序如下呜：脏1哀）施工钻孔灌蓝注桩和旋喷桩背等围护结构，丝完成后，全部萍开挖至地面以桥下梁2.0m秋后施工冠梁，过钢筋混凝土挡宴墙，安装第一大道钢管支撑，逐接力开挖至第出二次开挖面；脱2除）安设第二道页支撑，然后向名下开挖至第三敌次开挖面；军3写）安设第三道潮支撑，向下开宫挖至基底上刊50cm宿，李50cm拳采用人工清底耳。烫为确保施工的姻顺利进行和基越坑的安全稳定勤，指导施工，乔在施工期间对阳围护结构顶部碌的水平位移和认沉降位移及周趣边建筑物的沉毫降位移进行实智时监测。慎沈工程地质及水强文地质条件留据勘察报告提博供资料，量XX幅站场地地基土循自上而下依次逃描述如下：谱1唉、第四系近代泊人工填土层（推Qml葡）劫杂填土：厚度疑1.5诚～涝3涂.7m策。库2雀、第四系中更教新统冲积层（自Q2al狮）耐粉质粘土，厚割度兽1.8怜～狼3m宣；愧3顺、冲、洪积层缓（漆Q2al+p惑l抚）酿粉质粘土，厚西度歇2.6~4.疮7旨；鹅4塘、粉质粘土层叛（鸭10-1窝）滨粉质粘土，厚第度查4.7m洋黄褐色，结构税紧密，含少许引铁、锰质结核客及其氧化物。她5峰、粘土层（掩10-2严）逐粘土，厚度令7.2户～滤11虾.1m傅；黄褐、棕红表色，夹灰绿色斥条带或团块，课结构紧密，硬躬塑状，裂隙发哄育，具烛状光奉泽。含少许铁晴、锰质结核，太碎石含量约占舍5创～冷15%芹，呈棱角状。刷5冰、粘土层（央10-3抱）撑粘土，厚度症6.4酱～杀8略.8m签；黄褐、棕红重色，夹灰绿色山条带或团块，阿结构紧密，硬馒塑状，裂隙发昌育，具烛状光失泽。含少许铁减、锰质结核。扩跑依据勘察报告亩提供资料显示堂，场区内地下奔水主要为上层尚滞水和岩溶隙宴水，上层滞水洞水量不丰，主齐要赋存于人工屈填土层中，水算位不连续，无黎统一的自由水望面，埋深为辨0.5妨～矩2.50m犯，主要接受地云表水与大气降田水补给。岩溶退裂隙水，主要铺分布三叠系灰云岩中的岩溶洞姿穴、裂隙带中畅，呈近脊EW锈向条带展布，宵上覆绑15.0尺～爆20.0m清粘性土，岩溶草裂隙水埋深师21李～文25m汽，具微承压性分，水量不丰，腹主要通过两侧惨裸露基岩接受匙大气降水入渗还补给。税地下水腐蚀性可评价：根据岩旧土工程勘察报湾告，拟建工程革场区地下水对吨混凝土结构无旗腐蚀性，对钢透筋混凝土结构病中钢筋无腐蚀辱性，对钢结构字有弱腐蚀性。问环境土对混凝便土及钢结构腐布蚀性评价：根燃据岩土工程勘勇察报告，拟建掌工程场区环境脖土对混凝土、俯钢筋混凝土结萌构中的钢筋均师无腐蚀性，对秩钢结构有弱腐例蚀性。叛§2.2集数值模拟计算担模型与初始计送算参数璃本文采用有限倾差分软件痕FLAC3D薪，对狐XX素站深基坑建立匀三维数值模型边。考虑到基坑微平面、支护结宵构、地面附加吐荷载以及基坑勤开挖情况对基呆坑南部标准段仿部分建立模型泥，进行有限差垫分计算，数值靠模型平面图和透模型网格划分溪见图盘2-旦2精和图厚2-忍3漠。辽图油2梢-2风傍数值模型平面偏图裳（缘1群）计算域范围忠：基坑开挖深五度为粥16.4损m魄，当前开挖长页74m吧，基坑宽坐18.5m泼。根据基坑开启挖影响长度方滋向约为开挖深鲜度的圾3-4纽倍，深度方向脏约为开挖深度规的争2-4馆倍，选取模型逆尺寸为甜1浙1减0m灰×84×笑60m逆（长孩×假宽母×识高）。泊（应2改）模拟单元：绑土体采用三维步六面体楼8搏节点的实体单郑元模拟，采钻孔灌注桩和宿高压旋喷桩采介用倚3妨节点的桩单元阁模拟，从钢支撑采用皮3茎节点的梁单元孩模拟。尸（掘3免）边界约束：盲由于模型范围碗选取足够大，历因此我们在基宪坑的长边方向辈（驴X傍方向）两端（暂X=0,X=桃130观）施加裕X交方向约束，基铁坑的短边方向概（深Y例方向）两端（司Y=0,Y=插84瞎）施加舰Y根方向约束，而碰在模型的底面历（辆Z=-60召）施加了幕XYZ扣三个方向的约梢束。责（背4份）计算中采用弱直角坐标系：捉坐标原点为模扔型的底面（毯Z=-60跟）处，倒X检轴平行于基坑冬长边，敏Y允轴平行于基坑秃短边。所取范燥围为：润X久向为竞0饮－请130.0m排，漂Y交向为叫0皱－封84.0m劝，猪Z扶向为飘-60.0婆-0m语。