CN111764442B - 一种预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法，如下：确定地铁车站的异常基坑；计算异常基坑的波速变化的平均幅值；根据计算的波速变化的平均幅值，确定波速变化的平均幅值突变对应里程；确定波速变化的平均幅值突变对应深度；确定基坑地下连续墙发生渗漏水时的波速振幅阈值。此方法操行简单，能准确的判别地下连续墙接缝处是否渗漏水，可应用于地铁、隧道、边坡和矿井渗漏水等工程灾害的监测监控，尤其对地下工程的安全施工具有重要意义。
Description
技术领域
本发明的一种预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法，涉及地铁基坑稳定性监测领域。
背景技术
伴随着我国城市化进程加快、经济增长方式向注重质的提升的转型,我国基础建设中的轨道交通如雨后春笋般涌现。随着地上空间利用趋于饱和,我国逐渐转向地下空间开发与利用,其中隧道工程与日俱增。然而发明人发现因地铁工程多为地下水位以下,在众多灾害中,基坑地下连续墙接缝处渗漏水发生较为频繁。如果地下连续墙接缝处发生渗漏水，则基坑侧壁容易发生坍塌，对基坑的施工造成不利的影响，甚至会造成重大的安全事故。因此，准确的预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水是地铁基坑施工的重要环节。虽然学者们对基坑地下连续墙接缝处渗漏水监测做了大量研究，但如何快速、定量的分析地下水位的变化，并对地下连续墙接缝处渗漏水设置预警阈值还鲜有报道。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明公开了一种预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法，本发明基于数理统计提出地质雷达探测结果的定量分析指标，并设置地下连续墙接缝处渗漏水的预警值。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提出的预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法，包括以下步骤：
确定地铁车站的异常基坑；
计算异常基坑的波速变化的平均幅值；
根据计算的波速变化的平均幅值，确定波速变化的平均幅值突变对应里程；
确定波速变化的平均幅值突变对应深度；
确定基坑地下连续墙发生渗漏水时的波速振幅阈值。
上述本发明的实施例的有益效果如下：
本发明提出了一种预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法，此方法操行简单，能准确的判别地下连续墙接缝处是否渗漏水，可应用于地铁、隧道、边坡和矿井渗漏水等工程灾害的监测监控，尤其对地下工程的安全施工具有重要意义。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的整体流程图；
图2是本发明根据一个或多个实施方式的基坑内外地质雷达探测路径平面；
图3是本发明根据一个或多个实施方式的振幅平均值随里程的变化趋势图；
图4是本发明根据一个或多个实施方式的地质雷达“里程-深度-波速振幅”三维图；
图5是本发明根据一个或多个实施方式的波速幅值频率分布直方图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法。
本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，本发明提出了一种预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法，包括以下步骤：
一种预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法，其特征在于，如下：
步骤1确定地铁车站的异常基坑；
步骤2计算异常基坑的波速变化的平均幅值；
步骤3根据计算的波速变化的平均幅值，确定波速变化的平均幅值突变对应里程；
步骤4确定波速变化的平均幅值突变对应深度；
步骤5确定基坑地下连续墙发生渗漏水时的波速振幅阈值。
上述步骤1确定地铁车站的异常基坑的方法是：对基坑外的地下土体进行监测，判别是否存在异常区域，若存在异常区域，则将异常区域对应的基坑作为异常基坑；若不存在异常区域，则选择降水井抽排过程中水位降低缓慢的基坑作为异常基坑。
上述步骤2中计算异常基坑的波速变化的平均幅值的方法：统计每个测点不同深度的地质雷达波形数据，计算不同深度波速变化的平均幅值。
上述步骤3中确定波速变化的平均幅值突变对应里程方法：基于所得的不同深度波速变化的平均幅值，绘制波速变化的平均幅值随里程的变化趋势图，并计算波速变化的平均幅值的极值，极值所对应里程即为异常基坑内渗漏水位置。
上述步骤4中，确定波速变化的平均幅值突变对应深度方法：基于不同深度波速变化的平均幅值，绘制突变区域的“里程-深度-波速振幅”三维图，计算三维图中波速振幅的极值，极值所对应深度即为异常基坑内渗漏水深度。
上述步骤5中确定基坑地下连续墙发生渗漏水时的波速振幅阈值的方法：依据波速振幅发生突变时对应的深度，绘制该深度时的波速振幅频率分布直方图，基于正态分布3σ准则界定异常基坑地下连续墙接缝处发生渗漏水的阈值。
下面以一个具体实施例为例，并且结合具体附图对上述内容进行详细说明：
(1)采用地质雷达对基坑的地下土体进行监测，地质雷达探测路径见图2，以图2所示的方位为准，地质雷达的探测路径均是沿基坑的宽度方向，设定地质雷达探测相邻的路径之间间隔2m；图中基坑长20m，宽10米；在基坑开挖前，对基坑内外全部进行监测；判别是否存在异常区域，若存在异常区域，则将异常区域对应的基坑作为异常基坑；若不存在异常区域，则选择降水井抽排过程中水位降低缓慢的基坑作为异常基坑；具体的判断方法是：对经零点校正及滤波处理的地质雷达数据进行成像处理，基于图像识别技术判别是否存在异常区域.
