CN113931238A - 一种基坑坡体潜在滑移面位置监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基坑坡体潜在滑移面位置监测方法，包括深层水平位移监控系统、周边地表水平位移监控系统和信息化显现系统；深层水平位移监控系统包括N道测斜检测子系统，每道测斜检测子系统沿深度方向布设多个测斜探头；周边地表水平位移监控系统包括多个拉绳式位移传感器，各位移传感器沿垂直于坡顶边方向等间距布设在待监测的基坑坡体地表，采用一根拉绳穿过所有位移传感器内部。信息化显现系统首先根据各个位置的位移传感器的位移数据拟合出位移‑距离曲线，推算出滑移面的起始点位置，然后根据深层水平位移监控系统的各道测斜检测子系统的各测斜探头采集的数据，推算出潜在滑移面的中间点位置和/或终点位置，进而生成滑移面拟合曲线。
Description
技术领域
本发明属于边坡(深基坑)安全稳定自动化监控技术领域，尤其是涉及一种基坑坡体潜在滑移面位置监测方法。
背景技术
随着沿海软土地区城市地下空间建设规模的推进，大量深基坑开挖支护的项目和课题应运而生，对于基坑边坡的稳定性分析一直以来是广大工程、科研人员高度关注的问题，而坡体潜在滑移面位置的确定是分析基坑边坡稳定性的关键，其位置的确定对于后续工程如何确定支护结构设计至关重要，尤其对于锚固支护结构，精准的潜在滑移面位置能够解决锚固结构自由段和锚固段长度问题，这对于保障后续整个工程的施工质量、安全、成本等多方面问题至关重要。
在目前边坡稳定性分析时，大部分企业和高校常采用的方法有：理论分析法、数值模拟、模型试验(现场试验和室内试验)，其中，对于理论分析法和数值模拟都是基于极限平衡理论的定量分析方法，该方法根据边坡上滑体分块的力学平衡原理，即静力平衡原理分析边坡各种破坏模式下的受力状态，以及边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性，其计算方法简单，但需要假定一个潜在滑动破坏面，同一个边坡假定不同的滑动面，可求出不同的安全系数，这就使得计算结果具有很大的不确定性，且此类方法是一种理想化的理论计算方法，忽略了现场土质复杂性、施工不确定性等多方面因素；模型试验是专业人员较为青睐的一种方法，而室内试验仅仅在一定程度上还原现场的土层分布和施工工艺，但受土层复杂特性和试验人员水平等多因素的影响，所得试验结果往往只能反映出一种大致的规律性，很难得出准确的试验结果，而现场试验则是一种较为准确的研究方法，其能够根据现场施工工艺和土层分布特性较为准确的确定出潜在滑移面的具体位置。
综上所述，合理地确定潜在滑移面的位置是目前必须研究的问题，而现场试验是众多研究方法中最为合理有效的手段，本发明针对软土地区土质特性和现有边坡稳定性分析方法存在的不足，结合边坡(深基坑)自动化监测技术，提出一种深基坑坡体潜在滑移面位置精准监控系统及使用方法，该发明以现场试验的方式实时，能够真实有效的确定出深基坑坡体潜在滑移面的具体位置和分布规律，该发明的应用能够很好的为边坡(深基坑)支护结构设计和施工提供准确有效的建议，且能够保障整个工程的质量、安全、成本等多方面问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基坑坡体潜在滑移面位置监测方法，该方法能够真实有效的确定出深基坑坡体潜在滑移面的具体位置和分布规律。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基坑坡体潜在滑移面位置监测方法，包括：深层水平位移监控系统、周边地表水平位移监控系统和信息化显现系统；
