基于BP-Olden方法的均质地基基质吸力影响因素显著性分析

为确定降雨入渗过程影响均质地基基质吸力演化的主导因素,首先基于BP神经网络建立饱和渗透系数、去饱和系数、储水能力、降雨强度和降雨历时5个影响因素与基质吸力分布改变量之间的非线性映射关系模型,并采用Levenberg-Marquardt算法进行神经网络训练,得到隐含层与输入层、输出层之间的连接权值。然后利用Olden方法处理神经网络的连接权值,获得各因素对基质吸力分布改变影响显著性的量化值表达式,建立了降雨入渗作用下地基基质吸力影响因素显著性分析的BP-Olden方法。最后以概化均质地基模型为研究对象进行算例分析,结果表明,地基基质吸力分布改变主要受土体去饱和系数和土体储水能力影响,降雨强度和降雨历时的影响显著性次之,土体饱和渗透系数的影响最小。研究成果为采用针对性地基土体性能改良措施来降低雨水入渗引起的不良影响提供了技术支持。

均质地基基质吸力演化及影响参数显著性分析

基于Richards瞬态非饱和渗流方程和若干合理假定,引入Gardner土-水特征曲线模型,给出均质地基降雨过程基质吸力瞬态解析解并利用有限元方法进行验证。将去饱和系数、饱和渗透系数、储水能力、降雨强度和降雨历时等5个主要参数采用正交分析法水平组合,通过方差分析对比各参数对雨水入渗时基质吸力最大改变量、变化面积和影响深度的影响程度,进而得到影响地基基质吸力变化的主导因素。研究结果表明:降雨入渗过程地基中上部土体基质吸力不断减小,基质吸力变化面积和受影响深度不断增加,深部地基土体基质吸力几乎不变;去饱和系数、饱和渗透系数和储水能力等土体水力参数对基质吸力最大改变量具有高显著性影响,去饱和系数和储水能力对基质吸力变化面积具有显著性影响,饱和渗透系数对基质吸力影响深度具有高显著性影响。研究成果可为实际均质地基工程中降低雨水入渗对地基承载力不利影响的土料渗流特性改良提供技术支持。