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摘要：由于深基坑支护体系的动态、不确定性和非决定性时变系统的特性，采用传统的控制方法较难整体上提升深基坑开挖的可靠性和经济性，因此提出了应用现代控制理论.，基于有限元分析的深基坑支护体系动态优化控制方法，结合土体的参数复杂性，及其对开挖的影响，推导出了计算方法和格式，实现过程控制、优化控制和目标控制的统一，并将该方法用于具体的工程实例中去，得出各个参数变化对基坑被动区土体抗力系数的变化与的影响规律，以供实际工程参考。
关键词：深基坑支护 不确定性动态优化 参数规律
引言
深基坑支护体系是影响因素众多、有寿命期限的多目标控制的动态系统工程，必须满足安全性、可靠性和经济性等多方面要求，因此仅从确定性角度研究难免出现预测偏离实际情况，导致可靠性低和经济性差等后果。考虑深基坑支护体系的动态、不确定性和非决定性时变系的特性，应用现代控制理论【1】，提出深基坑支护体系动态优化控制方法，并给出具体计算格式，实现过程控制、优化控制和目标控制的统一，可使深基坑支护体系在整体上提高可靠性和经济性。
1动态优化控制模型
1.1 状态方程
深基坑支护体系的状态空间方程由应变能决定，即：
某基坑面积40mX40m，开挖深度7m，设置一道支撑。基坑开挖过程中，位移监测频度基本为每天一次，开挖过程将近40天左右，开挖最初进行的阶段中，基坑变形很小，但随着开挖的进行，变形逐步增大，尤其是在深基坑深度为2.5m、5.5m、6.5m、7.5m、8.5m和9.5m处变形随时间变化很大，开挖完成后，在9.5m变形达到最大，本实例将此基坑深度处位移随时间变化的监测情况进行了整理，同时也对支撑轴力随开挖过程的变化进行了监测整理，监测位移如表1，监测轴力如表2所示
4结语
本文考虑深基坑支护体系的动态和随机特性，应用现代控制理论，求解深基坑支护体系的不确定性问题；基于有限元施工过程的动态模拟，建立了深基坑支护体系动态优化控制模型，推导出基坑开挖过程的状态方程，量测方程和目标函数，并对该状态方程和量测方程进行了可控性、可观性和稳定性的判断。该模型是将原有的基于弹性地基梁的动态优化控制模型发展为基于二维的多种形式有限元耦合的模型，并从原有的确定性问题也发展为考虑不确定性问题，从而使得该动态优化控制模型更接近实际情况。提出了深基坑支护体系不确定性的动态优化控制的研究方法，对于深基坑支护体系研究，采用本文提出的随机最优控制方法，可实现过程控制、优化控制和目标控制的统一。根据该方法的原理，结合深基坑支护体系，给出了基于卡尔曼滤波器的最佳状态估计求解格式，以及随机最优控制的求解格式。并给出了具体实现步骤，并通过具体的算例进行验证，得出了反映基坑变形总体效应的综合参数——基坑挡土墙被动区等效水平抗力系数值的变化规律，并建立了的计算方法。
参考文献
【1】汪纪锋著,现代控制理论[M],北京：人民邮电出版社,2013
【2】胡寿松.最优控制理论与系统[M].（第二版）北京：科学出版社，2005.
【3】章卫国.先进控制理论与方法导论[M].西安：西北工业大学出版社，2000.
【4】王晓陵.最优化方法与最优控制[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版，2008.
【5】李国勇.最优控制理论与应用[M].国防工业出版社，2008
【6】上海地铁总公司、同济大学。（提高软土基坑土体抗变形能力的应用理论研究）
论文作者:张标,赵海燕
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/15
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