灰（塌5浅）材料模型：纠结构材料（钻违孔灌注桩，高兽压神旋喷桩页和钢支撑）采洲用各向同性的肃弹性模型，土凯体采用弹塑性劫的莫尔寨—漂库伦模型乌（挣6灵）荷载：主要爱有地应力场、弓重力、地下水泻和施工荷载。扰对于场地内地刃下水下的土体溪采用有效应力将的方式考虑地递下水的影响。碰图警2-弊3茅模型网格划分茄图械根据工程地质寻勘察报告，并吵考虑提高三维跳有限差分的收险敛性和位移反抄分析的可靠性羽，将模型范围失内土层概括为驴以下四层：第棒一层为填土层站，厚纵2.6m尿；第二层为粉巴质粘土层，厚槽4.7m涂；第三层为粘弱土层，厚娃16.8m伐；第四层为灰断岩，厚搭35.9m完。各土层力学懒参数范围值见胜表押2-崖1搬。表刑2-翅2床为各土层力学勿等效参数，是鸽通过土层简化淘前各简化土层臭所包含的土层铜力学参数的加锹权平均计算获箱取的。臭表残2-管1忽土体力学计算杠参数托土层串层厚置/m能密度进/陵10澡3级kg稳/m窗3愤压缩模量诸E/Mpa顾C/kPa爽φ域/°涂μ王素填土纪2.6息1.86闸7.0-9.途0舌3-7驶18-24瞒0.3撇~脾0.4告粉质粘土距4.7欲1.98父8.2-9.晴4淋30.5-3榨5.3越15.1-1份6.9顺0.33-0丘.36恒粘土纳16.8揭1.89菜9.2-12谊.8赢32.3-3药6.2睬14.5-1逼5.7耗0.30-0须.33桑灰岩辜35.9闲2.68推22.5抄14.5歼47.5神0.26鸡表妙2-娇2斥土体力学计算艰等效参数潮土层降层厚按/m胶密度宝/聪10岛3樱kg颠/m敲3乎压缩模量渗E/Mpa织C/kPa牺φ蔑/°传μ咳素填土塑2.6摆1.86踪8.0患5雪22拴0.3午粉质粘土毛4.7甚1.97菜8.7车32.5撒15.9狡0.35罗粘土虚16.8律1.89借11.2遗34.6剖15.4可0.32钻灰岩杰35.9街2.68庙22.5淹14.5仁47.5典0.26骑根据基坑开挖殊和支护的施工栽步序，计算共绳考虑砍4悲个工况：挑(休1)唐工况遭1泉：开挖至毅标高邻-2田米奏，拆并海在蹄-1驱米那处设置第一道挠支撑。姿(眉2)抹工况瑞2土：颤开挖至标高律-6.7勤米扭，丹并四在李-6到米派处监设置第二道支雁撑为伸。模(壮3)膀工况浸3阳：谣开挖至标高踪-11墙米什，坟并蜜在捷-9.2辽米胡处设置第三道缺支撑。台(央4)当工况旺4逆：开挖至标高呆-16.4少米自，并在预-12.7浇米概处设置第四道吊支撑。宝计算中将每一醉个工况作为一村个计算步时，织按增量法近似披模拟施工过程屿。今§2.3B汗P纯网络学习样本激的构建捞坦土体力学参数琴正交试验分组辜就基坑工程而测言，讨与地下围护结升构受力、变形深直接相关的土蒙体力学参数有筒E(顷弹性模量丢)拳、辜μ输(币泊松比袍)砍、厘c(却内摩擦力沈)何和缩φ竿(区内摩擦角纸)慕，由于基坑开灾挖品18.4绘至底板时涉及春土层为上部三雄层土层，而工悼况砍1列和工况肆2泳涉及到第一个铁土层，工况必3拒涉及到第二个饥土层，工况市4猎涉到及第三个零土层，故可从增上至下依次对旱基坑开挖涉及旷的三个土层的乘力学参数进行美反演，在进行桂上部土层的工腿况进行模拟时头，下部土层的蒜力学参数采用恒土层力学等效隐参数代替，将鼻各土层岩土力贩学参数按每个骨参数朋4站水平划分，则坦各土层岩土力划学参数的水平嫂划分见表翅2-捷3补、表店2-腥4兔和表饲2-舱5勇。功表殖2-启3雅填土层岩土力饺学参数的水平北划分葡毛因素右水平烟E(MPa)厦C蛛（徐KPa正）谷Φ慌（忘°岸）寸μ胁1酱7阁3伸18里0.3才2福7.67坐4.33今20唇0.33牌3对8.34额5.66叼22跟0.36垒4中9络7毅24家0.4竭表救2-杜4兰粉质粘土层岩苹土力学参数的谈水平划分蠢叼因素伯水平货E(MPa)铜C者（膝KPa仇）朝Φ坊（画°挽）洪μ疼1堆8.2笨30.5傲15.1绕0.33则2粒8.6夺32.1们15.7镰0.34兴3每9.0洗33.7外16.3恰0.35赚4芦9.4招35.3得16.9睛0.36跨表策2-省5舞粘土层岩土力荡学参数的水平找划分酸铅因素鱼水平留E(MPa)掉C冷（扮KPa吊）刮Φ啄（菊°讽）水μ核1若9.2炊32.3份14.5淋0.30畏2泻10.4劫33.6美14.9蹲0.31口3厉11.6式34.9脉15.3碎0.32椒4殖12.8轰36.2亡15.7俘0.33遥根据各土层土粮体参数水平的嫩划分，采用正圈交设计法按由4疾因素察4枝水平的方式进量行试验设计，店构建各土层的型正交设计表蹲L临16艰（话4吵4葱）。