地质工程检测及预警理论与方法PDF电子书下载

第一章　地质工程监测工程地质力学综合集成体系 1

1.1　地质工程监测研究意义 1

1.2　地质工程安全的因素 2

1.3　工程地质力学综合集成监测体系 6

第二章　地质工程监测地质信息系统 9

2.1　地质信息管理系统 9

2.1.1　地质数据计算处理 9

2.1.2　系统的基本结构 11

2.1.3　主控制屏幕 11

2.2　地质信息可视化查询分析系统 12

2.2.1　系统的总体结构 13

2.2.2　钻孔可视化模块 13

2.2.3　界面可视化模块 13

2.2.4　主控制屏幕 14

2.2.5　钻孔可视化屏幕 15

2.2.6　地质界面可视化屏幕 16

2.3　地质信息三维图形分析系统 16

2.3.1　地质界面空间插值 16

2.3.2　地质界面多项式拟合 16

2.3.3　地质体空间单元划分 17

2.3.4　系统的总体结构 17

2.3.5　单一结构面分析模块 17

2.3.6　地质空间单元划分模块 18

2.3.7　单元结构面分析模块 18

2.3.8　主控制屏幕 18

2.4　地质信息剖面分析系统 19

2.4.1　剖面地质界限点获得 19

2.4.2　剖面上地质界限线拟合 20

2.4.3　系统的总体结构 20

2.4.4　地质剖面生成模块 20

2.4.5　地质剖面编辑模块 21

2.4.6　地质剖面输出模块 21

2.4.7　主控制屏幕 21

第三章　地质工程监测信息管理与查询系统 23

3.1　地质工程监测信息管理系统 23

3.1.1　地质工程监测数据基本计算 24

3.1.2　数据库总体结构 26

3.1.3　主控制屏幕 27

3.2　地质工程监测信息可视化查询分析系统 28

3.2.1　大型地质工程监测信息数据特征 28

3.2.2　系统的总体结构 29

3.2.3　系统的功能模块 29

3.2.4　主控制屏幕 30

3.2.5　功能选择屏幕 31

3.2.6　图形报表屏幕 31

第四章　地质工程监测不稳定先兆分析系统 33

4.1　稳定程度分级 33

4.2　不稳定先兆分析方法 34

4.3　不稳定先兆分析判别参数的获得 34

4.4　地质工程不稳定先兆分析计算 35

4.4.1　位移速率及其增幅先兆分析 35

4.4.2　钻孔倾斜仪曲线形态先兆分析 35

4.4.3　单条裂缝先兆分析 36

4.4.4　项目先兆分析 36

4.4.5　地质工程整体先兆分析 36

4.5　系统的结构和功能 37

4.5.1　系统的整体结构 37

4.5.2　系统的功能模块 37

4.6　主要控制界面 39

第五章　基于BP神经网络的参数反分析 41

5.1　基于BP网络的位移反分析原理 41

5.2　BP神经网络原理 42

5.2.1　引言 42

5.2.2　BP网络模型的建立 43

5.2.3　BP网络的缺陷及改进 44

5.2.4　BP神经网络编程 45

5.3　均匀试验设计法 46

5.3.1　引言 46

5.3.2　均匀设计表的构造 48

5.3.3　均匀设计表均匀性的度量 49

5.3.4　均匀设计使用表的产生 50

5.4　基于BP网络的参数灵敏度分析 51

5.4.1　基于BP网络的参数灵敏度分析原理 51

5.4.2　参数灵敏度的计算步骤 53

5.5　基于BP神经网络的参数反分析实例 53

5.5.1　正分析模型的建立 53

5.5.2　BP网络学习样本的构造 55

5.5.3　位移反分析结果 61

5.5.4　参数灵敏度分析结果 62

第六章　基于人工神经网络基坑工程预测模型 71

6.1　概述 71

6.2　基于横向推广的神经网络建模 71

6.3　基于时间序列的神经网络建模 72

6.3.1　基于时间序列的神经网络建模原理 72

6.3.2　神经网络预测 73

6.4　神经网络多步预测建模 74

6.4.1　多步预测建模原理 74

6.4.2　多步滚动预测技术 74

6.5　基于时间序列上的基坑变形预测的应用 75

6.5.1　基坑变形的影响因素分析 75

6.5.2　预测步长的确定 76

6.5.3　样本构成 76

6.5.4　建立神经网络模型 77

6.5.5　预测成果分析 77

6.6　基于横向推广的神经网络支撑轴力预测的应用 80

6.6.1　支撑轴力的主要影响因素分析 81

6.6.2　样本构成 83

6.6.3　建立神经网络模型 83

6.6.4　结果分析 83

第七章　基于智能算法的监测信息预测研究 85

7.1　监测信息预测问题的神经网络建模 85

7.1.1　BP网络输入输出确定 85

7.1.2　BP网络样本构成 86

7.1.3　BP网络结构确定 86

7.1.4　BP神经网络模型整体构成 87

7.2　基于遗传算法的BP神经网络（GABP）预测 89

7.2.1　GA确定BP网络初始权值及阈值 89

7.2.2　南锚深基坑排桩位移GABP网络预测 94

7.3　基于模拟退火法的BP神经网络（SABP）预测 95

7.3.1　SA确定BP网络初始权值及阈值 96

7.3.2　南锚深基坑排桩位移SABP网络预测 96

7.4　基于变尺度混沌优化的BP神经网络（MSCBP）预测 100

7.4.1　MSC确定BP网络初始权值及阈值 100

7.4.2　南锚深基坑排桩位移MSCBP网络预测 100

7.5　预测成果分析 104

第八章　基于灰色神经网络组合算法的变形预测 107

8.1　概述 107

