[发明专利]一种分析基坑变形与坑外地面沉降关系的方法

权利要求书

1.一种分析基坑变形与坑外地面沉降关系的方法，其特征在于，将基坑围护结构变形分解成正向转动、反向转动及绕曲三种变形，将此三种变形与坑外地面沉降分布的对应关系用指数形式的公式进行描述，其包括如下步骤：第一步围护结构变形模式的确定，第二步收集现场坑外土体沉降量，第三步建立反演表达式反演坑外土体沉降量，第四步进行对角线交叉最小二乘法对数据的处理，第五步使用差异进化算法(DE)对沉降数据进行拟合，第六步DE的缩放因子F和交叉概率Cr合理选择，第七步模拟数据的生成和评价。

2. 根据权利要求1所述的基坑变形与坑外地面沉降关系的方法，其特征在于，用于描述基坑围护结构变形分解出的变形与坑外地面沉降分布对应关系的指数函数反演后系数的确定采用差异进化算法进行计算。

3.根据权利要求1所述的基坑变形与坑外地面沉降关系的方法，其特征在于，差异进化算法中缩放因子F和交叉概率Cr的最优值确定原则定为：能够满足基坑围护结构变形分解出的变形与坑外地面沉降分布对应关系的指数函数在计算时收敛条件最好。

4.根据权利要求1所述基坑变形与坑外地面沉降关系的方法的对角线交叉的最小二乘法，其特征在于，第一步，将连续三个点相连形成三角形；第二步，将相邻两个三角形组成四边形；第三步，将上述四边形对角线相连交点，如果交点在四边形外，则将对角线延长相交；第四步，将对角线交点作为该组离散数据的代替点序列用于最小二乘分析。

5.根据权利要求1所述基坑变形与坑外地面沉降关系的方法的对角线交叉的最小二乘法，其特征在于，能够实现如下功能：其一，减少需处理数据量，原始数据量为k个，处理后的数据量为                                                个；其二，减少噪声数据对整个二乘法的影响。

6.根据权利要求1所述基坑变形与坑外地面沉降关系的方法的对角线交叉的最小二乘法，其特征在于，对角线交叉的最小二乘法适用于具有如下特征的数据：其一，测量数据量较大，计算量随反演参数的个数呈指数增长；其二，由多种不确定性因素造成的带有噪声的测量数据。

7.根据权利要求1所述基坑变形与坑外地面沉降关系的方法的用于描述基坑围护结构变形分解出的变形与坑外地面沉降分布对应关系的指数函数，其特征在于，能顾及所有考虑因素的指数函数的形式：

式中，R为地面沉降监测点到基坑边缘的距离，R=1、2、4、7m， x分别取1、2、3，分别表示正向转动、反向转动及绕曲三种变形对应的表达式， 和是表达式系数，反应基坑周围地质条件及围护水平影响。

8.根据权利要求1所述的基坑变形与坑外地面沉降关系的方法的反演表达式，其特征在于：

式中，、、分别代表这三种形式围护结构变形在水平方向的最大位移（cm）；H为开挖深度；D为未开挖的深度；H+D为设计开挖深度。

9.根据大连地铁2号线湾家车站基坑工程确定的反演表达式，其特征在于，在Matlab环境下实现DE算法，将三种变形数据、和R作为参数输入，优化变量数n为2，种群数PN为72，根据模拟结果，求得不同的F和Cr条件下的正向转动收敛值，F=0.4，Cr=0.6，反演出a₁=-0.0022，b₁=-0.0309；反向转动时，F=0.4，Cr=0.6，反演出a₂=-0.0020，b₂=-0.0289；绕曲变形时，F=0.4，Cr=0.4，反演出a₃=-0.0011，b₃=-0.0286；将各变形的a_x、b_x值带指数公式，最终的反演表达式为：

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