表锐6针为正交设计表廊L辅16臭（赵4毙4街），表中第一明列代表试验序壁号，第一排代牧表试验因子，翠表中间的数据瓶代表试验因子惊的各个水平。昌血BP辣网络学习样本昏的构建衡根据正交试验盈设计表访L家16捏（眼4渗4喜）设置有限差呆分法对基坑开疯挖支护的工况内进行模拟计算满所需岩土力学唯参数，一组参泥数输入到有限腾差分程序后计茶算到对应的工丘况得到一组计喂算位移值，纸16痒组试验对应有诱16浮组正分析位移礼值，这样便得岛到了奇BP姑神经网络的雏钻形样本集。在瑞位移反分析中昆，型BP街网络的输入输亏出关系为：输复入少—膛计算位移值，迁输出腰—磨参数（岩土力刮学参数）。表脑2-乏7途至设2-畏12驻依次为各个土浊层的患BP慨神经网络训练躲样本。杠表牛2-于6象正交设计表发L16服（店44禁）璃K蜘N售1穷2田3冤4雨1鄙1引1骡1刻1汪2御1抗2聪2提2夺3绳1钞3摄3驴3瓶4只1锻4乳4绕4区5唱2怜1滔3沫4态6营2雹2亚4案3乘7司2旦3平1百2恒8杀2真4毙2假1财9源3络1外4烤2太10蒸3华2忙3佛1割11喇3墙3阁2唐4饿12柳3伏4恼1为3烈13橡4瓜1弟2乓3木14排4泽2偿1欺4贵15俊4其3宰4忍1臣16因4现4岗3迫2武表且恨2-物7优正分析填土层忙的输入计算参冶数罚K洒N掩1楼2猾3筝4妈1勇7贯3信18旦0.3亿2仍7室4.33朴20忌0.33销3系7谱5.66臭22欧0.36某4拾7性7确24板0.4鸦5邮7.67攻3狮22贱0.4尘6嫌7.67份4.33赶24劝0.36肚7苏7.67歪5.66卖18猾0.33扬8雕7.67扮7梳20皆0.3树9雁8.34派3丈24拦0.33鄙10凭8.34狸4.33牙22水0.3四11妥8.34轧5.66钥20斩0.4暴12事8.34稳7弓18漂0.36半13锤9颠3扑20互0.36捡14筝9眠4.33践18抗0.4尝15芽9袋5.66拐24跟0.3理16梨9坏7米22秩0.33尿表摩虑2-抱8姻正分析在深度佛-2m封位置的计算位腰移值（单位：捕mm抽）堤序号饮CX4再CX8洗CX12默CX16士1竹7.98蹄7.10颤7.38鉴17.17棕2文6.88观6.32婶8.27败18.63莲3集6.91鸦6.36餐9.12惨19.71尺4散7.85渴7.06程9.87班20.11献5眉7.26敢6.96敌9.10谈19.65坚6机6.13粒5.82炒8.83企18.99阔7惊7.14封6.38他7.97车18.25该8遍6.02峰5.63魄7.33珍17.04话9专5.89镇5.59踏8.11译17.96槐10吨5.72来5.22经7.39贺16.97镰11挡7.36拐6.83懂9.35皮19.82茧12刻7.22罗6.38拦9.16脏19.29浸13驴6.97喝5.86唇8.92浓19.00羡14往7.14侨7.07熊8.91茂18.65赤15朵4.93嫁5.17凭7.38同16.66惰16逐5.85蜓5.54玩9.02锈16.87甲表掠摊2-誉9半正分析粉质粘根土层的输入计设算参数颤K腥N努1隙2冰3肢4线1省8.2辨30.5莫15.1丰0.33蚁2疗8.2词32.1棒15.7讨0.34块3刮8.2话33.7临16.3哪0.35睬4诊8.2汇35.3丧16.9舒0.36洲5撑8.6番30.5状16.3幕0.36鸭6勿8.6疮32.1席16.9塔0.35小7题8.6性33.7刚15.1放0.34碧8底8.6罗35.3驳15.7率0.33酱9氧9顾30.5什16.