一种确定边坡施工期变形动态监控指标的方法

摘要

本发明公开了一种确定边坡施工期变形动态监控指标的方法，包括：首先建立开挖期边坡安全阶段的位移增长数据库，包括仪器安装的详细记录、安装时间及每开挖循环作业面与位移监测设备的垂直距离，并进行正常的监测及记录工作。根据已经获得的数据按本发明方法提供的公式，可以直接获得边坡位移增长的安全范围，当后期实测位移较大偏离此指标，则需要采取预警措施。本方法突破了以往单纯根据位移增长速率和工程类比对判断人员工程经验的高度依赖的局限，实现了根据监测数据、边坡开挖情况、边坡运行时长建立确定监控指标的模型。

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程安全监控领域，特别涉及一种确定边坡施工期变形动态监控指标的 方法。

背景技术

边坡变形监控指标的确定存在技术上的困难，较多地依赖于工程经验类比判断，通常的 安全监测人员是根据位移增长的速率进行初步判断，但由于每个边坡的条件均不完全相同， 其唯一增长速率差异较大，没有一个统一的标准，二是位移增长速率突变判据往往只能进行 临滑预报，意味着不能争取足够的加固时间，采取防范措施。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种确定边坡变形动态监控指标的方法。本发明 方法可以通过边坡安全阶段的监测数据获得后期变形增长的安全范围，即变形监控指标，由 于本发明方法随边坡开挖施工过程形成反馈修正，因此是一种动态的监控指标。

本发明采用如下技术方案：

一种确定边坡施工期变形动态监控指标的方法，包括：首先建立开挖期边坡安全阶段的 位移增长数据库，包括仪器安装的详细记录、安装时间及每开挖循环作业面与位移监测设备 的垂直距离，并进行正常的监测及记录工作。根据已经获得的数据按本发明方法提供的公式， 可以直接获得边坡位移增长的安全范围，当后期实测位移较大偏离此指标，则需要采取预警 措施。

本发明更具体的方案如下：

一种确定边坡施工期变形动态监控指标的方法，具体包括如下步骤：

第一步：现场安装监测设备——多点位移计，并记录安装的详细时间，详细记录边坡每 开挖循环作业面距设备安装位置的垂直距离；

第二步：当采集一定的数据和持续一定时长时，比如边坡开挖完成三分之一到二分之一 高程范围时，将采集的位移监测数据带入回归计算公式(1)中，由实测的位移D，开挖距离 x，设备运行时长t数据序列，回归求得系数α、β、m₁、m₂的值；本预测公式由边坡变形增 长的理论推导，并经过工程应用验证获得；

$D=\alpha {(1-e^{-0.0005t})}^{\frac{1}{1-m_1}}+\beta {(1-0.9872e^{-0.054x})}^{\frac{1}{1-m_2}}---\left(1\right)$

其中D为对应于x、t的实测位移值，α、β、m₁、m₂为回归系数，t为自仪器安装完成开 始到当前监测的总时间，以天为单位，x为当前开挖面至仪器安装高程的垂直距离；

第三步：将需要预测的开挖高程x，及相应的时间代入回归计算公式(1)中，获得在相 应开挖高程上对应的预测的位移值D’，即获得监控指标；

第四步：继续监测，记录开挖、位移监测数据，利用新的数据重复第二步、第三步，逐 步修正公式，以提高精度，达到动态调整的目的；

第五步：当实测值偏离预测值时，则边坡稳定性状态开始恶化，需要考虑优化加固方案。

当需要获得长期监控指标和边坡变形完成最终时间，则由回归计算公式(1)中右边第一 项函数图像的水平渐近线对应的时间t为边坡变形最终完成时间，同时与该时间相对应的D 为长期监控指标。

本发明的优点可以根据边坡开挖过程的变形监测数据，及时对边坡后期的稳定性趋势进 行动态预测预报，可以降低常规工程类比方法导致的误差。

附图说明

图1：具体应用示例中右岸1135m以上边坡监测仪器分布示意图；

图2：具体应用示例中右岸1135m以下边坡监测仪器分布示意图；

图3：具体应用示例中采用2009年8月3日以前数据预测至8月20日的变形趋势图；

图4：具体应用示例中获得新的实测数据后，重新预测绘制的变形趋势图；

图5：具体应用示例中开挖结束后的中长期预测的变形趋势图。

具体实施方式

一种确定边坡施工期变形动态监控指标的方法，具体包括如下步骤：

第一步：现场安装监测设备，并记录安装的详细时间，详细记录边坡每开挖循环作业面 距设备安装位置的垂直距离。

第二步：当采集足够的数据和持续足够时长，比如边坡开挖完成三分之一到二分之一高 程范围时，将采集的位移监测数据带入计算公式(1)中，回归求得系数α、β、m₁、m₂的值；

$D=\alpha {(1-e^{-0.0005t})}^{\frac{1}{1-m_1}}+\beta {(1-0.9872e^{-0.054x})}^{\frac{1}{1-m_2}}---\left(1\right)$

其中D为对应于x、t的实测位移值，α、β、m₁、m₂为回归系数，t为自仪器安装完成开 始到当前监测的总时间，以天为单位，x为当前开挖面至仪器安装高程的垂直距离。

第三步：将需要预测的开挖高程x，及相应的时间代入第二步回归的公式，获得预测的 位移值D’，即获得监控指标。

第四步：继续监测、记录开挖、位移监测数据，利用新的数据重复第二步、第三步，逐 步修正公式，以提高精度，达到动态调整的目的。

第五步：当实测值偏离预测值时，则边坡稳定性状态开始恶化，需要考虑优化加固方案。

当需要获得长期监控指标和边坡变形完成最终时间，则由公式(1)中右边第一项函数图 像的水平渐近线对应的时间t为边坡变形最终完成时间，同时与该时间相对应的D为长期监 控指标。

为了更详细的说明本发明的技术方案，提供如下具体应用示例。

在四川某水电站坝肩边坡施工期安全监控工程中应用了本发明的方法。在该水电站左右 岸坝肩边坡共埋设多点位移计33套，如附图1、2所示，在坝肩边坡仪器埋设高程从1135高 程以下按照每30米一个台阶布置，从上游到下游布置7个监测断面。自2007年12月边坡开 始开挖，同时埋设相应高程的监测仪器，并监测边坡位移，同时完整记录开挖进度信息。

图中M表示多点位移计。以M11多点位移计为例，2009年6月29日安装完毕并开始监 测，安装高程为1101米，对应时段开挖高程为1090米，开挖面距仪器埋设高程差x初始值 为12米，随开挖的延续，当前x为当前开挖高程与仪器安装高程的差值，监测时间t为2009 年6月29日到当前时间的间隔天数；实测位移值为D。

监测一段时间后，将数列D、x、y分别代入回归计算公式(1)中，回归：

$D=\alpha {(1-e^{-0.0005t})}^{\frac{1}{1-m_1}}+\beta {(1-0.9872e^{-0.054x})}^{\frac{1}{1-m_2}}$

将2009年6月29日至8月3日实测数据代入上式进行回归，并对8月3日至20日的位 移值进行预测，结果如下图3所示。

当获得新的实测数据后，重复以上过程，获得新的修正的系数，并预测下一段时间的变 形趋势，此变形预测值即为新的监控指标。如附图4所示。

开挖结束后，2011年7月27日前的数据，预测2011年8月至2012年5月变心趋势变 化如附图5所示。