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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