*秩0.34块10金9屡32.1拘16.3执0.33烈11观9胆33.7国15.7缘0.36峡12烛9雀35.3假15.1肃0.35参13续9.4宰30.5尸15.7务0.35肚14踏9.4谷32.1本15.1换0.36昨15旗9.4暑33.7蚊16.9膊0.33鼻16虏9.4棋35.3诸16.3衰0.34崖表姓交2-鼓10草正分析在岸-6m接和蜘-4m述位置的计算位控移（单位：绣mm孩）孝序号铸CX旬16怨（导-6m约）作CX蔑12改（心-6m拼）厌CX纱16愈（竞-2m梅）恭CX撤12妥(码-2m谱)召1斯12.13情8.96烦13.72悦11.18注2嫌11.88姐8.91蜘13.66厌11.08零3手11.65叨8.71欢13.17把11.05珠4帆11.32裙8.87社13.12鲁10.92源5毅11.43伟8.55责12.96棒10.87灾6殿11.29灾8.13喊13.05糕10.76揉7窝11.05拖8.10知12.91宁10.61练8挥10.87感7.96饼12.83夜10.44宣9脏10.66往8.03椒12.75饰10.32烫10架10.61控7.97只12.55捞10.17践11商10.32拳7.82疫12.53和10.11吃12倘10.17终7.76碌12.47钓10.02律13秩10.12狼7.71骡12.36典9.89犬14袋10.39售7.69外12.43最9.93纠15灿9.97拨7.57滚12.31间9.88邻16速9.63侦7.63赚12.29扩9.84才表贫驻2-菌11野正分析粘土层刚的输入计算参蛾数旋K均N远1芦2闯3午4尽1喘9.2嚼32.3嘱14.5筑0.30尸2嚷9.2吸33.6触14.9貌0.31灌3帮9.2承34.9败15.3寨0.32溉4栗9.2快36.2带15.7怨0.33泡5渔10.4丽32.3主15.3骄0.33旷6狭10.4渠33.6胸15.7灿0.32炉7炒10.4绪34.9者14.5湿0.31榨8船10.4毕36.2壁14.9闪0.30沟9交11.6亿32.3国15.7肠0.31则10蔬11.6结33.6灯15.3滨0.30狸11愿11.6葱34.9恳14.9脂0.33草12珠11.6塑36.2废14.5捞0.32剑13告12.8疤32.3钳14.9差0.32柴14难12.8汁33.6浊14.5无0.33加15挪12.8驱34.9斩15.7报0.30劳16盗12.8锣36.2曾15.3泡0.31陕表抬2-精12怪正分析在染-10m傲、届-6m跌和浓-2m届位置的计算位牢移（单位：敢mm揪）社序号橡CX16浮（象-10m绒)徐CX12罚斧(菠-10m代)就CX16虎桌(学-6m淹)家CX12瓦娘(渣-6m炒)隔CX16趴雁(份-2m不)闯CX12挣(练-2m敌)刻1笛30.69教34.77打38.27燥34.13狂41.64怒36.52梯2赏27.37霉28.85毛29.19餐24.25样40.11沸31.34岁3屑24.89沃25.98野24.31新21.28寄35.68论27.60起4茄19.91月23.37传22.70腐27.36荐26.54锹24.17剂5寨19.96尝24.18暗23.36访26.13瓶27.16良25.82被6谁18.15绳21.78谋21.92尖24.27仆27.85构24.33碌7荐24.18暑29.49雀30.17腥26.93帮40.56遣32.85怎8鬼19.94虾24.09袋25.53理21.37针38.21粪37.36采9准17.01墙20.15认22.37腊23.72逢29.73即26.23塌10响17.56血20.87朝23.11嫩24.51纠30.09炭30.09大11送19.26醋24.36惯24.06崭27.59搬30.73匙33.74稠12我21.04药25.19币26.63义24.24凶32.96嫁29.52挂13警19.73传24.92饼24.89忽28.34面29.48闷28.14屯14填22.43救27.52拖27.14泳20.69毛32.75义32.42潮15胸15.49蝇17.33蕉22.19担17.62饲28.36骨25.08邀16迷16.99糊16.07额21.57放18.51芒28.03俭26.09归§2.4盾位移反分析饱槐填土层位移反堡分析庭BP分神经网络的训祥练雏形样本见枝表摧2-站7公和锣2-堤8时，输入层为深寺基坑桩体变形赢测斜位移，输相出层为填土层译岩土体力学参谣数。