深层水平位移监控系统包括N道测斜检测子系统，每道测斜检测子系统包括一道竖直埋设在待监测的基坑坡体土层中的测斜管，在测斜管中沿深度方向等间隔布设多个测斜探头，各测斜探头的导线引出测斜管后与测斜管顶部的信号采集传输装置连接，通过信号采集传输装置将各测斜探头检测的信号发送给信息化显现系统进行处理；
周边地表水平位移监控系统包括多个位移传感器，各位移传感器沿垂直于坡顶边方向等间距布设在待监测的基坑坡体地表，各位移传感器均采用拉绳式位移传感器，采用一根拉绳穿过所有位移传感器内部，拉绳与各位移传感器内部的轮毂紧密接触，拉绳的两端分别固定在辅助固定结构上，每个位移传感器上均接有信号发射装置，通过信号发射装置将检测的信号发送给信息化显现系统进行处理；
信息化显现系统首先根据周边地表水平位移监控系统传输来的各个位置的位移传感器的位移数据拟合出位移-距离曲线，根据曲线分布规律推算出潜在滑移面的起始点位置，然后根据深层水平位移监控系统的各道测斜检测子系统的各测斜探头采集的数据，推算出潜在滑移面的中间点位置和/或终点位置，进而信息化显现系统自动将滑移面的起始点、中间点和终点进行拟合，拟合曲线即为坡体滑移面的具体位置。
在上述技术方案中，选取位移传感器位移量大于设定阈值的点位做为滑移面起始点位置。
在上述技术方案中，选取各道测斜检测子系统中最深处的且位移量大于设定阈值的测斜探头的位置作为中间点位置和/或终点位置。
在上述技术方案中，各测斜探头间距0.4-1m，各测斜探头间依靠杆体连接。
在上述技术方案中，每道测斜检测子系统的测斜管埋设深度为1.5倍坑深，以保证测斜仪进入深部稳定土层。第一道测斜检测子系统应位于待监测的基坑坡体的坡顶边位置，第二道测斜检测子系统距离坡顶边1-1.5倍坑深的距离。
在上述技术方案中，所述周边地表水平位移监控系统，用于探测滑移面起始点位置，沿垂直于坡顶边方向布设在待监测的基坑坡体地表，布设时应与各道测斜检测子系统位于同一断面。
在上述技术方案中，拉绳式位移传感器内部有一个轮毂，此轮毂与一个精密旋转感应器连接在一起，当轮毂转动时，通过该旋转感应器即可输出代表位移量的电信号；位移传感器的外壳上对称设置有一对穿绳孔。
在上述技术方案中，辅助固定结构包括用于固定拉绳内端的位于基坑坡体内侧的水泥墩，以及用于固定和拉绳外端的位于基坑坡体外侧的预埋件，辅助固定结构是独立于基坑坡体之外的结构，埋设外置应保证不受基坑开挖和坡体位移影响。
在上述技术方案中，各位移传感器间隔2-5m，位移传感器距离坑边最近的距离为0.3-0.7倍坑深。
在上述技术方案中，各位移传感器底部具有延伸环，用于将位移传感器稳定的插入土体中。
本发明的优点和有益效果为：
本发明首次提出一种适用于软土地区的边坡(深基坑)坡体潜在滑移面位置精准监控系统，发明中的深层水平位移监控系统、周边地表水平位移监控系统和信息化显现系统均为自动化装置，三者的巧妙结合实现了坡体滑移面位置监控全自动化的目的，极大的节省了人工监测的时间和成本。
本发明以现场试验的方式应用实施，能够准确的反映出坡体滑移面的具体位置和分布规律，能够很好的为后续边坡(深基坑)支护结构设计和施工提供准确有效的建议，且在整个工程的质量、安全、成本等多方面提供了强有力的保障。
附图说明
图1是本发明的监控系统的平面布置图；
图2是本发明中的周边地表水平位移监控系统的空间结构示意图；
图3是本发明中信息化显现系统操控界面示意图。
图中：
1、深层水平位移监控系统，2、周边地表水平位移监控系统，3、信息化显现系统，1-1、测斜探头，1-2、信号采集传输装置，2-1、位移传感器，2-2、拉绳，2-3、信号发射装置，2-4、辅助固定结构，2-5、延伸环，3-1、深层水平位移显现功能区，3-2、周边水平位移显现功能区，3-3、滑移面位置显现功能区，3-4、功能操作区域。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
