基于灰色理論的復合地基承載力影響因素分析

1、<p>　　基于灰色理論的復合地基承載力影響因素分析</p><p>　　摘要：復合地基承載力的大小直接關系到地基處理的效果，而復合地基承載力受到多種因素的影響和控制。通過基于灰色理論的灰色關聯(lián)分析法對實際工程中的現(xiàn)場靜載荷試驗的相關數(shù)據(jù)進行研究，得出影響該工程復合地基承載力的因素排序，進而對排序結果進行論述。分析結果表明，利用灰色關聯(lián)分析法分析影響復合地基承載力因素是可行的，一定程度上反映了復合地基承

2、載力的特性。該法對復合地基承載力的設計和與研究提供了一種新的方法，具有一定的借鑒作用。 </p><p>　　關鍵詞：灰色理論；復合地基；承載力；灰色關聯(lián)分析 </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　在工程中，為了解決地基承載力不足的問題，可以采取某種方法對地基進行處理，形成復合地基。復合地基是指天然地基在地基處理

3、過程中部分土體被增強或被置換，形成增強體，由增強體和周圍地基共同承擔荷載的地基[1]。復合地基通常由樁（增強體）、樁間土（基體）和褥墊層組成，基體和增強體共同承擔荷載并協(xié)調變形。目前，研究復合地基承載力的方法主要有試驗方法與數(shù)值方法，這其中主要包括載荷試驗法、經驗公式法、神經網絡法等方法[2]。載荷試驗法是一種最為直接和可靠的分析方法，然而其具有費用高，時間長等缺點；經驗公式計算承載力，由于各公式采用的物理力學參數(shù)側重點不同，難以反映諸

4、多因素對承載力的影響；神經網絡法則需要基于大量的樣本基礎上且不能保證全局尋優(yōu)。 </p><p>　　復合地基承載力工作機理比較復雜，受到樁、樁間土體及樁周土體等多種因素的影響和控制，而且某些因素相互之間還存在著不確定的關系，很難確定哪些因素對提高復合地基承載力起到顯著的作用，哪些因素則對其影響較小。因此，近年來，人們對復合地基加固效果與機理、地基承載力的確定等相關問題進行了研究，也得出了一定的研究成果[3-5]

5、。然而，到目前為止仍沒有一種理論方法或數(shù)學公式能夠全面反映各影響因素和復合地基承載力之間的關系。對此，本文采用灰色系統(tǒng)理論中的灰色關聯(lián)度分析法對影響復合地基承載力的各個因素進行分析，找出影響復合地基承載力的優(yōu)勢因子，從而為復合地基的相關設計與施工發(fā)揮一定的作用。分析結果表明，該方法所得到的結論與實踐結果具有良好的一致性，一定程度上反映了復合地基承載特性，為復合地基承載力的相關因素的分析提供了一條直觀有效的分析途徑。 </p>

6、<p>　　2 灰色關聯(lián)度分析法 </p><p>　　灰色關聯(lián)度分析法來自于灰色系統(tǒng)理論[6]。該理論是鄧聚龍教授1982年所創(chuàng)立，是一種研究少數(shù)據(jù)、貧信息不確定性問題的新方法[7，8]。經過20 多年的發(fā)展，現(xiàn)已基本建立起一門新興學科的結構體系。目前，該理論已形成如灰色地質學、灰色水文學、灰色哲學等一系列的新興邊緣學科。灰色關聯(lián)分析法對樣本量的多少和有無規(guī)律性同樣適用，且計算量小，量化分析結果與

7、定性分析不符的現(xiàn)象更不會出現(xiàn)。其基本思想是根據(jù)序列曲線的幾何形狀的相似程度來判斷灰色過程發(fā)展態(tài)勢的關聯(lián)程度。曲線越接近，相應序列之間的關聯(lián)度就越大，反之則越小。 </p><p>　　2.1 確定行為數(shù)列和特征數(shù)列 </p><p>　　對復合地基承載力進行分析，選擇能夠反映出復合地基承載力行為特征的數(shù)據(jù)序列。首先確定行為數(shù)列 ，其中n代表影響復合地基承載力的因素的個數(shù)。然后確定特征序列，

8、本文將現(xiàn)場靜載荷試驗測得的承載力作為系統(tǒng)特征序列 ，其中m代表進行的試驗點個數(shù)。 </p><p>　　由于復合地基承載力及選取的各個影響因素的物理意義與量綱不盡相同，因此，為消除原始數(shù)據(jù)所代表的不同物理意義及量綱的影響，應對原始數(shù)據(jù)進行初值化處理。初值化的方法較多，本文采用下式（1）進行初值化得到相關因素序列 。 </p><p>　　灰色關聯(lián)度 為第i個影響因素相對于特征序列的關聯(lián)度大