网络结构枝为遗4×11×4麦，即输入层为工4魂个节点，输出磁层为见4痛个节点，隐含鉴层为信11宣个节点，隐含屿层激活函数采告用作tansig拉函数，输出层蔑激活函数采用塌logsig庭函数；采用剥Lveneb塑erg-Ma钥rquart吸优化算法进行禾网络训练。网傻络迭代塑454佩步收敛，收敛泼误差为繁1e-10总，训练过程如矮图剂4邀。铃图勇2-谋4栗填土层捐BP稀网络训练过程彻示意图授基坑开挖到工蹦况粗2西时，四个测斜舱孔持CX4农，扁CX泻8贝，旷CX予12面,罚富CX终16嗽在毯-2m馆位置的实测位锄移为章u郑0庄=[阵7.87榨，窝6.94序,8.26勾，弊19.53单]塌T介(杆单位：渗mm)阁。把肥u焦0宫输入到训练好必的神经网络中白进行反分析，王神经网络输出火相应的填土层豆土体力学参数敬R=[7介，俱5.66艰，仁22涂，疮0.36]葵T纤，把反演输出后的力学参数代胶回正分析的模胖型中进模拟计弄算，得出相应彼测斜孔的位移怠为陵u麻1剃=[8.11批，晒7.25瓶，答8.24忧，描20.3]韵T姜,种实测位移与反橡分析的力学参虚数的计算位移么误差见表煤2-帮13里。蚊表眠2-征13齿填土层反分析扣参数计算位移刻与实测位移误骑差命监测点之CX药4校CX智8宝CX饱12近CX乞1卸6餐好实测位移（涂mm费）陪7.87乱6.94练8.26堡19.5迟3途计算位移榴(著mm)洞8.11丛7.25梳8.03浴20.3详绝对误差研0.24皆0.31字0.23祝0.77棕相对误差（构%翻）浙3.05废4.47堆2.79贸3.94攻由表裙2-蒙13佩可知，填土层鹰反分析土体力傍学参数的计算喝位移与实测位众移的误差符合间规定的手5%垦误差范围，故肤可确定填土层俯土体力学参数尿为咏R=[7抄，担5.66渡，晕22缓，匙0.36]翅T颈。袋州相粉质粘土层位棕移反分析庄根据正交试验贷法构造粉质粘丙土层土体力学清参数的雏形样立本，表条2-触9款为正分析粉质锯粘土层的输入屿计算参数，将视分组试验参数受输入正分析模炎型进行数值模税拟计算，由于泊工况驴3驳的开挖支护主眉要涉及粉质粘北土层，故模拟裙计算到工况惨3智的位置即可，奔由每组试验参纠数计算得到相定应的计算位移备，本次监测取酿基坑测斜孔版CX12遭和清CX16扭两个监测点的肤-6m活位置和者-2m劳位置的监测位虾移作为反分析粉实测位移数据拾，因此正分析味计算位移也应狠取垃CX12旧和雕CX16芽在捡-6m贯和底-2m固两个位置的计跳算位移，见表脚2-否10滑，与正交试验客法构造的粘土柏层土体力学参牺数一起构建神泪经网络的训练默雏形样本。刻佳与填土层反演障方法一样待BP筒神经网络的输蜜入层为深基坑酸桩体变形测斜酸位移，输出层研为填土层岩土狸体力学参数。嫂网络结构为从4×11×4娱，即输入层为快4瓶个节点，输出哗层为网4蓄个节点，隐含龙层为糊11岂个节点，隐含酷层激活函数采视用节tansig茎函数，输出层存激活函数采用铺logsig奏函数；采用哈Lveneb披erg-Ma众rquart锯优化算法进行柏网络训练。网习络迭代大637挠步收敛，收敛追误差为鹅1e-10贷，训练过程如乘图伏2-锻5沉。慨图泻2-型5甜粉质粘土层希BP箱网络训练过程败示意图得基坑开挖到工燥况蔬3嫩时，测斜孔怎CX猎12江和繁CX摆1圈6你在静-6m没和经-2m顶位置的实测位强移为埋u名0材=[屋8.25,1叉0.76,1培1.43,1换3.51签]絮T冲(沫单位：脖mm)吐。把仙u鄙0建输入到训练好鸡的神经网络中巧进行反分析，翻神经网络输出锅相应的粘土层左土体力学参数笛R=[8.2同，锋35.3万，厨16.9庭，公0.33]血T道，把反演输出拐的力学参数代概回正分析的模亮型中进模拟计泰算，得出相应碑测斜孔的位移恰为冈u泽1奋=[移8.64,1喇1.33,1王2.05,1烫2.96症]浑T论,握实测位移与反供分析的力学参婶数的计算位移妹误差见表率2-铅14译。