一種確定邊坡施工期變形動態(tài)監(jiān)控指標(biāo)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于巖土工程安全監(jiān)控領(lǐng)域，特別涉及一種確定邊坡施工期變形動態(tài)監(jiān)控 指標(biāo)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 邊坡變形監(jiān)控指標(biāo)的確定存在技術(shù)上的困難，較多地依賴于工程經(jīng)驗類比判斷， 通常的安全監(jiān)測人員是根據(jù)位移增長的速率進行初步判斷，但由于每個邊坡的條件均不完 全相同，其唯一增長速率差異較大，沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準，二是位移增長速率突變判據(jù)往往 只能進行臨滑預(yù)報，意味著不能爭取足夠的加固時間，采取防范措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對【背景技術(shù)】存在的問題，本發(fā)明提供一種確定邊坡變形動態(tài)監(jiān)控指標(biāo)的方法。 本發(fā)明方法可以通過邊坡安全階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)獲得后期變形增長的安全范圍，即變形監(jiān)控 指標(biāo)，由于本發(fā)明方法隨邊坡開挖施工過程形成反饋修正，因此是一種動態(tài)的監(jiān)控指標(biāo)。
[0004] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] -種確定邊坡施工期變形動態(tài)監(jiān)控指標(biāo)的方法，包括：首先建立開挖期邊坡安全 階段的位移增長數(shù)據(jù)庫，包括儀器安裝的詳細記錄、安裝時間及每開挖循環(huán)作業(yè)面與位移 監(jiān)測設(shè)備的垂直距離，并進行正常的監(jiān)測及記錄工作。根據(jù)已經(jīng)獲得的數(shù)據(jù)按本發(fā)明方法 提供的公式，可以直接獲得邊坡位移增長的安全范圍，當(dāng)后期實測位移較大偏離此指標(biāo)，則 需要采取預(yù)警措施。
[0006] 本發(fā)明更具體的方案如下：
[0007] -種確定邊坡施工期變形動態(tài)監(jiān)控指標(biāo)的方法，具體包括如下步驟：
[0008] 第一步：現(xiàn)場安裝監(jiān)測設(shè)備一一多點位移計，并記錄安裝的詳細時間，詳細記錄邊 坡每開挖循環(huán)作業(yè)面距設(shè)備安裝位置的垂直距離；
[0009] 第二步：當(dāng)采集一定的數(shù)據(jù)和持續(xù)一定時長時，比如邊坡開挖完成三分之一到二 分之一高程范圍時，將采集的位移監(jiān)測數(shù)據(jù)帶入回歸計算公式（1)中，由實測的位移D，開 挖距離X，設(shè)備運行時長t數(shù)據(jù)序列，回歸求得系數(shù)α、β、 mi、m2的值；本預(yù)測公式由邊坡 變形增長的理論推導(dǎo)，并經(jīng)過工程應(yīng)用驗證獲得；
[0010]
CO
[0011] 其中D為對應(yīng)于X、t的實測位移值，α、β、mi、m2為回歸系數(shù)，t為自儀器安裝完 成開始到當(dāng)前監(jiān)測的總時間，以天為單位，X為當(dāng)前開挖面至儀器安裝高程的垂直距離；
[0012] 第三步：將需要預(yù)測的開挖高程X，及相應(yīng)的時間代入回歸計算公式（1)中，獲得 在相應(yīng)開挖高程上對應(yīng)的預(yù)測的位移值D'，即獲得監(jiān)控指標(biāo)；
[0013] 第四步：繼續(xù)監(jiān)測，記錄開挖、位移監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用新的數(shù)據(jù)重復(fù)第二步、第三步， 逐步修正公式，以提高精度，達到動態(tài)調(diào)整的目的；
[0014] 第五步：當(dāng)實測值偏離預(yù)測值時，則邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)開始惡化，需要考慮優(yōu)化加固 方案。
[0015] 當(dāng)需要獲得長期監(jiān)控指標(biāo)和邊坡變形完成最終時間，則由回歸計算公式（1)中右 邊第一項函數(shù)圖像的水平漸近線對應(yīng)的時間t為邊坡變形最終完成時間，同時與該時間相 對應(yīng)的D為長期監(jiān)控指標(biāo)。
