CN108519073A - 一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法，所述方法包括(1)调整静力水准监测初始数据采集频率，并进行监测；(2)记录至少三天的静力水准监测初始数据，获取静力水准监测初值；(3)分析静力水准监测初值，按照停运期间的数据、运营期间的波动数据和运营期间的稳定数据区对每天监测初值进行分类；(4)根据停运期间的数据变化规律，确定停运期间的初始波动幅值；(5)根据列车运营期间的数据变化规律，分别确定运营期间初始波动数据和运营期间初始稳定数据的波动周期和波动幅值；(6)对静力水准监测初始数据进行统计分析，并与其初值进行比较，确定既有地铁隧道结构的变形量。
Description
技术领域
本发明涉及地铁隧道结构变形评定技术领域，具体涉及一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法。
背景技术
静力水准作为一种高精度的高程测量仪器，由于其精度高、安装方便，可实施实时监测，监测频率灵活多变，测点之间不需要通视等优点，特别适用于人工无法实施测量的各种狭小空间和恶劣环境的变形测量，因此在工程中有着广泛的应用。对于既有地铁工程，由于其自身的运营特性和巨大的社会影响，经常需要实时监控地铁自身的变形情况，而静力水准系统不会对地铁的正常运营产生影响，且能实现全天24小时实时监测，因此静力水准监测系统在既有地铁的变形监测中应用广泛。但是由于静力水准本身的特性，加上列车运行产生的振动、隧道风等因素均会对静力水准的监测结果产生影响，使得静力水准监测数据一直处于波动状态。因此，当利用静力水准仪监测既有地铁隧道结构变形时，其某一时段的变形量难以确定。为了更好的利用静力水准这一监测手段，需采取一定的方法对静力水准数据进行选取，减少静力水准的测量误差，确保既有地铁变形监测数据的准确性。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法，其改进之处在于，所述方法包括
(1)调整静力水准监测初始数据采集频率，并进行监测；
(2)记录至少三天的静力水准监测初始数据，获取静力水准监测初值；
(3)分析静力水准监测初值，按照停运期间的数据、运营期间的波动数据和运营期间的稳定数据区对每天监测初值进行分类；
(4)根据停运期间的数据变化规律，确定停运期间的初始波动幅值；
(5)根据列车运营期间的数据变化规律，分别确定运营期间初始波动数据和运营期间初始稳定数据的波动周期和波动幅值；
(6)对静力水准正式开始监测后的监测数据进行统计分析，并与其初值进行比较，确定既有地铁隧道结构的变形量。
进一步地，所述步骤(1)包括根据监测方案，布设静力水准监测系统，依据列车的运行规律，调整静力水准监测初始数据采集频率，并进行监测；
所述监测方案包括监测范围，监测点布设位置，监测点布设间距和监测周期；
所述列车运行规律是指列车的发车时间和发车间隔，数据采集间隔可根据需求进行调整，分析数据的变化规律，保证一定的数据量；其中，数据采集间隔10～20min。
进一步地，所述步骤(2)中记录至少三天的静力水准监测初始数据包括至少采集完整记录3×24h静力水准的初值；其中，可根据需要适当延长初值采集的时间。
进一步地，所述步骤(3)中
所述停运期间的数据是指列车停止运行后静力水准采集的数据值；
所述运营期间的波动数据和运营期间的稳定数据是指在列车运营的时间段，根据列车的发车频率、载客量和运行速度的不同，运营期间的静力水准监测初始数据在不同的时间段呈现不同的变化规律；一些时间段静力水准监测初始数据波动较大，为停运期间数据波动值的20-40倍，这些时间段的数据即为运营期间的波动数据；一些时间段的静力水准监测初始数据波动较小，为停运期间数据波动值的5倍，这些时间段的数据即为运营期间的稳定数据。
进一步地，所述步骤(4)中所述停运期间的数据波动幅值，是指在列车停运期间，80％的静力水准监测初始数据的波动范围的上下限。
进一步地，所述步骤(5)中所述运营期间波动数据和运营期间的稳定数据采用正弦函数计算公式来表示。
进一步地，所述步骤(6)包括利用静力水准仪对运营地铁隧道结构变形进行监测，对监测数据进行统计分析，并与静力水准监测初值进行比较，确定既有地铁隧道结构的变形量。