悲表该2-联14被粉质粘土层反笔分析参数计算头位移与实测位疗移误差然监测点料CX12倦(虽-6M晓)悄CX16讽(袖-6M盲)饶CX12洲(免-2M际)调CX16株(封-2M档)敢实测位移蝇8.25裳10.76豪11.4加3醒13.51题计算位移井8.64奥11.33偷12.05垒12.96表绝对误差定0.39拥0.57言0.62捆0.55伞相对误差（趴%磁）仗4.73珍5.32丈5.45跨4.09柳根据规定的误棉差范围呜5%住内为可接受范恼围，反演得到剑的力学参数代柄回正分析模型悬计算位移与实泉测位移相对误仿差最大达到很5.45%衔。由于反演参跌数较少，可对疮神经网络反演先的力学参数进猛行手动调整，投经过调整，得王到土体力学参歼数壁R算1当=[8.2默，洒30.5孤，喊16.9胞，倾0.33]垫T断，其通过正分艘析的计算位移样和监测点实测熄位移的误差比障较见表接2能-10觉。由表休2-丽15伤可知，填土层伏反分析力学参育数的位移验证葡误差达到规定绒的范围之内，罚可以确定填土芹层力学参数为光R醒1换=[3栋，超15.5温，哄10这，戴0.4]当T栏。顷表面2-墨15及反分析结果厅R输1催的计算位移与奇实测位移的误旧差梳监测点车CX12优(叠-6M威)孙CX16泥(嗓-6M浮)滥CX12昨(粮-2M妈)绵CX16娱(新-2M刻)粉实测位移柳8.25赌10.76窗11.4慢3非13.51葛计算位移军8.48厅11.19聋11.89倾13.18农绝对误差治0.23软0.43吃0.46惨0.33田相对误差（报%公）省2.74击3.98量4.01馋2.43浆桃暴粘土层位移反帽分析末根据正交试验赶法构造粘土层恨土体力学参数颂的雏形样本，鞋表变2-陪11离为正分析粘土仗层的输入计算研参数，将分组喊试验参数输入肠正分析模型进硬行数值模拟计甘算，由于工况销4再的开挖支护主燕要涉及粉质粘宋土层，故模拟住计算到工况挠4垃的位置即可，抵由每组试验参桥数计算得到相应应的计算位移苏，本次监测取碌基坑测斜孔莲CX12陡和需CX16草两个监测点的为-10m异,-偶6m访和则-2m肾位置的监测位病移作为反分析嫂实测位移数据接，因此正分析讲计算位移也应这CX12仿和兵CX16土在价-10m断,-连6m喂和叮-2m址两个位置的计训算位移，见表会2-施12稍，与正交试验滴法构造的粘土贡层土体力学参蜡数一起构建神冲经网络的训练星雏形样本。学絮与填土层反演岛方法一样愤BP纽神经网络的输亦入层为深基坑漂桩体变形测斜非位移，输出层获为填土层岩土何体力学参数。义网络结构为断4×11×4唤，即输入层为愿4汗个节点，输出遣层为这4呢个节点，隐含烈层为刻11某个节点，隐含河层激活函数采由用说tansig胆函数，输出层蛾激活函数采用夜logsig膜函数；采用富Lveneb慨erg-Ma精rquart诞优化算法进行键网络训练。网独络迭代例730抖步收敛，收敛洒误差为评1e-10悟，训练过程如加图拌2-仪6混。牵图湾2-喘6竹粘土层仍BP模网络训练过程续示意图驻基坑开挖到工火况失4表时，秤YCX4染和仙YCX6薪在挡-10m踢,-轰6m液和惕-2m岸位置的实测位灯移为析u冒0奔=[24.6窃7,29.蚂13,疾33.85,握36.21,塌36.47,箭40.37稀]倍T腊(子单位：悄mm)久。把啄u时0亩输入到训练好蹦的神经网络中累进行反分析，鼓神经网络输出钓相应的粉质粘停土层土体力学仍参数虽R=[10.巡4,34.费9,14.峡5,0.3基]覆T两，把反演输出删的力学参数代展回正分析的模珠型中进模拟计抓算，得出相应覆测斜孔的位移矩为估u预1浅=[贞25.83,缝29.82,故35.09,水35.43,浮36.07,义39.22识]亲T鼻,旅实测位移与反述分析的力学参懒数的计算位移天误差见表比2-惕16娃。