[发明专利]深基坑开挖边坡垂直位移矢量角监测参数与预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及固定建筑物技术领域，尤其涉及深基坑参数检测和预警，具体的说涉及一种深基坑开挖边坡垂直位移矢量角监测参数与预警方法。

背景技术

随着我国社会经济的飞速发展与不可再生土地资源的限制，开发和利用地下空间已成为必然趋势，伴随而来的是深基坑工程大量涌现，它具有变形大、突发性强、危害性严重、失稳因素多等特点以及向超深度、超大面积、超复杂周围环境发展的趋势，且在我国工程建设事故中占有相当大的比例。因此，对建筑基坑工程安全性的要求也越来越高。

目前，在基坑工程稳定性的分析与评价中，常采用的方法为极限平衡法、有限元分析法和基坑监测预警方法。由于极限平衡法只引入静力平衡条件和材料剪切破坏的“摩尔-库仑”准则，回避了变形协调关系以及相应的本构关系，而且所建立的模型和参数是无时间因素的静态评价模型，所以，该类方法建模的局限给基坑边坡的准确动态监测预警与评价常常会带来极大的困难；有限元分析法在基坑工程中的应用大多是基于连续介质理论基础上解决小变形问题的数值模拟，对于大变形及离散介质的模拟具有一定的局限性，使得结果不能更真实的反映实际情况，而造成预测结果的不准确性；对于基坑监测预警方法，建筑基坑工程监测技术规范中规定基坑工程监测报警值应由监测项目的累计位移量和位移变化速率值共同控制。

然而，众所周知，基坑边坡位移矢量场的自由度为水平方向X和垂直方向Y两个方向且是由其大小和方向两个因素共同决定，而位移量或位移速率只是描述位移矢量场大小变化的量化评价参数，但该参数根本反映不了边坡位移矢量场方向性的变化规律，且在降雨或其他外动力作用下其基坑工程累计位移量和位移变化速率值会不断发生加速阶梯状振荡型变化，而边坡相应阶段的稳定性未必真正降低。

因此，目前基坑监测预警方法采用单维度位移报警值作为安全报警判据，必会引起预警结果的多解性和或然性，使基坑边坡稳定性评价结果存在极大风险。

发明内容

本发明的目的在于克服上述基坑监测预警方法的不足，提出一种基于基坑坡顶水平位移和垂直位移同时监测的边坡稳定性检测与安全预警方法，该基坑边坡稳定性评价方法不仅可克服静态极限力学评价法无法检测和分析边坡稳定性随时间的变化规律的局限及有限元分析法无法解决大变形问题及离散介质的数值模拟，同时又可克服传统基坑监测预警方法无明确的定量稳定性与失稳判据以及无法检测和判定其变形性质等弊端的深基坑开挖边坡垂直位移矢量角监测参数与预警方法。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

(1)基坑开挖边坡位移监测点及基准点的选取；即：对待测定基坑开挖边坡，分析和确定其开挖速率、开挖深度、边坡体尺寸和分布范围的特征，并在基坑边坡坡顶适当位置布设坡层位移监测点及基准点，保证变形监测点与基准点共同形成边坡坡面位移监测控制网；

(2)位移监测设备的布置与安装；

(3)基坑开挖边坡表层位移实时监测及其监测数据的实时处理；

(4)基坑开挖边坡垂直位移矢量角参数及其序列的确定；即：边坡垂直位移矢量角是一种边坡整体垂直位移方向协调性的评价参数，为边坡位移矢量与水平面的夹角，数值上等于垂直位移量与水平位移量或垂直位移速率与水平位移速率之比值的反正切值V(θ)；

(5)基坑开挖垂直位移矢量角参数稳定性预警判据的确定；即：根据边坡垂直位移矢量角评价参数的稳定性演化规律和数理统计均方差基本理论，分析和评价其是否存在失稳异常突变，即运用垂直位移矢量角时间序列的均值表示滑坡的稳定性趋势统计参数，运用垂直位移矢量角时间序列的均方差代表边坡非稳定性演变统计评价参数，将垂直位移矢量角时间序列均值与±1或2倍均方差之差作为边坡垂直位移矢量角的整体失稳判据；

(6)基坑开挖边坡动态稳定性的评价与失稳的监测预警；即：将基坑开挖边坡的垂直位移矢量角作为边坡稳定性的评价与监测预警参数，对基坑边坡稳定性进行监测与评价，即通过对任意监测周期的V(θ)_ki与[V(θ)_k]进行比较，可对基坑边坡稳定性进行动态监测与评价。