[發明專利]一種適用于懸掛式深基坑工程的土體參數動態反演分析方法

有效

• 申請號: 202010607991.5
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111705808B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 豐土根;張箭;喬廣軒;趙怡荷;鐘小春;張坤勇;張福海
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02D17/02
• 分類號: E02D17/02;E02D1/00
• 代理公司: 南京燦爛知識產權代理有限公司 32356
• 代理人: 趙麗

本發明提供了一種適用于懸掛式深基坑工程的土體參數動態反演分析方法，可循環優化反演參數并將優化后參數應用于數值模擬預測。依據現場監測情況和參數敏感性分析，確定反演目標及反演參數。針對多土層參數、多開挖步工況的多變量問題，通過計算區間影響系數，引入土層權值和開挖步權值，將多變量問題轉化為單變量問題，利用最小二乘法進行區間優化分析以確定土體最優參數。本發明將基坑開挖順序作為反分析遞進順序，對參數開展“反演?預測?再反演?再預測”的循環計算分析，隨開挖深度和土層數量增加不斷動態反演與修正土體參數，將優化后參數應用于數值模擬預測，對比實際監測值，驗證反分析方法的可行性，為懸掛式深基坑工程施工提供預警，具有較高的應用價值。

技術領域

本發明是一種土體參數反演方法，涉及巖土工程及隧道工程領域，具體涉及深基坑工程領域。

背景技術

基坑支護時通常選擇落底式圍護結構，并將其延伸進隔水底板，以便隔斷基坑內外水力間聯系。懸掛式圍護結構不能貫穿含水層，基坑開挖過程中坑內降水會引起坑外水位下降，進而導致周邊地表出現不均勻沉降或坑底凸涌，周邊建筑物出現裂縫、沉降等災害。為了保證基坑及周邊環境安全，通常采用基坑監測方法掌握圍護結構變形狀態。然而，基坑監測只能反饋施工后圍護結構變形，不能預測結構后期變形規律，針對可能出現風險的類型和風險部位難以提前預判，更難提出合理的安全施工保障措施。

數值模擬方法可以通過建模計算，研究基坑開挖全過程中圍護結構變形規律，是評價圍護結構可靠性的有效手段之一。然而，準確的數值模擬預測需要正確的土體參數。現有技術一般通過一次室內或現場試驗測試相關參數，但無論是室內或者現場試驗，其試驗條件很難和實際工程吻合，會導致測試的參數與實際參數存在偏差。此外，一次測試的結果，因操作人員、測試設備等不同，最終測試結果也不同。所以室內或現場測試的土體參數與實際土層參數有一定差別，導致數值模擬預測結果與實際情況往往存在較大誤差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供了一種適用于懸掛式深基坑工程的土體參數動態反演分析方法，解決現有基坑監測技術難以對風險部位提前預測而存在施工安全風險，以及傳統數值模擬方法在應用時，通常采用的一次試驗結果確定土層參數與實際數據存在較大偏差的問題，引入依據監測情況和參數敏感性分析確定反演目標及反演參數，通過計算區間影響系數，引入土層權值和開挖步權值，將多變量問題轉化為單變量問題，并利用最小二乘法進行區間優化分析以確定土體最優參數，將基坑開挖順序作為反分析遞進順序，對參數開展“反演-預測-再反演-再預測”的循環計算分析，隨開挖深度和土層數量增加不斷動態反演與修正土體參數，將優化后參數應用于數值模擬預測，結合實際工程中監測的數據，反復優化模型，動態調整參數，本發明適用范圍廣，為懸掛式深基坑工程施工提供有效預警，使得施工在合理范圍內規避風險。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種適用于懸掛式深基坑工程的土體參數動態反演分析方法，該方法包括以下步驟：

步驟S1：收集樣本

對長寬比大于4的基坑土體進行勘察取樣，選取若干典型斷面作為樣本；

步驟S2：建立數值模擬模型

依據現場監測情況，選取直觀反映圍護結構工作狀態的監測內容作為反演目標，選取樣本土體參數實際值作為模型輸入，以反演目標實際值作為模型輸出，建立典型斷面的數值模擬模型；

步驟S3：確定反演參數

同等幅度變化步驟S2中的參數，通過敏感性分析選取對反演目標影響最大的參數作為反演參數；

步驟S4：反演分析

分析反演參數對反演目標的影響；

步驟S5：預測分析

將反演參數作為下一級開挖方案下的已知參數，對下一級開挖方案下的反演目標進行預測，指導基坑的安全施工；