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原文传递一种基于地下水动力加载的基坑稳定性监测预警方法

专利名称：	一种基于地下水动力加载的基坑稳定性监测预警方法
摘要：	对传统的基坑坡体安全性预测方法基于单一位移信息参数所建立的预测评价模型，预测准确性差的问题，本发明提供一种基于地下水动力加载的基坑稳定性监测预警方法，属于基坑稳定性监测领域，包括：步骤一：深基坑工程监测点以及基准点的选取；步骤二：基坑地下水位和位移监测设备的布置与安装；步骤三：基坑地下水位及边坡位移的监测与数据处理；步骤四：地下水变化引起基坑边坡加卸载动力参数的确定；步骤五：基坑边坡地下水动力与位移耦合评价参数的确定；步骤六：基坑地下水位变化引起边坡稳定性预警判据的确定。该方法将各种有效位移与地下水动力信息有机结合，对基坑坡体的稳定性实行多源信息耦合预测，能够提高基坑坡体安全性预测的准确性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	青岛理工大学
发明人：	贺可强;张兰阁
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201811547238.0
公开号：	CN109680669A
代理机构：	青岛中天汇智知识产权代理有限公司
代理人：	万桂斌
分类号：	E02D1/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D1
申请人地址：	266000 山东省青岛市市北区抚顺路11号
主权项：	1.一种基于地下水动力加载的基坑稳定性监测预警方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一：深基坑工程监测点以及基准点的选取对待评价基坑边坡进行岩土工程勘察与测绘，在基坑坡的内力及变形关键点上设置2个以上的变形监测点，变形监测点水平间距小于20m，在监测基坑坡体以外无变形的区域设置3个以上的变形监测基准点，在基坑四周每边分别布置2个以上的水位监测点；步骤二：基坑地下水位和位移监测设备的布置与安装 1)在深基坑附近通视良好的位置，设置便于观测的观测站并架设自动全站仪，设置测站点的空间坐标和方位角，以角度和距离同步测量的极坐标分析为基础，结合仪器高精度数据智能采集分析能力，对监测目标进行自动识别定位； 2)设置基坑地下水位观测设备，将其探头放入水位管水面以下，保证能监测到基坑地下水位任何时段变化，在钻孔底部设置压力式水位计，并在坡面上同时设置额外的气压补偿装置，共同监测基坑外围地下水位的变化；步骤三：基坑地下水位及边坡位移的监测与数据处理以天为单位监测频率对基坑边坡地下水位与位移进行实时监测，同时记录基坑地下水位与位移监测数据，并对监测数据进行分类预处理，得到基坑水位序列值h1、h2...hi以及相应的边坡位移序列值S1、S2...Si；以此确定基坑地下水位及边坡位移变化值；步骤四：地下水变化引起基坑边坡加卸载动力参数的确定基坑外围地下水位hi引起的土压力Pi：式中：H为基坑深度；hi为地下水位高度；γ为土的重度；γsat为土的饱和重度；K0静止土压力系数，为土的内摩擦角；根据式(1)，确定基坑边坡地下水位由hi-1上升或下降到hi时所引起的土压力变化量为： ΔPi＝Pi-Pi-1 (2) 式(2)中ΔPi为基坑边坡地下水动力加卸载参数，当ΔPi＞0时，判定对基坑边坡是动力加载；当ΔPi＜0时，判定对基坑边坡是动力卸载；步骤五：基坑边坡地下水动力与位移耦合评价参数的确定 1)当基坑地下水位有明显的升降变化时，以每一个完整的地下水位下降过程和上升过程为一个加卸载周期，将当前周期地下水位下降所引起的土压力变化量ΔPi-作为当前周期的水动力卸载量，其对应的位移变化量ΔSi-为卸载位移响应量；当地下水位开始上升时，实时记录下当前地下水上升量，其水位上升所引起的土压力变化量ΔPi+作为当前周期的水动力加载量，其对应的位移变化量ΔSi+为加载位移响应量；以任一周期实时监测计算的加卸载统计量和加卸载响应统计量为依据，确定基坑边坡地下水动力加卸载响应比，即： 2)当基坑从开始监测，地下水位就持续增加时，以初始监测天数(N天，N≥1)所对应的水位上升所引起的土压力变化量ΔP0为初始动力增载量，其对应的初始动力位移响应量为ΔS0；实时记录下从监测初期到第i时刻水位上升量所引起的土压力变化量ΔPi为第i时刻动力增载量，其对应的ΔSi为i时刻动力位移响应量；以第i时刻和初始时刻加载统计量与加载响应统计量为依据，可确定基坑边坡第i时刻地下水动力增载位移响应比，即：当或ξ＝1时，基坑边坡处于稳定状态；当或ξ＞1时，基坑边坡偏离稳态；当或ξ→∞时，基坑边坡失稳；因此，动力增载位移响应比ξ与加卸载响应比在评价边坡稳定性时具有等效性，可以对进行赋值；步骤六：基坑地下水位变化引起边坡稳定性预警判据的确定 1、基坑边坡不稳定初始阶段判据的确定： 1)确定加卸载响应比时序序列的平均值： 2)确定加卸载响应比时序序列响应比均方差: 3)基坑边坡加卸载响应比稳定性阶段的划分: 根据基坑边坡加卸载响应比参数阶段性演化规律：当则判定基坑边坡处于弹性稳定阶段，当则判定基坑边坡处于塑性发展阶段； 2、基坑边坡失稳临界判据的确定 1)建立h、函数关系式：当基坑边坡处于塑性发展阶段时，加卸载响应比将呈现加速变化规律，以基坑地下水位h为横坐标，以水动力加卸载位移响应比为纵坐标，建立h、函数关系式。设水动力加卸载位移响应比随地下水的演化规律符合公式(5)的指数函数关系曲线，即：式中：a、b为常数； 2)对公式(5)二次求导使可求得拐点s，即转折点拐点可反映事物发展过程中运行趋势或运行速率的变化，因此在该函数关系中点s可视为基坑边坡由缓慢加速变形到急剧加速变形的边坡临界失稳预警点； 3)由公式(9)和(10)对常数b、hs进行修正：常数临界失稳水位：根据监测数据，通过前两次监测数据h1、及h2、代入函数(8)可求得a、b，使所求的a、b为a1、b1，将b1代入公式(10)可求得h1，把a1代入公式(9)，求得b2，再将b2代入式(8)和10)可求得a2、h2，以此循环类推可求出hn，当时，将hn代入公式(8)所求得的为基坑边坡临界失稳预警值；根据加卸载响应比的变化规律，对基坑边坡进行稳定性评价与监测预警：当时，判定基坑边坡处于稳定状态；当时，判定基坑边坡偏离稳态，基坑边坡处于不稳定初始阶段；当时，判定基坑边坡处于不稳定阶段，表明边坡即将发生失稳，此时应及时发出基坑失稳预警。
所属类别：	发明专利