进一步地，所述监测数据的统计分析包括列车运营期间和列车停运期间的监测数据统计分析。
为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：
本发明利用通过对静力水准仪监测数据进行分类和统计分析，采取一定的方法对静力水准数据进行选取，对其各个时段的监测数据进行定量计算模拟，减少静力水准的测量误差，确保既有地铁变形监测数据的准确性。
为了上述以及相关的目的，下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是本发明提供的一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
如图1所示，本发明提供一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法，包括以下步骤：
S101:根据监测方案，布设静力水准监测系统，依据列车的运行规律，调整静力水准监测初始数据采集频率，并进行监测；
所述监测方案主要包括监测范围，监测点布设位置，监测点布设间距，监测周期等；
所述列车运行规律是指列车的发车时间和发车间隔，静力水准监测点数据的采集时间应尽量避开列车行驶到监测点处的时间点，数据采集间隔可根据需求进行调整，因为需要分析数据的变化规律，需要保证一定的数据量，因此数据采集间隔10～20min适宜。
S102:完整记录至少3×24h的静力水准监测初始数据，获取监测初值；
所述完整记录3×24h是指静力水准的初值采集至少3天的时间，可根据需要适当延长初值采集的时间。
S103:分析静力水准监测初值，按照停运期间的数据、运营期间的波动数据和运营期间的稳定数据区对24h监测初值进行分类；
所述停运期间的数据是指列车停止运行后静力水准采集的数据值；
所述运营期间的波动数据和运营期间的稳定数据是指在列车运营的时间段，由于列车的发车频率、载客量和运行速度的不同，运营期间的静力水准监测初始数据在不同的时间段呈现不同的变化规律，一些时间段静力水准监测初始数据波动较大，为停运期间数据波动值的20-40倍，这些时间段的数据即为运营期间的波动数据；一些时间段的静力水准监测初始数据波动较小，为停运期间数据波动值的5倍，这些时间段的数据即为运营期间的稳定数据。
S104:根据停运期间的数据变化规律，确定停运期间的初始波动幅值；
所述停运期间的数据波动幅值(包括初始波动幅值和非初始波动幅值)，是指在列车停运期间，80％的静力水准监测初始数据的波动范围的上下限，可以用[ξ1,ξ2]表示；
S105:根据列车运营期间的数据变化规律，分别确定运营期间初始波动数据和运营期间初始稳定数据的波动周期和波动幅值；
所述运营期间波动数据(包括初始波动数据和非初始波动数据)和运营期间的稳定数据都可用正弦函数来表示，S＝Asinωt+B
其中，S——静力水准测量得到的变形量；A——测量数据的波动幅值；t——监测时间；ω——监测数据的波动周期；B——数据波动中心轴；
S106:按照监测方案，利用静力水准仪对运营地铁隧道结构变形进行监测，对正式开始监测后的监测数据进行统计分析，并与静力水准监测初值进行比较，确定既有地铁隧道结构的变形量；
上述技术方案中，所述监测数据的统计分析，分为列车运营期间和列车停运期间的监测数据统计分析：
1、列车运营期间
列车运营期间，依次选取3～5个波动区间，若80％的数据在其波动幅值范围内，则数据未发生变化；或者虽然超过20％的监测数据超过了其波动幅值，但是下面的3～5个波动区间的数据回归了，也可认为数据未发生变化。
如果连续连续几个波动区间均出现波动幅值发生变化的情况，且数据未发生回归，则说明数据确实发生变化。
2、列车停运期间
列车停运期间，静力水准监测初始数据虽然波动，但不会发生周期性变化，若80％的数据在波动幅值范围内，则认为数据未发生变化。若超过20％的数据超过波动幅值，且数据无回归，则认为数据发生变化。
上述技术方案中，所述既有地铁隧道结构的变形量采用如下公式计算：
1、运营期间
St＝A-A0
其中，St——既有地铁隧道结构变形量；A——监测周期内，某一时段静力水准测量数据的波动幅值；A0——初期采集期间，静力水准测量数据的波动幅值。