[0016] 本發(fā)明的優(yōu)點可以根據(jù)邊坡開挖過程的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時對邊坡后期的穩(wěn)定性 趨勢進行動態(tài)預(yù)測預(yù)報，可以降低常規(guī)工程類比方法導(dǎo)致的誤差。
【附圖說明】
[0017] 圖1 :具體應(yīng)用示例中右岸1135m以上邊坡監(jiān)測儀器分布示意圖；
[0018] 圖2 :具體應(yīng)用示例中右岸1135m以下邊坡監(jiān)測儀器分布示意圖；
[0019] 圖3 :具體應(yīng)用示例中采用2009年8月3日以前數(shù)據(jù)預(yù)測至8月20日的變形趨 勢圖；
[0020] 圖4 :具體應(yīng)用示例中獲得新的實測數(shù)據(jù)后，重新預(yù)測繪制的變形趨勢圖；
[0021] 圖5 :具體應(yīng)用示例中開挖結(jié)束后的中長期預(yù)測的變形趨勢圖。
【具體實施方式】
[0022] -種確定邊坡施工期變形動態(tài)監(jiān)控指標(biāo)的方法，具體包括如下步驟：
[0023] 第一步：現(xiàn)場安裝監(jiān)測設(shè)備，并記錄安裝的詳細時間，詳細記錄邊坡每開挖循環(huán)作 業(yè)面距設(shè)備安裝位置的垂直距離。
[0024] 第二步：當(dāng)采集足夠的數(shù)據(jù)和持續(xù)足夠時長，比如邊坡開挖完成三分之一到二分 之一高程范圍時，將采集的位移監(jiān)測數(shù)據(jù)帶入計算公式（1)中，回歸求得系數(shù)α、β、 mi、m2 的值；
[0025]
(I)
[0026] 其中D為對應(yīng)于x、t的實測位移值，α、β、mi、m2為回歸系數(shù)，t為自儀器安裝完 成開始到當(dāng)前監(jiān)測的總時間，以天為單位，X為當(dāng)前開挖面至儀器安裝高程的垂直距離。
[0027] 第三步：將需要預(yù)測的開挖高程X，及相應(yīng)的時間代入第二步回歸的公式，獲得預(yù) 測的位移值D'，即獲得監(jiān)控指標(biāo)。
[0028] 第四步：繼續(xù)監(jiān)測、記錄開挖、位移監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用新的數(shù)據(jù)重復(fù)第二步、第三步， 逐步修正公式，以提高精度，達到動態(tài)調(diào)整的目的。
[0029] 第五步：當(dāng)實測值偏離預(yù)測值時，則邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)開始惡化，需要考慮優(yōu)化加固 方案。
[0030] 當(dāng)需要獲得長期監(jiān)控指標(biāo)和邊坡變形完成最終時間，則由公式（1)中右邊第一項 函數(shù)圖像的水平漸近線對應(yīng)的時間t為邊坡變形最終完成時間，同時與該時間相對應(yīng)的D 為長期監(jiān)控指標(biāo)。
[0031] 為了更詳細的說明本發(fā)明的技術(shù)方案，提供如下具體應(yīng)用示例。
[0032] 在四川某水電站壩肩邊坡施工期安全監(jiān)控工程中應(yīng)用了本發(fā)明的方法。在該水電 站左右岸壩肩邊坡共埋設(shè)多點位移計33套，如附圖1、2所示，在壩肩邊坡儀器埋設(shè)高程從 1135高程以下按照每30米一個臺階布置，從上游到下游布置7個監(jiān)測斷面。自2007年12 月邊坡開始開挖，同時埋設(shè)相應(yīng)高程的監(jiān)測儀器，并監(jiān)測邊坡位移，同時完整記錄開挖進度 信息。
[0033] 圖中M表示多點位移計。以Mll多點位移計為例，2009年6月29日安裝完畢并開 始監(jiān)測，安裝高程為1101米，對應(yīng)時段開挖高程為1090米，開挖面距儀器埋設(shè)高程差X初 始值為12米，隨開挖的延續(xù)，當(dāng)前X為當(dāng)前開挖高程與儀器安裝高程的差值，監(jiān)測時間t為 2009年6月29日到當(dāng)前時間的間隔天數(shù)；實測位移值為D。
[0034] 監(jiān)測一段時間后，將數(shù)列D、X、y分別代入回歸計算公式（1)中，回歸：
[0035]
[0036] 將2009年6月29日至8月3日實測數(shù)據(jù)代入上式進行回歸，并對8月3日至20 日的位移值進行預(yù)測，結(jié)果如下圖3所示。
