[发明专利]倾角传感器测量基坑深层水平位移的误差分析方法

说明书

本发明公开一种倾角传感器测量基坑深层水平位移的误差分析方法，包括对基坑开挖过程中的变形量进行软件模拟计算得到挠度理论值Y_i；将基坑等分为n段，并在每段基坑的中点布置倾角传感器；采用分段叠加法对每段区域的挠度值进行叠加得到挠度计算值y_i，计算出分段误差；采用蒙特卡罗法对每个倾角传感器进行s次挠度模拟测量；选用不同分段数n和不同测量精度δ_D的倾角传感器进行两两组合，得出95％置信度绝对误差区间以及95％置信度相对误差区间。本发明分别对分段直线代替曲线产生的分段误差以及倾角传感器本身的测量误差进行分析，针对不同深度的基坑，确定倾角传感器的布置方案，为深层水平位移测点布置提供理论指导。

技术领域

本发明涉及基坑变形测量技术领域，具体涉及一种倾角传感器测量基坑深层水平位移的误差分析方法。

背景技术

基坑测斜是指利用测斜仪观测土体内部的水平位移，一般用于挡土墙变形监测、深基坑边坡监测等，针对不同的边坡变形形式，测斜仪均能够测量其水平位移。测斜仪是一种测定钻孔倾角和方位角的原位监测仪器，现有的测斜仪分为便携式和固定式两种，在实际的工程现场，应用最广的是便携式测斜仪。

便携式测斜法使用数字垂直活动测斜仪探头，测斜仪上安装有滑轮装置，可以通过控制电缆来控制测斜仪的位置，配合读数仪可以观测测斜管的变形。测量时，先将探头下放到测斜管底部，然后通过电缆将探头从测斜管底部拉向顶部移动，每向上0.5m进行一次角度测量，测量的角度通过计算可以转换为水平位移，对比初始的位置即可得出水平位移的变化量。由于便携式测斜法在采集过程中需要人工拉升传感器，耗时较多，人力时间成本较高。

固定式测斜法则是将传感器用连接杆串联安装后放置在测斜管内的固定高度处，由于传感器位置固定，可实现自动化采集，解决了便携式测斜法采集过程人力成本较高的问题。但由于测斜传感器单价较高，如果参照便携式测斜法以0.5m作为测量间距，对于深度超过10米深基坑(例如地铁类基坑)来说，需要布置的传感器数量非常多，导致设备成本增高，影响了该方法的推广应用，目前降低成本的方法主要是增大传感器的布置间距，在实际工程应用中大多选取1～3m作为布置间距，但提高间距的所造成的测量误差也随之增大，如何在提高间距的同时降低测量误差是目前的行业难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种倾角传感器测量基坑深层水平位移的误差分析方法，判断倾角传感器测量基坑变形的准确度，对倾角传感器的分段误差以及测角误差进行分析，完成倾角传感器选型。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种倾角传感器测量基坑深层水平位移的误差分析方法，包括以下步骤：

分段误差分析：

S10、通过有限元分析软件对基坑开挖过程中的变形量进行模拟计算，得到拟合曲线函数F(x)，对所述拟合曲线函数F(x)进行求导得到倾角函数f(x)；

S20、假设所述基坑的深度为L，将所述基坑等分为n段区域，并在每段所述区域的中点布置一个倾角传感器；

S30、将第i个所述倾角传感器的位置坐标代入所述倾角函数f(x)，得到第i段区域的倾角计算值θ_m，将所述倾角计算值θ_m的正切值乘以分段长度即可得到该段的中间挠度值Δy_i，采用分段叠加法对每段所述区域的中间挠度值Δy_i进行叠加，即可得到挠度计算值y_i；

S40、将第i段所述区域的末端位置坐标代入所述拟合曲线函数F(x)，得到该点的挠度理论值Y_i；

S50、选取不同的分段数n，分别比较不同所述分段数n的挠度计算值y_i与所述挠度理论值Y_i的误差，用以判断所述分段数n对挠度值误差的影响；