2、停运期间
其中，
St——既有地铁隧道结构变形量；ξ01——初值采集期间，列车停运期间的数据波动区间下限；ξ02——初值采集期间，列车停运期间的数据波动区间上限；ξt1——监测周期内，列车停运期间某一时段数据波动区间下限；ξt2——监测周期内，列车停运期间某一时段数据波动区间上限；
从以上的技术方案的描述可以看出，本发明利用通过对静力水准仪监测数据进行分类和统计分析，采取一定的方法对静力水准数据进行选取，对其各个时段的监测数据进行定量计算模拟，减少静力水准的测量误差，确保既有地铁变形监测数据的准确性。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法，其特征在于，所述方法包括
(1)调整静力水准监测初始数据采集频率，并进行监测；
(2)记录至少三天的静力水准监测初始数据，获取静力水准监测初值；
(3)分析静力水准监测初值，按照停运期间的数据、运营期间的波动数据和运营期间的稳定数据区对每天监测初值进行分类；
(4)根据停运期间的数据变化规律，确定停运期间的初始波动幅值；
(5)根据列车运营期间的数据变化规律，分别确定运营期间初始波动数据和运营期间初始稳定数据的波动周期和波动幅值；
(6)对静力水准正式开始监测后的监测数据进行统计分析，并与其初值进行比较，确定既有地铁隧道结构的变形量。
2.如权利要求1所述的一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括根据监测方案，布设静力水准监测系统，依据列车的运行规律，调整静力水准监测初始数据采集频率，并进行监测；
所述监测方案包括监测范围，监测点布设位置，监测点布设间距和监测周期；
所述列车运行规律是指列车的发车时间和发车间隔，数据采集间隔可根据需求进行调整，分析数据的变化规律，保证一定的数据量；其中，数据采集间隔10～20min。
3.如权利要求1所述的一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法，其特征在于，所述步骤(2)中记录至少三天的静力水准监测初始数据包括至少采集完整记录3×24h静力水准的初值；其中，可根据需要适当延长初值采集的时间。
4.如权利要求1所述的一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法，其特征在于，所述步骤(3)中
所述停运期间的数据是指列车停止运行后静力水准采集的数据值；
所述运营期间的波动数据和运营期间的稳定数据是指在列车运营的时间段，根据列车的发车频率、载客量和运行速度的不同，运营期间的静力水准监测初始数据在不同的时间段呈现不同的变化规律；一些时间段静力水准监测初始数据波动较大，为停运期间数据波动值的20-40倍，这些时间段的数据即为运营期间的波动数据；一些时间段的静力水准监测初始数据波动较小，为停运期间数据波动值的5倍，这些时间段的数据即为运营期间的稳定数据。
5.如权利要求1所述的一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述停运期间的数据波动幅值，是指在列车停运期间，80％的静力水准监测初始数据的波动范围的上下限。
6.如权利要求1所述的一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法，其特征在于，所述步骤(5)中所述运营期间波动数据和运营期间的稳定数据采用正弦函数计算公式来表示。
7.如权利要求1所述的一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法，其特征在于，所述步骤(6)包括利用静力水准仪对运营地铁隧道结构变形进行监测，对监测数据进行统计分析，并与静力水准监测初值进行比较，确定既有地铁隧道结构的变形量。
8.如权利要求7所述的一种采用静力水准判定运营地铁隧道变形的方法，其特征在于，所述监测数据的统计分析包括列车运营期间和列车停运期间的监测数据统计分析。
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