一种基坑坡体潜在滑移面位置监测方法，包括：深层水平位移监控系统1、周边地表水平位移监控系统2和信息化显现系统3。
所述深层水平位移监控系统1，用于探测坡体滑移面终点和中间点位置。深层水平位移监控系统1包括N道测斜检测子系统，本实施例中，N的数量为2，即本实施例中包括两道测斜检测子系统，每道测斜检测子系统包括一道竖直埋设在待监测的基坑坡体土层中的测斜管，在测斜管中沿深度方向等间隔布设多个测斜探头1-1，各测斜探头间距0.5m，各测斜探头间依靠杆体连接，各测斜探头的导线引出测斜管后与测斜管顶部的信号采集传输装置1-2连接，通过信号采集传输装置1-2将各测斜探头1-1检测的信号发送给信息化显现系统3进行处理。
进一步的说，本实施例中，每道测斜检测子系统的测斜管埋设深度(即检测深度)为1.5倍坑深，以保证测斜仪进入深部稳定土层。第一道测斜检测子系统应位于待监测的基坑坡体的坡顶边位置，第二道测斜检测子系统距离坡顶边1-1.5倍坑深的距离。
所述周边地表水平位移监控系统2，用于探测滑移面起始点位置，沿垂直于坡顶边方向布设在待监测的基坑坡体地表，布设时应与各道测斜检测子系统位于同一断面。具体的讲，周边地表水平位移监控系统2包括多个位移传感器2-1，各位移传感器2-1沿垂直于坡顶边方向等间距布设在待监测的基坑坡体地表，各位移传感器2-1均采用拉绳式位移传感器，其功能是把机械运动转换成电信号，该拉绳式位移传感器内部有一个轮毂，此轮毂与一个精密旋转感应器连接在一起，旋转感应器可以是增量编码器或绝对(独立)编码器，当轮毂转动时，通过该旋转感应器即可输出代表位移量的电信号；位移传感器2-1的外壳上对称设置有一对穿绳孔，采用一根拉绳2-2穿过所有位移传感器2-1内部，拉绳2-2与各位移传感器2-1内部的轮毂紧密接触，拉绳的两端分别固定在辅助固定结构2-4上，辅助固定结构2-4包括用于固定拉绳2-2内端的位于基坑坡体内侧的水泥墩，以及用于固定和拉绳2-2外端的位于基坑坡体外侧的预埋件(钢板桩或者槽钢)，辅助固定结构2-4是独立于基坑坡体之外的结构，埋设外置应保证不受基坑开挖和坡体位移影响。当坡体有滑动位移时，相应的位移传感器2-1会发生移动，进而位移传感器2-1内部轮毂会发生转动，即可输出代表位移量的电信号。进一步的说，每个位移传感器2-1上均接有信号发射装置2-3，通过信号发射装置2-3将检测的信号发送给信息化显现系统3进行处理。进一步的说，各位移传感器2-1间隔5m，位移传感器2-1距离坑边最近的距离为0.5倍坑深。进一步的说，各位移传感器2-1底部具有延伸环2-5，用于将位移传感器2-1稳定的插入土体中。
信息化显现系统3实时采集深层水平位移监控系统1和周边地表水平位移监控系统2传输的信号，并在显示屏生成坡体在当前位移情况下的潜在滑移面拟合曲线。具体的讲，信息化显现系统3上设置有深层水平位移显现功能区3-1、周边水平位移显现功能区3-2、滑移面位置显现功能区3-3和功能操作区域3-4；信息化显现系统3首先根据周边地表水平位移监控系统2传输来的各个位置的位移传感器2-1的位移数据拟合出位移-距离曲线(位移是指各位移传感器2-1发生的位移量大小，距离是指各位移传感器2-1距离水泥墩的距离)，根据曲线分布规律推算出潜在滑移面的起始点位置a(位移传感器2-1位移量大于设定阈值的点位，为起始点位置)，然后根据深层水平位移监控系统1的各道测斜检测子系统的各测斜探头1-1采集的数据，推算出潜在滑移面的中间点位置b和/或终点位置c(选取各道测斜检测子系统中最深处的且位移量大于设定阈值的测斜探头1-1的位置作为中间点位置b和/或终点位置c)，进而信息化显现系统3自动将滑移面的起始点、中间点和终点进行拟合，拟合曲线即为坡体滑移面的具体位置。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基坑坡体潜在滑移面位置监测方法，其特征在于：包括：深层水平位移监控系统、周边地表水平位移监控系统和信息化显现系统；
