为了探究不同低温不利条件下再生微粉ECC材料力学性能的影响,本文采用控制变量法,以再生微粉种类和取代率为研究变量,探究了再生微粉ECC在冻融循环和恒低温两种低温不利条件下的抗压和抗折强度试验。分析了再生微粉种类、再生微粉取代率、冻融循环次数、恒低温温度对再生微粉ECC力学性能的影响。最后基于BP神经网络,建立了3-6-1的冻融循环和3-3-1的恒低温BP神经网络结构抗压强度预测模型。研究结果表明:在相同的冻融循环条件下,再生混凝土微粉ECC的力学性能要高于再生砖粉ECC,且均随再生微粉取代率的增加先小幅度下降后剧烈下降,在经历150冻融循环后力学性能损失20%左右。而经历恒低温保温后的再生微粉ECC力学性能呈现出相反的变化趋势,随着低温保温温度的降低再生微粉ECC的力学强度反而呈现上升趋势,从常温到-40℃恒低温状态下力学性能提高22%左右。建立的两个低温不利条件下BP神经网络预测模型,平均相对误差分别为1.43%、1.28%,并以质量损失率和相对动弹模量为评判标准,预测试验范围内不同配合比的再生微粉ECC可经受的最大冻融循环次数。
选取内蒙古锡林郭勒盟与积雪有关的雪灾致灾指标,以气温、风速为气象条件孕灾环境指标,坡度、植被盖度为下垫面孕灾环境指标,人口密度、牧民纯收入、人均GDP、牲畜超载率等数据为承灾体脆弱性指标,基于BP方法、层次分析法、建立了内蒙古锡林郭勒盟白灾综合风险评价体系,并对其进行了风险评价与区划。为提高灾害评估的准确率,白灾的灾害等级是以月为尺度进行评定,选取的气象指标多数都是以月为尺度的指标。研究表明:白灾与积雪因子高度相关,是气候灾害,积雪、低温、大风等气象因子长期作用的结果。对白灾尝试用BP神经网络法进行风险评估,评估的灾害等级和实际灾害等级十分吻合,用训练好的神经网络对各个旗县(1980-2015年)的白灾进行了风险评估,评估效果理想。因此,可以通过数值预报产品、气候预测产品获取相关评价因子,采用BP方法形成白灾风险预评估产品,进而应用于雪灾风险评估业务中,为相关部门提供决策依据。
目前,基于BP神经网络法进行冻土路基变形预测的可行性和有效性仍少有学者对其进行研究。运用MATLAB编制BP神经网络程序,并应用于青藏铁路预测路基变形的工程实例。在此基础上,又采用COMSOL有限元软件的多场耦合模块分析了同一路基的变形场、水热场。通过对比两种方法,验证了前者的科学性和有效性。进而提出了一种新的可靠度计算方法(INNRS法),这种方法将神经网络法和响应面法有机结合起来,只需一次迭代即可形成较准确的功能函数,使得计算可靠指标的效率大大提高。应用INNRS法,对路基变形的可靠度指标和失效概率进行了评价。
以提高季节性冻土区农业冬春储水灌溉质量为研究目的,基于田间冻土入渗试验资料,建立了以冻融土壤基本理化参数为输入变量,Kostiakov累积入渗量模型参数为输出变量的BP预测模型。所建参数模型对入渗系数K和入渗指数α预测值的平均相对误差在4%以下,在可接受范围之内。结果表明,选择土壤黏粒量、体积质量、体积含水率、地表土壤温度和灌溉水温作为冻融土壤入渗参数BP预报模型的输入因子是合理的,建立的冻融土壤入渗参数BP预报模型是可靠的。
根据青藏公路多年冻土区路基监测断面下获得的温度时间序列资料,通过小波多分辨分析,采用db6小波函数将该非平稳温度时间序列分解为多个高频分量序列和一个低频分量序列,分别运用时间序列的自回归滑动平均混合(ARMA)模型和BP神经网络模型进行建模和预测,最后将各个模型进行组合形成冻土温度的预测模型。与单用滑动平均混合模型或BP神经网络对原始温度时间序列进行建模预测相比,该方法具有较小的模拟误差和预测误差。结果表明小波分析方法预测多年冻土区路基下土体的温度是合理可行的,并且具有较好的精度和稳定性。
人工冻结法已作为苏州地铁连通道施工的辅助工法之一,但目前尚缺乏与设计配套的苏州地区冻土强度归一化参数,以人工神经网络为基本工具,利用其强大的非线性映射能力,综合考虑温度、含水率、干密度等影响因素指标对苏州地铁典型冻土抗压强度的影响,建立了抗压强度预测模型。结果表明,BP网络具有较高的求解能力,预测值与实测值接近,其精度远高于其他方法,且简单实用,这为获取试验中无法实现的参数值提供了新的途径。
在青藏铁路冻土路基现场实测资料的基础上,用改进的BP神经网络建立起了路基变形与地温、路基高度和上限之间的非线性映射。对某一典型路基第30年的变形进行了预测,结果显示路基的累计融沉量在冻胀量的两倍以上。从绘制的路基变形过程曲线可以很清晰地看出路基一年中的变形趋势和冻胀融沉区间。在4月份以后,路基的变形由冻胀向融沉转变,变形与地温有很好的正比关系,但是当地温升高到一定值时,路基的融沉量便不再随着地温的升高而增大。路基的冻胀与地温的关系也有相似的规律,说明地温对路基变形的影响存在一个比较明显的区间,在这个区间范围内的温度对路基变形的影响较大,这为控制路基的病害提供了一个比较有价值的信息。
