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戈壁地区高速铁路沉降变形监测与预测研究

廖世芳  
【摘要】:兰新第二双线铁路是目前我国第一条集“高原、高寒、高速”为一体的铁路,线路沿线主要以戈壁滩为主,自然环境恶劣。为了满足高速铁路高平顺性、高稳定性的要求,保证列车能够安全、平稳、舒适的运行,我们必须对其线下构筑物进行沉降变形监测与预测,掌握沉降变形的发展趋势,提出相应的解决方案,确保高速铁路的安全稳定。 本文以兰新第二双线铁路为依托工程,首先阐述了戈壁地区路基的基本工程特性,随后对其沉降变形监测和预测方法进行了深入的研究,具体工作如下: (1)结合兰新第二双线铁路工程的实际情况,对戈壁地区的地质条件及自然环境做了详尽的介绍,并对戈壁地区沉降变形的机理以及发展规律进行了分析研究。 (2)通过对现有沉降观测方法的分析研究,结合无线传感器技术及其GPRS技术设计了一套沉降变形自动化监测系统。它主要由监测单元、数据采集单元、数据传输单元和数据监控单元四部分组成。其主要特点为实时、快速、准确、全天候、自动化。 (3)结合兰新第二双线铁路工程的实测数据,对所选的4个断面的观测值分别采用双曲线法、指数曲线法、三点法、Asoaka法、泊松曲线法、遗传算法双曲线、灰色系统GM(1,1)和抛物线法进行曲线拟合,并从适用性、稳定性和准确性等方面进行优化比选,对曲线拟合及预测精度做出评价,从而得到稳定性好、精度高、操作方便、适合于戈壁滩地区高速铁路沉降变形预测的方法。经过研究,决定以灰色系统GM(1,1)作为戈壁滩地区高速铁路沉降变形预测的最优方法,以遗传算法双曲线作为次优方法。 (4)利用Access、Matlab、VB三种软件,建立起一套完整的沉降预测系统。该系统应包括数据录入、数据修改、数据查询、沉降预测、曲线图形绘制等几个方面。能够实现数据库的管理、数据库的查询和沉降数据的分析预测等功能。


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