[发明专利]一种地面建筑与地下结构作用关系测定方法

说明书

技术领域：

本发明属于建筑安全状态检测技术领域，涉及一种地面建筑物与地下地质结构的作用关系及安全状态的测试与评价系统，特别是一种地面建筑与地下结构作用关系测定方法，以实现测定地下建设工程对地面邻近既有建筑物安全的影响和地面工程建设对近接既有地下结构安全的影响。

背景技术：

在经济快速增长期间，由于受资源制约，大规模地有效利用地下空间成为当务之急。据统计，截止至2012年10月末，我国已经建成铁路隧道超过7000公里，在建约4600公里；已建成公路隧道超过2900公里，并以每年150多公里的速度在增加；我国地铁总里程已经达到1600多公里，2015年运营里程将超过3000公里，2020年规划总里程将超过6000公里。同时，地下的人防工程、过街通道、停车场、商场和储藏库也逐渐增加。这些地下建设工程中的爆破产生的振动和冲击压力，对周边建筑安全产生影响，地下工程的开挖会不可避免地引起上覆岩土层的位移、变形甚至冒落等环境效应，这些效应波及到地面会使地面发生沉降、边坡产生滑移或地面突发塌陷等地质危害，并对地面建（构）筑物构成不同程度的损害；随着地下工程的不断建成，会在近接地下结构的地面区域建设高层建筑或者构筑物，这些建（构）筑物的建设过程中的爆破、开挖及建成后的建筑物自重荷载，会使周围岩土体应力发生变化，从而使已建成的地下结构周围应力发生变化，给地下结构安全带来负面影响；所以，研究地面建筑与地下地质结构的相应作用关系很有实用价值。

目前，国内外尚未见有报道对于地上建筑与地下结构二者相互作用的安全评估系统，通常的方法是把地上建筑与地下结构相互影响分割开来，研究更多的是地下结构建设对地面建筑的安全影响评估，用不同的软件数值模拟后，对结果进行人为分析，这种分析方法的工艺复杂，计算科学性差，精确性低，耗时耗力，实用结果不理想。因此，有必要建立一套能够快速、科学、准确地评价地上建筑与地下结构相互作用关系的测定与评价系统方法，为建设者和管理者提供决策依据。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种地面建筑与地下结构相互作用关系的测定方法，以实现地下建设工程对地面邻近既有建筑物安全的影响和地面工程建设对近接既有地下结构安全的影响的测定和科学评价，在采用相关规范要求进行安全评价的基础上，结合理论研究、现场测试、实验室试验和数值模拟，对测评内容和评价体系进行编程，利用分形理论、协同学理论和智能搜索算法理论与算法进行测定和评价，实现测定评价结果的科学性和全面性。

为了实现上述目的，本发明基于ArcGIS软件平台进行测定，包括图形放大、缩小、平移；图形和属性数据相互查询并在同一界面共同显示；分析评价结果以图、表和文档等形式显示；爆破振动安全评价；地表变形静态（最终形态）和动态（变形过程）计算；地面建筑自重压力圈计算；地面建筑物损伤评价；地下结构损伤评价；矢量数据栅格化和栅格数据矢量化，常用数值模拟软件接口扩展；其测定工艺包括数据库构建、地下结构建设对地面建筑作用评价和地面建筑建设对地下结构作用评价三个步骤：

（1）数据库构建：构建的数据库包括基础数据库和分析评价数据库两部分，基础数据库包括图形数据库和属性数据库，其中，图形数据库用于存储地形图、规划图、地质图、钻孔图、地面建筑分布图、地下结构分布图；属性数据库包括地面建（构）筑物信息（如民用、工业、堤防等）、地下结构信息（如地下铁路、地下存储、地下商业等）和地质信息（如地层、地貌、地质构造、水文地质、环境地质和地震地质等）；分析评价数据库包括评价标准数据库和评价结果数据库，其中，评价标准数据库包括爆破振动相关标准和评价指标、地表变形相关标准和评价指标、地面建（构）筑物损伤评价标准和评价指标、地下结构安全评估评价标准和评价指标；评价结果数据库用于存储分析评价结果，经过拓展形成图形和属性数据库无缝融合的空间数据库，便于为下一步评价提供中间过程结果，或者为今后查阅提供依据，根据相应的国家规范整理后存储到数据库中，同时根据工程现场经验、理论研究、数值试验和相似材料试验的手段获得相关研究成果，对数据库中评价标准和评价指标进行丰富和完善；