深层水平位移监控系统包括N道测斜检测子系统，每道测斜检测子系统包括一道竖直埋设在待监测的基坑坡体土层中的测斜管，在测斜管中沿深度方向等间隔布设多个测斜探头，各测斜探头的导线引出测斜管后与测斜管顶部的信号采集传输装置连接，通过信号采集传输装置将各测斜探头检测的信号发送给信息化显现系统进行处理；
周边地表水平位移监控系统包括多个位移传感器，各位移传感器沿垂直于坡顶边方向等间距布设在待监测的基坑坡体地表，各位移传感器均采用拉绳式位移传感器，采用一根拉绳穿过所有位移传感器内部，拉绳与各位移传感器内部的轮毂紧密接触，拉绳的两端分别固定在辅助固定结构上，每个位移传感器上均接有信号发射装置，通过信号发射装置将检测的信号发送给信息化显现系统进行处理；
信息化显现系统首先根据周边地表水平位移监控系统传输来的各个位置的位移传感器的位移数据拟合出位移-距离曲线，根据曲线分布规律推算出潜在滑移面的起始点位置，然后根据深层水平位移监控系统的各道测斜检测子系统的各测斜探头采集的数据，推算出潜在滑移面的中间点位置和/或终点位置，进而信息化显现系统自动将滑移面的起始点、中间点和/或终点进行拟合，拟合曲线即为坡体滑移面的具体位置。
2.根据权利要求1所述的基坑坡体潜在滑移面位置监测方法，其特征在于：选取位移传感器位移量大于设定阈值的点位做为滑移面起始点位置。
3.根据权利要求2所述的基坑坡体潜在滑移面位置监测方法，其特征在于：选取各道测斜检测子系统中最深处的且位移量大于设定阈值的测斜探头的位置作为中间点位置和/或终点位置。
4.根据权利要求1所述的基坑坡体潜在滑移面位置监测方法，其特征在于：各测斜探头间距0.4-1m，各测斜探头间依靠杆体连接。
5.根据权利要求1所述的基坑坡体潜在滑移面位置监测方法，其特征在于：每道测斜检测子系统的测斜管埋设深度为1.5倍坑深，以保证测斜仪进入深部稳定土层；第一道测斜检测子系统应位于待监测的基坑坡体的坡顶边位置，第二道测斜检测子系统距离坡顶边1-1.5倍坑深的距离。
6.根据权利要求1所述的基坑坡体潜在滑移面位置监测方法，其特征在于：所述周边地表水平位移监控系统，用于探测滑移面起始点位置，沿垂直于坡顶边方向布设在待监测的基坑坡体地表，布设时应与各道测斜检测子系统位于同一断面。
7.根据权利要求1所述的基坑坡体潜在滑移面位置监测方法，其特征在于：拉绳式位移传感器内部有一个轮毂，此轮毂与一个精密旋转感应器连接在一起，当轮毂转动时，通过该旋转感应器即可输出代表位移量的电信号；位移传感器的外壳上对称设置有一对穿绳孔。
8.根据权利要求1所述的基坑坡体潜在滑移面位置监测方法，其特征在于：辅助固定结构包括用于固定拉绳内端的位于基坑坡体内侧的水泥墩，以及用于固定和拉绳外端的位于基坑坡体外侧的预埋件，辅助固定结构是独立于基坑坡体之外的结构，埋设外置应保证不受基坑开挖和坡体位移影响。
9.根据权利要求1所述的基坑坡体潜在滑移面位置监测方法，其特征在于：各位移传感器间隔2-5m，位移传感器距离坑边最近的距离为0.3-0.7倍坑深。
10.根据权利要求1所述的基坑坡体潜在滑移面位置监测方法，其特征在于：各位移传感器底部具有延伸环，用于将位移传感器稳定的插入土体中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220114 |
|
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