退表骄2-激16棍粘土层反分析己参数计算位移盲与实测位移误怕差血监测点抄CX12房（因-10m窗)程CX16(喉-10m姐)贷CX12(桂-6m疫)观CX16(磨-6m拾)掩CX12(摇-2m熔)在CX16(第-2m教)修实测位移水24.67控29.13籍33.85费36.21方36.74早40.37姐计算位移津25.83规29.82刷35.09缺35.43摄36.07饿39.22疼绝对误差外1.16菠0.69瘦1.24绞0.78琴0.67却1.15牺相对误差（外%微）榜4.71殿2.36众3.65垦2.14辽1.82季2.85栽由表寇2-数16洞可知，粉质粘时土层反分析土顷体力学参数的谅位移验证误差匹达到规定的范吨围之内，因此聋可以确定填土漆层力学参数为脱R摘1崇=[10.4游,34.9车,14.5陕,0.3]海T缓。引以上根据基坑节施工的各个工摔况及相应时期晒对地下连续墙帜体变形的监测丑数据，采用有减限差分正分析寺与抹BP拐神经网络相结册合的方式对基急坑开挖涉及的脊各土层的土体惹力学参数进行种了反分析研究绘，并对各个土逆层及相应的施甲工工况时期地把下围护结构的事变形进行验证蛙分析，最终得歇到基坑开挖各复土层土体力学亿参数值，见表沟2-僚17掘。互表吉2-碰17朵各土层土体力另学参数位移反肺分析结果厨单参数软土层拨Es(MPa容)碰C岁（竹KPa朽）条Φ侦（闷°价）买μ优填土层躲7烈5.66态22泰0.36愉粘土层华8.2惜30.5托16.9瞒0.33缝粉质粘土层氧1.04漏34.9卡14.5电0.3粉底部垫层筹22.5柴14.5现47.5会0.26敲三畜给XX躬站深基坑暖土体力学参数性动态反演掘§3.1委XX内站深基坑基本传概况泻兼工程概况甲作为踢XX家地铁二号线重待点站点的芒XX酬站沿骄XX不二路布置，位下于以XX夕二路中段正下必方。车站以北拥为信XX嫂路与兵XX畏二路十字路口诱，以南为视XX腔三路与萄XX锯二路十字路口女。叔站点陪起讫里程为：造右土XX终～右浆XX孕，有效站台中躬心里程为事右食CK3+22说6.157睬,孔车站总长里534.6m恐。站点土建工券程项目包括车穿站主体及通道浮、出入口、风厅道、风亭。车吼站南北向全长尚534.6m铺，标准段宽抹18.5m斯（轨排井宽守22.7m第，南端头井宽侍22.5m岸）。车站外包央尺寸件为周534.6×故18.5×醉12.61m之（谨长目×炼宽沾×址高），车站设方有折返线乱、怕4傅座独立的出入孟口句和黄4耕组风亭，出入胸口用通道与站慌厅层相通，并狼预留恭了扰5吓座物业出入口湾。总建筑面积互为钉24568m谋2夹。亲车站位于芦XX叫二路中段，车晒站东侧为正在蜜建设中的惠XX喉C幻区、西侧为菌XX爷移动公司；折咳返线东侧为夹XX暖空地，西侧为钻XX出D绞区。车站所处取位置以北为净XX把路与侍XX扰二路十字路口螺，以南为主XX携三路与扫XX焰二路十字路口杯。目前存在交秆通的为柜XX胡路、旅XX自五路和江XX闷三路的东西向旋车流。图吨3-1研为御XX辞站基坑平面示嫁意图。汇车站主体采用仔地下连续墙与押多卫层超Ф坛609×净16mm光（榴Ф界609×愉12mm裁）钢管支撑作辣基坑支护体系扑，基坑施工采尺用分段、分层烧开挖土方，结残构采用明挖顺睬作法施工。揭车站顶部覆土类厚度约腾3.0m昼，车站主体基捞坑深度标准段删约为斑15.89m哑，盾构段约为掩17.8m月。波地下连续墙厚臣0.8m匠，深度滥为矩28.罚8排～唯24渠.8m陪，幅段之间采炒用角“粒H猎型菊钢衰”欲接头。地下连柔续墙总耍计伍21玩9耗幅。狐图令3-1污XX议站基坑平面示枯意图丽车站基坑保护跃等级为一级，羊车站结构采用妙0.8m握厚地下连续墙泥作为围护结构肿，选用内衬墙磨与围护结构间嫩设置柔性防水辱层的复合墙，敞并兼作与内衬俩墙共同承受使轧用阶段荷载的董永久结构，浇档筑地下连续墙衬结构使用防水奏混凝土，其强拼度指标为趴C30暴，抗渗等级为婆S8晚。基坑开挖采省用基坑分层、浙分段开挖，支谷撑与监测及时抄跟进的方法进悄行施工。开挖劝遵循偶“除时空效应笔”消理论，分层、用分段开挖，严形格遵守洪“律开槽支撑、先走撑后挖、分层割开挖、严禁超师挖扑”茶的施工原则，最纵向放坡，根蹦据车站支撑具虹体布设情况，彻土方分层开挖网。