[發(fā)明專利]軟土地區(qū)考慮基坑開挖全過程的坑外地表沉降預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110040831.1
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112729232B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程康;張旭東;唐達昆;夏明錟;胡小銀;梅燦;徐日慶;甘曉露
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵十一局集團有限公司;浙江大學(xué)
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;E02D1/00;G06F17/15;G06Q10/04;G06Q50/08
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 劉璐

本發(fā)明涉及一種軟土地區(qū)考慮基坑開挖全過程的坑外地表沉降預(yù)測方法，包括：對基坑開挖全過程實施地表沉降監(jiān)測，基于監(jiān)測數(shù)據(jù)得到坑外地表橫向最大沉降值與開挖深度的關(guān)系函數(shù)一以及坑外地表橫向最大沉降位置與開挖深度的關(guān)系函數(shù)二，基于關(guān)系函數(shù)一和關(guān)系函數(shù)二得到考慮基坑開挖全過程的坑外地表橫向沉降預(yù)測函數(shù)；基于互補誤差函數(shù)和坑外地表橫向最大沉降值，得到考慮基坑開挖全過程的坑外地表縱向沉降預(yù)測函數(shù)；基于坑外地表橫向沉降預(yù)測函數(shù)和坑外地表縱向沉降預(yù)測函數(shù)的曲線得到任意開挖階段坑外任意點的沉降值。能基于基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)并結(jié)合理論分析，可以動態(tài)預(yù)測基坑開挖全過程的坑外地表沉降，也可以對基坑監(jiān)測的可靠性做出評估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地表沉降預(yù)測領(lǐng)域，尤其涉及一種軟土地區(qū)考慮基坑開挖全過程的坑外地表沉降預(yù)測方法。

背景技術(shù)

隨著城市工程建設(shè)活動的大力開展，城市對土地資源的需求隨之日益增長，越來越多的基坑工程緊鄰建筑物、地鐵車站、地下管線等。在地鐵隧道沿線進行基坑施工作業(yè)將難以避免，在建筑物、管線密集的軟土地區(qū)進行基坑開挖將不可避免地對鄰近環(huán)境帶來擾動，如引起路面不均勻沉降、地下管線變形，嚴(yán)重者甚至?xí)鸾Y(jié)構(gòu)的開裂和破壞。由此可見，對基坑開挖全過程中誘發(fā)的坑外地表沉降進行準(zhǔn)確、快速、簡便的預(yù)測十分重要。

現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)測基坑開挖誘發(fā)坑外地表沉降的方法包括：理論分析法和數(shù)值模擬法。

在理論分析法研究方面，首先將“基坑開挖誘發(fā)坑外地表沉降”問題轉(zhuǎn)化為“基坑圍護擋墻的變形誘發(fā)坑外地表沉降”；再借助于彈性力學(xué)手段，假定土體為各向同性彈性體，然后從彈性邊值問題出發(fā)，推導(dǎo)基坑圍護擋墻在不同變位模式如：擋墻剛性平移、繞墻趾轉(zhuǎn)動、繞墻頂轉(zhuǎn)動等工況下的墻后地表沉降解析解。然而，上述分析主要建立在地基土為彈性體的假定之上，實際工程實踐中的地基土可能并不滿足；與此同時，上述方法需已知基坑圍護擋墻的變形，才能進一步給出坑外地表沉降的預(yù)測值。而實際工程中，常需要在基坑未動工前就能初步預(yù)測出基坑在各開挖階段的地表沉降預(yù)測值，繼而提前采取相應(yīng)工程措施。顯然，這是上述理論方法無法考慮的。

相較于理論分析法，數(shù)值方法則能夠考慮基坑開挖過程中土體變形特性及深基坑工程的復(fù)雜性，并且可以結(jié)合基坑開挖及支護結(jié)構(gòu)施工順序進行模擬，因此廣泛應(yīng)用在基坑工程中，但是需準(zhǔn)確的確定土層參數(shù)以及邊界條件才能獲得較為滿意的結(jié)果。然而，數(shù)值方法在預(yù)測圍護墻的側(cè)移方面一般能達到較好的精度，但在預(yù)測墻后地表沉降方面則往往效果較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種軟土地區(qū)考慮基坑開挖全過程的坑外地表沉降預(yù)測方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)測效果差的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種軟土地區(qū)考慮基坑開挖全過程的坑外地表沉降預(yù)測方法，包括：

步驟1，對基坑開挖全過程實施地表沉降監(jiān)測，基于監(jiān)測數(shù)據(jù)得到坑外地表橫向最大沉降值與開挖深度的關(guān)系函數(shù)一以及坑外地表橫向最大沉降位置與開挖深度的關(guān)系函數(shù)二，基于關(guān)系函數(shù)一和關(guān)系函數(shù)二得到考慮基坑開挖全過程的坑外地表橫向沉降預(yù)測函數(shù),該橫向為垂直于基坑長邊方向；

步驟2，基于互補誤差函數(shù)和由所述坑外地表橫向沉降預(yù)測函數(shù)給出的坑外地表橫向最大沉降值，得到考慮基坑開挖全過程的坑外地表縱向沉降預(yù)測函數(shù)，該縱向為平行于基坑長邊方向；

步驟3，基于坑外地表橫向沉降預(yù)測函數(shù)和坑外地表縱向沉降預(yù)測函數(shù)的曲線得到任意開挖階段坑外任意點的沉降值。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。

進一步，步驟1中得到關(guān)系函數(shù)一和關(guān)系函數(shù)二的過程包括：

以基坑長邊的中垂線為地表沉降觀測線ll，取中垂線所在方向為x軸方向，取中垂線與基坑長邊交點為x軸零點；