[0037] 當(dāng)獲得新的實測數(shù)據(jù)后，重復(fù)以上過程，獲得新的修正的系數(shù)，并預(yù)測下一段時間 的變形趨勢，此變形預(yù)測值即為新的監(jiān)控指標(biāo)。如附圖4所示。
[0038] 開挖結(jié)束后，2011年7月27日前的數(shù)據(jù)，預(yù)測2011年8月至2012年5月變心趨 勢變化如附圖5所示。
【主權(quán)項】
1. 一種確定邊坡施工期變形動態(tài)監(jiān)控指標(biāo)的方法，其特征在于包括如下步驟： 第一步：現(xiàn)場安裝監(jiān)測設(shè)備，并記錄安裝的詳細時間，詳細記錄邊坡每開挖循環(huán)作業(yè)面 距設(shè)備安裝位置的垂直距離； 第二步：當(dāng)采集一定的數(shù)據(jù)和持續(xù)一定的時長后，將采集的位移監(jiān)測數(shù)據(jù)代入回歸計 算公式⑴中，求得α、β、!!^、!!^的值；其中D為對應(yīng)于X、t的實測位移值，α、β、mi、m2為回歸系數(shù)，t為自儀器安裝完成開 始到當(dāng)前監(jiān)測的總時間，以天為單位，X為當(dāng)前開挖面至儀器安裝高程的垂直距離； 第三步：將需要預(yù)測的開挖高程X，及相應(yīng)的時間t代入第二步回歸計算公式（1)中， 獲得在相應(yīng)開挖高程上對應(yīng)的預(yù)測的位移值D'，即獲得監(jiān)控指標(biāo)； 第四步：繼續(xù)監(jiān)測，記錄開挖、位移監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用新的數(shù)據(jù)重復(fù)第二步、第三步，逐步 修正公式，以提高精度，達到動態(tài)調(diào)整的目的； 第五步：當(dāng)實測值偏離預(yù)測值時，則邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)開始惡化，需要考慮優(yōu)化加固方 案。2. 如權(quán)利要求1所述的確定邊坡施工期變形動態(tài)監(jiān)控指標(biāo)的方法，其特征在于：所述 的一定的數(shù)據(jù)和持續(xù)一定的時長為邊坡開挖完成三分之一到二分之一高程范圍。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述確定邊坡施工期變形動態(tài)監(jiān)控指標(biāo)的方法，其特征在于所述監(jiān) 測設(shè)備為多點位移計。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述確定邊坡施工期變形動態(tài)監(jiān)控指標(biāo)的方法，其特征在于：當(dāng)需 要獲得長期監(jiān)控指標(biāo)和邊坡變形完成最終時間，則由回歸計算公式（1)中右邊第一項函數(shù) 圖像的水平漸近線對應(yīng)的時間t為邊坡變形最終完成時間，同時與該時間相對應(yīng)的D為長 期監(jiān)控指標(biāo)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種確定邊坡施工期變形動態(tài)監(jiān)控指標(biāo)的方法，包括：首先建立開挖期邊坡安全階段的位移增長數(shù)據(jù)庫，包括儀器安裝的詳細記錄、安裝時間及每開挖循環(huán)作業(yè)面與位移監(jiān)測設(shè)備的垂直距離，并進行正常的監(jiān)測及記錄工作。根據(jù)已經(jīng)獲得的數(shù)據(jù)按本發(fā)明方法提供的公式，可以直接獲得邊坡位移增長的安全范圍，當(dāng)后期實測位移較大偏離此指標(biāo)，則需要采取預(yù)警措施。本方法突破了以往單純根據(jù)位移增長速率和工程類比對判斷人員工程經(jīng)驗的高度依賴的局限，實現(xiàn)了根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)、邊坡開挖情況、邊坡運行時長建立確定監(jiān)控指標(biāo)的模型。
【IPC分類】G01B21/32
【公開號】CN105157664
【申請?zhí)枴緾N201510528692
【發(fā)明人】郭運華, 李新平, 樊偉, 羅憶, 林丹, 呂鵬飛
【申請人】武漢理工大學(xué), 國電大渡河大崗山水電開發(fā)有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月25日