赵车站采用明挖男顺作法施工，难支护结构采用剪地下连续墙加造钢管支撑系统木。车站基坑沿蒙深度方向设置眠四道钢支撑（厌局部三道钢）谋支撑。基坑钢嗽支撑均采用直践径炎Ф梯609mm破，壁厚保16mm乏（汪12mm山）的钢管。施笑工中，支撑架简设与土方开挖色两工序密切配毒合，支撑遵扫循鱼“福开槽支撑、随缸挖随城撑声”剩的原则。丧基坑土方开挖皂分扛6艇级进行开挖，富开挖面标高分构别为友：勒+后19.880刚m亿，往+医18.180重m枯，汉+伯12.180螺m衡，申+予9.880m败，始+硬6.380m程，瞎+拾4.880m推。具体开挖过辫程为：开挖表杏层土至冠梁底性标高，浇筑冠厚梁；开揪挖至第一道支盟撑底标高，安着装第一道钢支架撑，设于地面堤下永800mm堡冠梁上，并施园加钢支撑预应因力，然后向下蝇开挖至第二道康支撑底标高，宅安装第二道钢革支撑，施加预烟应力后，继续启向下开挖，完砌成第三、四道获钢支撑的安装航和预应力的施绣加后继续开挖咬道坑底，浇筑厨基坑底板。为肿确保施工的顺滨利进行和基坑业的安全稳定，惩指导施工，在微施工期间对围裹护结构顶部的浸水平位移和沉框降位移、地下庄连续墙的水平秤位移和周边建滔筑物的沉降位事移进行实时监柱测。基坑围护太结构顶部的水洪平位移和沉降嘱位移以及周边贝建筑物的沉降猫位移采用经纬漫仪和水准仪进览行量测；地下绿连续墙体水平鸦位移采用测斜躺仪进行量测。节势借工程地质及水区文地质条件故车站位于狗XX脊一级阶地，地呆势平坦。地形务主要由第四纪诸全新统人工堆缘积层尊Q谷4扒ml楚季组成，岩性为绳粉质粘土、淤容泥质粉质粘土割、淤泥质粉质画粘土夹粉土、马粉质粘土粉土满粉砂互层、粉疾砂夹粉土、粉指砂、砂类土。扒一、工程地质低条件兔工程勘察表明转，举站点地层主要煤由第四纪全新星统人工堆积层绑（轻Q牌4歌ml涂）组成，岩性耍为粉质粘土、切淤泥质粉质粘艺土、淤泥质粉自质粘土夹粉土课、粉质粘土粉臂土粉砂互层、发粉砂夹粉土、讨粉砂、砂类土浴。车站范围内灵各土层如下：欣（智1-1龄）层杂填土：把松散，由粘性备土、砂土与砖用块、碎石、块自石、炉渣等建栋筑及生活垃圾薄混成，层厚个0.6古～僵2阔.4m喇。宪（收1-2少）层素填土：蔽褐黄～灰色，笔松散，高压缩恩性，粘性土及羡砂土为主组成奋，混少量碎石虑、砖瓦片等，颤层厚骗1.1报～蔽1呆.7m或。裹（露1-3坛）习层淤泥：灰黑穴色，软见～流塑，高压萄缩性，尝含有机质及生免活垃圾，层厚睬2.8讨～填3粗.9m插。药（呼3-1蠢）草层粘土：黄褐暑～褐黄～灰褐贤色，可塑（局菌部偏硬塑），弱中压缩性，骆含氧化铁、铁武锰质结核，层芒厚封1.0议～棵6步.8m凉。曾（扛3跟-1a院）雹层粘土：褐黄讨色，漂中偏高压缩性替，含氧化铁、例铁锰质结核，浩层厚拦1.0息～何4漫.2m句。川（框3-3苗）盼层淤泥质粉质艇粘土旧:密褐灰份～功深灰色，软戒～芬流塑，高压缩本性，含有机质致、腐植物，局销部夹薄层粉土湖，层厚帖1.2兴～学10监.0m棍。载（蒸3-4险）掠层粉质粘土夹维粉土、粉砂：体灰色、中密，范少夹粉质粘土朵薄层。含长石习、石英、云母零等，层厚赢6.4圆～质12醉.3m叮。投（湖3-5悼）民层粉质粘土、补粉土、粉砂互坊层：剂灰褐色，粉质沙粘土呈软～可蓬塑状态。及粉质粘土软坛～可塑，格粉土稍纠～庙中密，粉砂松宇软枣～牢稍密，层厚徒4.6籍～税21水.1m阵。宾（棉4-1锦）并层粉细砂：灰张色，稍密奖～中密，差由云母片、长殃石、石英等矿筑物组成，土质身均匀，层厚恋1.7策～复4妇.9m稍。敌（花7-1衡）望层粘土：黄褐民色，可政～兔硬塑，压缩性觉中偏低，含氧想化铁、铁锰质今结核、高岭土纽，分布于里程千右涌AK2+84炕8钥以北地段，层懒厚斑2.2粒～袋7靠.2m茅。还（扔7-2亿）京层粘土：黄褐析色，硬塑，压像缩性中偏低，章含氧化铁、铁侵锰质结核。该雕层分布于里程童右墙AK2+87世3顾以北地段，层疑厚的1.7帅～悔8程.4m盾。勾（股7-3容）层粉质粘土孔：灰色，可塑吸（局部软塑）曾，中压缩性，欠含柔氧化铁，云