9、小，即表示第i個影響因素相對于復合地基承載力的關聯(lián)度大小。 </p><p><b>　　3 實例分析 </b></p><p>　　由于影響復合地基承載力的因素比較復雜，目前根據(jù)《建筑地基處理技術規(guī)范》設計深層攪拌樁的方法仍有不盡完善之處，如計算公式中的假設可能與實際不一致等。本文采用基于灰色理論的灰色關聯(lián)分析法對影響復合地基承載力的因素進行研究，為說明本方法的適用

10、性，本文選取文獻[2]中復合地基承載力的現(xiàn)場靜載荷試驗的實測資料進行分析。 </p><p>　　3.1 復合地基承載力影響因素 </p><p>　　根據(jù)國內有關文獻資料，認為影響復合地基承載力的因素有很多。本文結合工程實踐和理論分析結果，選擇了一些在工程設計與施工、勘察易得到的因素來分析其對復合地基承載力的影響。選取了以下9個參數(shù)進行分析： 樁長、 水泥摻入比、 置換率、 樁端土層承載

11、力標準值以及各土層的 含水量、 重度、 黏聚力、 內摩擦角和 彈性模量，同時用 代表復合地基承載力，所以式（1）、（2）和式（3）中n=9。本文將文獻[2]中的原始數(shù)據(jù)整理成表1所示，一共選擇13個試驗點式（1）、（2）和式（3）中m=13，所以。同時對表1的數(shù)據(jù)進行初值化處理，結果如表2所示。 </p><p>　　3.2 計算關聯(lián)系數(shù) </p><p>　　對影響復合地基承載力的9個因

12、素 ― 的關聯(lián)系數(shù) 由式（1）、（2）可計算得出，其數(shù)據(jù)結果如表3所示。 </p><p>　　3.3 計算關聯(lián)度 </p><p>　　通過計算得出的各個影響因素對復合地基承載力的關聯(lián)系數(shù) 值，通過式（3）可得出各個影響因素對復合地基承載力大小的影響程度，其排序結果如表4所示。 </p><p>　　3.4 灰色關聯(lián)度結果分析 </p><p&

13、gt;　　從表4排序結果可以得出， 樁端土層承載力標準值對復合地基承載力的影響最為密切，其次為 樁長、 置換率。而 重度、 水泥摻入比、 含水量、 內摩擦角的相對前3個因素而言，其對復合地基承載力的影響相對較小。而 彈性模量與 黏聚力的影響更加小。 </p><p>　　此外，經過對關聯(lián)度排序結果的分析可知，排在前三位的均與樁的參數(shù)及其所處的條件相關，而樁周土體的土性參數(shù)相對樁的參數(shù)對復合地基承載力的影響則較小。

14、這一定程度上反映了該地質條件下水泥土攪拌法處理地基時的復合地基承載力的特性，同時也對復合地基承載力的設計和與研究提供了一種新的方法，具有一定的借鑒作用。 </p><p><b>　　4 結論 </b></p><p>　?。?）復合地基承載力的大小直接關系到地基處理的效果，而復合地基承載力受到多種因素的影響和控制，因此確定哪些因素對提高復合地基承載力起到顯著的作用，

15、哪些因素則對其影響較小，無疑對復合地基承載力的研究具有十分現(xiàn)實的意義。 </p><p>　?。?）本文基于灰色理論的灰色關聯(lián)分析法，對水泥土攪拌樁法處理的地基的承載力進行了研究，找出了影響該復合地基承載力因素的優(yōu)勢因子，對復合地基承載力的設計施工與理論研究具有一定的借鑒作用，同時為復合地基承載力的相關因素的分析提供了一條直觀有效的分析途徑。 </p><p>　?。?）分析結果表明，樁端

16、土層承載力標準值對復合地基承載力的影響最為密切，其次為樁長、置換率的影響。而土體的重度、水泥摻入比、含水量、內摩擦角的相對前3個因素而言，其對復合地基承載力的影響相對較小。而彈性模量與黏聚力的影響更加小。因此，在對復合地基承載力進行設計時，應該特別注意樁的參數(shù)及其所處的條件，結合工程具體情況找出一個優(yōu)化的設計參數(shù)以有效地提高復合地基的承載力。 </p><p><b>　　參考文獻： </b>

17、;</p><p>　　[1] 龔曉南.地基處理新技術[M].北京：科學出版社，2000. </p><p>　　[2] 李書全，馮利軍，杜占良，等.復合地基承載力預測的支持向量機方法應用研究[J].河北農業(yè)大學學報，2006，29（4）：106-109. </p><p>　　[3] 葉觀寶，張振，刑皓楓，等.組合型復合地基固結分析[J].巖土工程學報，2011，

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