(2)统计每个测点不同深度的地质雷达波形数据，计算不同深度波速变化的平均幅值：
式中：
为波速变化的平均幅值，A为不同测点的波速，n为波速总数。
具体的：采用地质雷达对异常基坑的外侧进行监测，对地质雷达探测结果定量分析，提出平均波速的定量分析指标，即每个测点不同深度的地质雷达波速的平均值，绘制平均波速随里程的变化趋势图，见图3；在图3中，给出了振幅平均值随里程的变化趋势图，从图3中可以看出大部分的振幅平均值在0-10m/ns之间，在里程6m-9m对应的振幅平均值位置，出现了突变，最高值接近30m，因此选定里程在6m-9m为突变区域。
(3)采用Matlab程序绘制突变区域的“里程-深度-波速振幅”三维图，确定波速振幅发生突变时对应的深度，见图4；从图4中可以看出，波速振幅在发生突变时，对应的深度为16.5m-17.2m；
(4)依据波速振幅发生突变时对应的深度，绘制该深度时的波速振幅频率分布直方图，见图5；在图5中，基于正态分布3σ准则界定异常基坑地下连续墙接缝处发生渗漏水的阈值；即计算分布均值μ及标准差σ，确定异常基坑地下连续墙接缝处发生渗漏水的阈值；
F-μ＞3σ或F-μ＜-3σ
式中：F为某深度对应的波速振幅频率，μ为波速振幅频率分布直方图均值，σ为波速振幅频率分布直方图标准差。当波速振幅频率不属于[μ-3σ,μ+3σ]范围时，异常基坑地下连续墙接缝处发生渗漏水，即异常基坑地下连续墙接缝处发生渗漏水的阈值为μ±3σ，其值为-3.9366和3.8756。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法，其特征在于，如下：
确定地铁车站的异常基坑；
计算异常基坑的波速变化的平均幅值，具体方法为：统计每个测点不同深度的地质雷达波形数据，计算不同深度波速变化的平均幅值；
根据计算的波速变化的平均幅值，确定波速变化的平均幅值突变对应里程，具体方法为：基于所得的不同深度波速变化的平均幅值，绘制波速变化的平均幅值随里程的变化趋势图，并计算波速变化的平均幅值的极值，极值所对应里程即为异常基坑内渗漏水里程；
确定波速变化的平均幅值突变对应深度；
确定基坑地下连续墙发生渗漏水时的波速振幅阈值。
2.如权利要求1所述的预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法，其特征在于，确定地铁车站的异常基坑的方法是：
对基坑外的地下土体进行监测，判别是否存在异常区域，若存在异常区域，则将异常区域对应的基坑作为异常基坑；若不存在异常区域，则选择降水井抽排过程中水位降低缓慢的基坑作为异常基坑。
3.如权利要求2所述的预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法，其特征在于，采用地质雷达对地铁车站的异常基坑进行监测。
4.如权利要求3所述的预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法，其特征在于，所述异常区域的具体判断方法为：对经零点校正及滤波处理的地质雷达数据进行成像处理，基于图像识别技术判别是否存在异常区域。
5.如权利要求1所述的预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法，其特征在于，确定波速变化的平均幅值突变对应深度方法：基于不同深度波速变化的平均幅值，绘制突变区域的“里程-深度-波速振幅”三维图，计算三维图中波速振幅的极值，极值所对应深度即为异常基坑内渗漏水深度。
6.如权利要求5所述的预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法，其特征在于，确定基坑地下连续墙发生渗漏水时的波速振幅阈值的方法：根据所述突变区域的“里程-深度-波速振幅”三维图，确定波速振幅发生突变时对应的深度，依据波速振幅发生突变时对应的深度，绘制该深度时的波速振幅频率分布直方图，基于正态分布3σ准则界定异常基坑地下连续墙接缝处发生渗漏水的阈值。
7.如权利要求6所述的预测基坑地下连续墙接缝处渗漏水的方法，其特征在于，
F-μ＞3σ或F-μ＜-3σ
式中：F为某深度对应的波速振幅频率，μ为波速振幅频率分布直方图均值，σ为波速振幅频率分布直方图标准差；当波速振幅频率不属于[μ-3σ,μ+3σ]范围时，异常基坑地下连续墙接缝处发生渗漏水，即异常基坑地下连续墙接缝处发生渗漏水的阈值为μ±3σ。
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