8.2　灰色系统的基本理论 108

8.2.1　灰色模型建模机理 108

8.2.2　GM（1,1）模型 109

8.3　人工神经网络的基本原理 110

8.4　灰色神经网络组合预测方法 112

8.4.1　串联组合方式预测 112

8.4.2　利用神经网络增强灰色系统 113

8.5　灰色模型和灰色神经网络串联算法变形预测实例 114

第九章　基于模糊控制理论的变形控制 119

9.1　模糊逻辑理论概述 119

9.2　模糊控制的数学基础 120

9.2.1　模糊集合的运算及其性质 121

9.2.2　模糊集合隶属度函数的建立 121

9.2.3　常用的隶属度函数 122

9.2.4　建立隶属度函数应遵循的原则 123

9.2.5　模糊逻辑与模糊推理 124

9.3　深大基坑变形的模糊控制系统 125

9.3.1　变形控制指标 125

9.3.2　变形控制标准确定 125

9.3.3　控制变形的手段 126

9.3.4　变形模糊控制系统的实现 127

9.4　模糊推理系统在MATLAB6.5中的实现 130

9.5　基坑施工变形的模糊控制 132

9.5.1　变形控制标准的确定 132

9.5.2　变形模糊控制与动态设计 135

第十章　基于小波的时序改进法的监测信息预测 138

10.1　信号的小波降噪 138

10.2　信号的小波包降噪 139

10.3　小波变换在信号特征检测中的应用 139

10.4　变形监测信息的小波降噪 140

10.5　基于小波技术的监测数据动态预测 144

10.5.1　引言 144

10.5.2　小波改进时间序列的基坑支撑轴力动态预测 145

10.5.3　小波改进BP神经网络的基坑支撑轴力动态预测 150

第十一章　五强溪水电站左岸船闸边坡监测信息系统 152

11.1　工程概况 152

11.2　枢纽工程地质 152

11.3　边坡监测系统 154

11.3.1　监测目的和布置原则 154

11.3.2　变形监测 154

11.3.3　应力应变监测 155

11.3.4　地下水 156

11.4　边坡监测信息管理系统的建立和使用 156

11.4.1　系统中的监测项目 156

11.4.2　系统中项目结构 157

11.4.3　监测信息管理系统的应用 171

11.5　边坡监测信息可视化查询分析 172

11.5.1　可视化查询分析系统的建立 172

11.5.2　边坡监测信息可视化查询分析结果 173

11.6　边坡不稳定先兆分析 173

11.6.1　测点先兆参数 173

11.6.2　项目先兆参数 174

11.6.3　边坡先兆参数 174

11.6.4　边坡各先兆类型的基本建议 174

11.6.5　边坡先兆分析主要结果 176

第十二章　锦屏一级电站左岸缆机平台边坡稳定分析与监测策略 177

12.1　左岸缆机平台边坡工程地质条件 177

12.1.1　基本地质条件 177

12.1.2　岩体结构面分级 178

12.1.3　岩体结构类型的划分 180

12.1.4　岩体及结构面强度参数选取 181

12.2　缆机平台边坡破坏模式分析 181

12.2.1　岩质边坡可能的破坏形式 182

12.2.2　缆机平台边坡破坏模式的地质判断 183

12.3　楔形体边坡性稳定影响因素分析 184

12.4　应力变形规律分析 186

12.4.1　初始应力场分析 186

12.4.2　位移计算成果 188

12.4.3　应力计算成果分析 194

12.4.4　塑性区分布 196

12.4.5　边坡潜在失稳机理评价 197

12.5　边坡安全监测策略 197

12.5.1　边坡监测的目的 197

12.5.2　信息化监测的设计原则 198

12.5.3　监测内容与方法 199

12.5.4　监测点布置方法 200

12.5.5　监测系统总体布置 201

第十三章　润扬大桥地基基础安全监测与反馈 203

13.1　工程概况 203

13.1.1　基础工程概况 203

13.1.2 工程地质概况 204

13.1.3　塔基稳定研究与安全监测思路 205

13.1.4　锚碇基础稳定研究与安全监测思路 206

13.2　地基基础安全监测方案 208

13.2.1　南锚碇地基基础监测布置 208

13.2.2　北锚碇地基基础监测布置 209

13.2.3　南汊南塔地基基础监测布置 209

13.2.4　南汊北塔地基基础监测布置 210

13.2.5　北汊南塔地基基础监测布置 210

13.2.6　北汊北塔地基基础监测布置 211

13.3　地基基础监测及成果分析 214

13.3.1　南汊桥南锚碇 214

13.3.2　南汊桥北锚碇 219

13.3.3　南汊桥南塔 224

13.3.4　南汊桥北塔 227

13.3.5　北汊桥南塔 227

13.3.6　北汊桥北塔 230

13.4　结论与建议 232

第十四章　润扬大桥南锚碇排桩冻结法基坑监测分析 235

14.1　工程概况 235

14.2　工程地质与水文地质条件 239

14.2.1 工程地质 239

14.2.2　水文条件 240

14.3 现场监测系统 240

14.4　基坑监测数据分析 244

14.4.1　冻胀力随时间变化的分析 244

14.4.2　冻胀力随空间变化分析 248

14.4.3　支撑轴力变化分析 252

14.4.4　排桩钢筋应力变化分析 256

14.4.5　排桩水平位移变化分析 260

14.5　基坑施工监测反馈 262

参考文献 263