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专利号: 2014108221144
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种深基坑开挖边坡垂直位移矢量角监测参数与预警方法,其特征在于,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;

步骤(1)基坑开挖边坡位移监测点及基准点的选取具体步骤:

1)基坑位移监测点的布置:

监测点布置在基坑坡顶周边中部、阳角处、内力和变形关键特征点上,监测点距离开挖面为D=0.5~1m,监测点水平间距不宜大于20m,每边监测点数目不宜少于3个,保证监测点与变形体固结为一体,采用油漆三角符号标识并做编号;

2)基准点的布置:

至少布置3个稳定、可靠的点作为基准点,位移监测基准点的埋设在基坑开挖深度3倍范围以外不受施工影响的稳定区域,或利用已有稳定的施工控制点,不埋设在低洼积水、湿陷、冻胀、胀缩的影响范围内;基准点设置有强制对中的观测墩,采用精密的光学对中装置,对中误差不宜大于0.5mm;

(2)位移监测设备的布置与安装;

步骤(2)的位移监测设备的布置与安装为:位移监测设备选用TC2003高精度自动全站仪,在深基坑附近通视良好的位置,自由设置一个便于观测的观测站并架设自动全站仪,随意设置观测站的空间坐标和方位角,以角度和距离同步测量的极坐标分析为基础,结合仪器高精度数据智能采集分析能力,对监测目标进行自动识别定位;

(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;

步骤(3)的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:基坑的变形监测从基坑工程开挖开始,直到地下工程完成为止,基坑分层开挖正式开始,运用TC2003高精度自动全站仪对监测点进行实时位移监测,每个监测周期作为一个统计分析周期,利用全站仪内置程序自动分析处理监测数据以及远程监控,利用光纤专网或3G或GPS或GPRS公网进行数据远程传输至分析站或分析客户端,通过对各监测点的周期性观测和数据采集,得到建筑基坑开挖过程中各变形监测点的位移变化数据信息,此过程中,对监测仪器、设备的进行维护保养,确保固定人员监测和整理成果,以减少水平位移和垂直位移速率及位移累积变化量监测误差;

在此监测过程中分为四种监测情况:

1)前两层开挖时,每开挖一层监测3次位移量,从第三层开挖开始,每完成一层开挖监测1次位移量;

2)监测期间出现监测数据变化较大或者速率加快,勘察未发现的不良地质,周边大量积水或长时间连续降雨突发,较大沉降或不均匀沉降的有关现象,可根据情况缩短监测周期;

3)施工期间因故停工超过三个月,在停工、复工前进行监测;

4)外界发生剧烈变化时及时监测,监测期间定期检查基准点的稳定性,保证基准点始终处于稳定状态;

(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);

步骤(4)的基坑开挖边坡垂直位移矢量角参数及其序列的确定还包括开挖层次数值序列为:其中,i(i=1/3,2/3,1,4/3,5/3,2,3,4,5…n)表示监测周期对应的开挖层序列;k(k=

1,2,3,…n)表示监测点编号;V(θ)ki为开挖到第i层时,第k个监测点所对应的垂直位移矢量角;vyki为开挖到第i层时,第k个监测点的垂直位移速率;vxki为开挖到第i层时,第k个监测点的水平位移速率;

(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;

步骤(5)的基坑开挖垂直位移矢量角参数稳定性预警判据的确定:

1)求得某监测点各个监测周期所对应的垂直位移矢量角;

2)统计垂直位移矢量角的平均值 并计算其对应的均方差σk;

3)根据所求得的垂直位移矢量角波动情况,以此序列求得的均值 减去±1或2倍σk作为边坡开挖各阶段对应的垂直位移矢量角均方差异常判据,其计算如下:其中, 为k监测点处垂直位移矢量角的平均值,σk为k监测点处垂直位移矢量角的均方差,[V(θ)k]为k监测点处垂直位移矢量角异常判据,根据计算数据绘制垂直位移矢量角异常判据——时间折线图;

(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;

步骤(6)基坑开挖边坡动态稳定性的评价与失稳的监测预警:根据垂直位移矢量角阶段性演化规律并结合公式(5)认为:当 则判定建筑基坑边坡处于稳定变形状态,可继续按施工设计方案开挖;当

则判定建筑基坑边坡处于不稳定变形状态,及时采出相应加固与治理措施;

则判定建筑基坑边坡处于即将整体滑移阶段,此时发出边坡稳定性

与失稳预警。