[发明专利]深基坑力学稳定性远程智能监测及三维预警方法与设施

说明书

技术领域

本发明属于城市地铁车站、高层建筑地基开挖等相关深基坑施工工程技术领域，用于深基坑力学稳定性智能监测和安全预警；具体涉及深基坑力学稳定性远程智能监测及三维预警方法，还涉及深基坑力学稳定性远程智能监测及三维预警设施。

背景技术  

随着城市地铁、超高层建筑等建设规模的扩大，伴随着深基坑施工项目越来越多。深基坑施工过程中，基坑失稳、突水突泥事故频发，基坑力学稳定性越来越多引起业内人们的关注，行业基坑支护技术规程在遇到特殊水文地质工程、地质条件以及密集建筑物群环境时，有着一定的局限性。考虑安全经济的原则，开发深基坑力学稳定性远程智能监测三维预警方法具有十分重要的实际意义。       

国内外在深基坑力学稳定性远程智能监测及三维预警方法研究方面尚少，根据国内文献记载，我国极少数公路、矿产、海底隧道、铁路工程中构建有数据库、隧道施工多元信息预警与安全管理。但目前为止，尚未见集深基坑开挖力学稳定性三维数值模型与深基坑三维可视化安全预警平台于一体的深基坑力学稳定性远程智能监测及三维预警方法的文献报道。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种深基坑力学稳定性远程智能监测及三维预警方法，本发明要解决的另一技术问题在于提供一种深基坑力学稳定性远程智能监测及三维预警设施。使用该方法与设施，能够实时连续监深测基坑围护桩的侧土压力、实时连续监测工字钢的支撑轴力以及围护桩周土的孔隙水压力数据，并将所得实测数据实时连续传输到远程监测和数据处理主机，根据侧土压力、支撑轴力及孔隙水压力数据，完成对深基坑力学稳定性分级预警。 

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种深基坑力学稳定性远程智能监测及三维预警方法，包括下述步骤：

（1）调查被研究深基坑的区域地层水文地质工程地质条件，获取其岩土体物理力学参数；

（2）远程监测和数据处理主机基于步骤（1）得到的深基坑区域地层水文地质工程地质条件、该区域岩土体物理力学参数，基于连续介质快速拉格朗日分析程序FLAC^3D建立深基坑开挖力学稳定性三维数值模型；

（3）远程监测和数据处理主机基于VTK(Visualization Toolkit)商业软件系统建立深基坑三维可视化安全预警平台；

（4）围护桩施工的同时：在基坑坡顶下面至与冠梁深度相当的部位同步设置数个孔隙水压力计；沿围护桩表面安装数个压力盒和数个孔隙水压力计；工字钢支撑两端安装轴力计；现场同步安装声光报警器；采集基坑坡顶以及围护桩周的土孔隙水压力、围护桩的侧土压力、工字钢支撑的轴力实时监测数据，将实时监测数据传输到远程监测和数据处理主机，生成数据库文件，深基坑开挖力学稳定性三维数值模型实时调用这些数据； 

（5）深基坑开挖力学稳定性三维数值模型利用得到的最初这些力学数据完成自我参数修正并给出各参数模型阈值，之后深基坑开挖力学稳定性三维数值模型将采集到的后续实时力学数据与模型参数阈值进行比对，通过深基坑三维可视化安全预警平台予以展现并对超警戒参数进行分级安全预警；预警信息通过与计算机连接的短信模块，以手机短信方式发送至现场施工与地面管理相关人员的手机，实现深基坑力学稳定性远程预警；同时，预警信息还通过可视化安全预警平台回传到安装在施工现场作业面的声光报警器进行声、光报警，实现现场预警；使施工管理相关人员及施工现场的作业人员根据预警信息及时采取相关预防措施，进一步加强施工风险管理。 

本发明解决上述另一技术问题所采取的技术方案是：一种深基坑力学稳定性远程智能监测及三维预警设施，包括若干个压力盒，若干个孔隙水压力计与若干个轴力计；其特征在于：还包括依次连接的声光报警器、自动化数据采集仪、GPRS静态数据采集仪、通信发射基站、商用卫星、通信接收基站、互联网及远程计算机；压力盒、孔隙水压力计、轴力计与声光报警器有线连接，声光报警器与自动化数据采集仪有线连接，自动化数据采集仪另一端无线连接GPRS静态数据采集仪，GPRS静态数据采集仪、通信发射基站、商用卫星、通信接收基站与互联网之间依次无线信号通讯连接，互联网与远程计算机连接，远程计算机连接有F2003GSMDTU短信模块，F2003GSMDTU短信模块与数个手机无线信号通讯连接。

应用时，沿基坑轴向设置若干断面，每个断面依据深基坑围护桩深度每一定间隔布设一个压力盒和孔隙水压力计，基坑坡顶和冠梁上部一定间隔布设一个孔隙水压力计，所有工字钢支撑两端安装轴力计。