[发明专利]深基坑变形稳定性远程智能监测及三维预警方法与系统

说明书

技术领域

本发明属于城市地铁车站、高层建筑地基开挖等相关深基坑施工工程技术领域，用于深基坑变形稳定性智能监测和安全预警；具体涉及深基坑受力变形性远程智能监测及三维预警方法，还涉及深基坑变形稳定性远程智能监测及三维预警系统。

背景技术

随着城市地铁、超高层建筑等建设规模的扩大，伴随着深基坑施工项越来越多，深基坑失稳、突水突泥事故频发，深基坑变形稳定性越来越多引起人们的关注，行业基坑支护技术规程在遇到特殊水文地质工程地质条件以及密集建筑物群环境时，有着一定的局限性。考虑安全经济的原则，开发深基坑变形稳定性远程智能监测及三维预警方法具有十分重要的实际意义。       

国内外在深基坑变形稳定性远程智能监测及三维预警方法研究方面尚少，根据国内文献，我国极少数公路、矿产、海底隧道、铁路工程中已有构建数据库、隧道施工多元信息预警与安全管理，但目前为止，尚未见集尚未见集深基坑开挖变形稳定性三维数值模型与深基坑三维可视化安全预警平台于一体的深基坑变形稳定性远程智能监测及三维预警方法的文献报道。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种深基坑变形稳定性远程智能监测及三维预警方法，本发明要解决的技术问题还在于提供一种深基坑变形稳定性远程智能监测及三维预警系统。使用该方法与系统，能够实时连续监测深基坑坡顶和围护桩的沉降、水平位移以及围护桩周土孔隙水压力变化情况，并将实测数据实时连续传输到远程监测和数据处理主机，根据沉降、位移及孔隙水压力数据，完成对深基坑变形稳定性分级预警。 

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种深基坑变形稳定性远程智能监测及三维预警方法，包括下述步骤：

（1）选择一深基坑作为被研究的对象；调查该深基坑区域地层水文地质工程地质条件，收集该深基坑区域岩土物理力学参数；

（2）基于深基坑区域地层水文地质工程地质条件、该深基坑区域岩土体物理力学参数以及连续介质快速拉格朗日分析程序FLAC^3D建立深基坑开挖变形稳定性三维数值模型；基于VTK(Visualization Toolkit)商业软件系统建立深基坑三维可视化安全预警平台；

（3）围护桩施工的同时：在深基坑坡顶下面至与冠梁深度相当的部位同步设置数个测斜仪与数个空隙水压力计；沿围护桩表面或围护桩中与桩轴平行同步设置多个测斜仪，底部的测斜仪深入桩尖以下，顶部的测斜仪与冠梁上部平齐；沿围护桩表面安装多个孔隙水压力计；在深基坑坡顶和冠梁上表面安装数个静力水准仪；现场同步安装声光报警器；采集深基坑坡顶和围护桩的沉降、水平位移以及围护桩周土孔隙水压力实时监测数据，并传输到远程监测和数据处理主机，生成数据库文件，深基坑开挖变形稳定性三维数值模型实时调用这些数据； 

（4）深基坑开挖变形稳定性三维数值模型利用得到的最初数组沉降、位移和孔隙水压力数据完成自我参数修正并给出各参数模型阈值，之后模型将得到的后续实测系列数据进行分析，并与模型阈值进行比对，通过深基坑三维可视化安全预警平台予以展现并对超警戒参数进行分级安全预警；预警信息通过与计算机连接的短信模块，以手机短信方式发送至现场施工与地面管理相关人员的手机，实现深基坑变形稳定性远程预警；同时，预警信息还通过可视化安全预警平台回传到安装在施工现场作业面的声光报警器进行声、光报警，实现现场预警，使施工管理相关人员及施工现场的作业人员根据预警信息及时采取相关预防措施，进一步加强施工风险管理。 

一种深基坑变形稳定性远程智能监测及三维预警系统，包括若干个测斜仪、若干个静力水准仪与若干个孔隙水压力计；其特征在于：还包括依次连接的声光报警器、自动化数据采集仪、GPRS静态数据采集仪、通信发射基站、商用卫星、通信接收基站、互联网及远程计算机；测斜仪、静力水准仪、孔隙水压力计与声光报警器有线连接，声光报警器与自动化数据采集仪有线连接，自动化数据采集仪另一端无线连接GPRS静态数据采集仪，GPRS静态数据采集仪、通信发射基站、商用卫星、通信接收基站与互联网之间依次无线信号通讯连接，互联网与远程计算机连接，远程计算机连接有F2003GSMDTU短信模块，F2003GSMDTU短信模块与数个手机无线信号通讯连接。

应用时，设置若干断面，每个断面上依据深基坑围护桩深度每一定间隔布设一个测斜仪，深基坑坡顶和冠梁上部分别安装一个静力水准仪和数个测斜仪、数个孔隙水压力计，静力水准仪基准点安装在深基坑外相对沉降稳定点。