试析沉降观测曲线的拟合和最终沉降量的确定

李守全

摘 要：沉降量计算是土建工程施工建设的重要环节，通常沉降观测曲线拟合控制进行沉量的计算控制，能够有效的为工程地基荷载的稳定性提供有效指导。文章对沉降量观测曲线拟合和最终沉降量确定的方法进行介绍，并就各自的优缺点进行评估。期望能为工程建设提供有效指导。

关键词：沉降观测；曲线拟合；沉降量预测；沉降量预测

随着工程建设的不断发展，复杂地质环境施工已成为当前工程建设的重要内容；要实现工程质量的提升，就必须在沉降观测曲线的拟合应用下，实现最终沉降量的有效预算，从而确保工程地基荷载的稳定。

1 沉降观测曲线的拟合应用

作为地基沉降量预估计算的重要方式，沉降观测曲线的拟合应用极为关键，目前，经典曲线拟合、数学模型拟合和反演分析拟合是较为常见的三种拟合类型。工程建设中，前两种沉降观测曲线拟合应用的过程较为简单，应用范围相对广泛。实际拟合应用中，双曲线法、指数曲线法、泊松曲线法、Asaoka法和人工神经网络法是较为常见的应用方式。

1.1双曲线沉降拟合预测

双曲线沉降拟合是一种非线性回归求解的沉降量拟合预测方式，其以沉降量和时间曲线为控制因素，进行沉降量的关系曲线构建，并从关系曲线的拐点处进行拟合计算，确定实际的沉降

量。最终沉降量推算公式为：

式中，t为沉降观测统计的开始时间，一般从沉降-时间曲线拐点处开始；S0表示拐点部位的沉降量；ab均为待定系数，计算过程中，待定系数的确定以观测数据为基础，然后通过最小二乘法进行计算。

1.2指数曲线沉降拟合预测

指数曲线沉降拟合预测是地基沉降量预测的重要方式。在其预测计算中，待定参数、瞬时沉降量和沉降时间都会对最终的沉降量造成影响。通常情况下，工程建设人员会在沉降观测曲线上进行（t1，S1）（t2，S2）（t3，S3）三点选取，并在确保t1、t2、t3等差的基础上，进行待定参数和瞬时沉降量计算。土建工程实际沉降来那个通过下式计算：

式中，α，β均为待定参数；St表示了t时间点对应的实测沉降量；而Sd和S分别为瞬时沉降量和最终沉降量。

1.3泊松曲线沉降拟合预测

泊松曲线又被称为推理曲线和饱和曲线。就时间序列预测过程而言，泊松曲线的表达式为：

式中，a，b为待定参数，而S为最终沉降量。通常情况下，泊松曲线计算公式中的待定参数通过三段计算法进行求解，并且计算和拟合预测过程具有以下特征：其一，整个拟合曲线不通过原点；其二，随着沉降时间的不断增加，St也处于持续增加状态，即整个泊松曲线模型具有单调递增性。其三，泊松曲线具有一定的有界性。其四，受反弯点影响，泊松曲线与时间关系呈现出s型分布特征。其五，土建工程施工中，泊松曲线对于设计沉降量的把控具有良好的适用性。

1.4Asaoka法沉降拟合预测

Asaoka法沉降拟合预测中，一维固结理论是最终沉降量预测的主要方式，并且整个预测过程以实测数据为支撑。Asaoka法沉降预测的算法公式为：

式中，a为与土的固结系数和土层边界条件相关的常数。通常情况下，为实现a的准确把控，常需要就土层厚度、土层固结系数进行把控。与土的固结系数和土层边界条件相关常数的取值通过下式表达：

土建施工中，确保Asaoka法相关常数把控的合理，然后规范化的进行图解法应用解算，即可实现瞬时沉降量和最终沉降量的有效计算。

1.5人工神经网络法沉降拟合预测

人工是神經网络法是一种较为高效的现代拟合应用方式。其曲线模型应用的形态具有多样性。实践过程中，BP网络是最为常见的人工神经网络沉降拟合预测方式。其具体算法环节包括：其一，在网络初始化的同时，进行学习样本提供，并实现输入样本的规划处理。其二，在指定输入模式的基础上，进行各个节点的输入和输出。其三，界定样本数据的误差函数，并对单个样本误差和总样本误差进行界定。

2 沉降观测曲线的拟合应用的精度评估

沉降控制是土建工程施工的重要内容。譬如在高速铁路工程建设中，其路基的沉降总量不得超过15mm。因此在工程建设中，需对施工过程的沉降量进行严格控制。某工程建设中，施工人员先后采用双曲线法、指数曲线法、泊松曲线法、Asaoka法和人工神经网络法对工程沉降情况分析，不同预测模型拟合沉降-时间曲线图如图1所示：

由图1可知，不同沉降观测曲线拟合应用中，前150天内的沉降量变化较为明显，其中BP网络法的沉降变化量较快，而Asaoka沉降变化不够明显。这说明BP网络法能最准确地非线性拟合实测的沉降过程，而Asaoka法拟合效果相对较弱。此外，随着沉降时间的不断延长，拟合曲线在沉降后期趋于重合，这对工程沉降量的观察造成一定影响。基于此，需对后期沉降的数值进行预测，并实现预测值与实测值偏差系数的准确把控。

3 结论

沉降观测曲线拟合能够实现土建工程沉降值的有效预测。从实践过程看，BP网络法的拟合应用具有较高的效率性和准确性，其次，双曲线沉降观测拟合应用的效果较为突出，且应用过程较为广泛。最后，Asaoka法的拟合效果较为一般，然其拟合值能为实际的工程建设提供一定指导。工程建设中，只有实现这些沉降观测拟合方式的规范应用，才能为工程地基荷载的稳定性提供有效指导，确保工程建设质量提升。

参考文献

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[2]孙常青，饶锡保，王月香.沉降观测曲线的拟合和最终沉降量的确定[N].长江科学院院报，2002（05）.