银西高速铁路路基沉降监测数据的预处理与预测方法研究

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高速铁路列车的高速运行需要有高稳定性和高平顺性的轨道系统,而路基作为轨道结构的基础,其沉降变形需要控制在合理的范围内,因此路基沉降的精确预测是一项重要的工作。本文以银西高速铁路的某区段路基为研究对象,对路基沉降监测数据进行了预处理分析,对路基沉降预测的方法进行了精度研究,主要研究内容与结论如下:(1)主要介绍了研究区段路基的基本工程概况和地质概况,沉降监测所依据的规范和要求,观测标与工作基点的布设情况,以及观测的实施情况和观测精度及观测频次,最后对该区段路基的整体沉降情况进行了分析,结果显示:路基沉降板各观测点和路肩观测桩各观测点总沉降值满足规范要求,并选择了两个典型断面的代表性观测标进行了单体分析,分析结果表明其累计沉降量在允许范围内,未出现异常沉降。(2)主要研究了对观测数据进行误差检验的主要方法。分析了对观测数据的粗差检验,首先具体介绍了统计检验法,关联分析法和3σ准则,然后基于3σ准则法,对两个观测标实测沉降数据进行粗差检验,检验结果表明不存在粗差;研究了对测量数据的系统误差检验,具体分析了U检验法、t检验法和均方连差检验法,然后利用U检验法对某观测标的两段实测数据进行了系统误差的检验,结果显示不存在系统误差;研究了对测量数据的偶然误差检验,具体分析了F检验法、x2检验法,然后利用F检验法对某观测标实测数据进行了偶然误差的检验,检验结果表明符合偶然误差的传播规律;最后研究了对非完整监测数据的插补方法,具体总结了拉格朗日插值法、基于代数多项式和三角周期函数的曲线拟合法以及多面函数拟合法,利用拉格朗日插值法对某一监测结果实例进行插补实验,结果表明该插值方法的精度较高。(3)主要研究了双曲线法、指数曲线法、Asaoka法、三点法以及GM(1,1)模型的基本原理,并且以两个观测标0578736G1和0578525G2为工程算例,分别具体分析了这些方法的路基沉降预测结果和精度。最后采用同一精度评价标准,对比分析了这五种路基沉降预测方法的预测精度,研究结果表明:双曲线法、指数曲线法、Asaoka法、三点法的预测曲线与实测曲线走势一致,预测误差均较小,相关系数均居于0.98~0.99,满足了规范要求,预测精度较高;而GM(1,1)模型的预测曲线与实测曲线走势不一致,预测精度差,相关系数低于规范要求的最小值0.92,不满足精度和规范要求,均不适用于观测标0578736G1和0578525G2的路基沉降预测。
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