CN116609396A - 一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法，本发明方法采用直流电法探测，根据视电阻率分布图反演技术与物理建模正演模拟计算相结合，准确的获得了高层建筑物地基失稳情况、异常区域，通过电阻率分布差值图使建筑物下方的地基承重受损情况处于可视化的状态，解决了现有地基沉降监测方法被动、费时费力的问题。

Description

一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法

技术领域

本发明具体涉及建筑地基结构物理探测技术领域，具体是一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法。

背景技术

当下我国经济飞速增长，城市人口密集，城市现有土地资源愈来愈紧张，高层建筑、大型商场等越来越多，这就导致了大地荷载日益加重。随着时间的推移，大地荷载不断加重，建筑物的地基稳定性会受到一定的影响，产生不均匀沉降，严重的会导致建筑物倾斜或塌陷，因此，对建筑物的安全监测，尤其是建筑物地基的稳定性探测十分重要。

目前，我国建筑物沉降监测常用的方法还是采用紧密水准仪来进行闭合水准测量，这种方法耗时耗力，而且易受标尺摆放幅度的影响，对测量人员的操作要求较高，同时该测量方法属于被动监测，无法监测到建筑物地基内部的结构变化情况，只能通过监测建筑物沉降的幅度来判断建筑物的安全性，往往建筑物的失稳坍塌都是瞬时的；因此，可以采用一种明确地下结构变化的技术对建筑物下方地基进行探测，进而判断其稳定性。

发明内容

为此，本发明提出一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法以解决上述背景技术中提出的问题，本发明方法将地球物理勘探技术与土木工程监测相结合，即采用直流电法仪定期监测建筑物地基及其周围土壤电阻率变化，同时建立地电模型对地基结构电阻率进行正演，二者相结合，与定期监测结果作差，分析高层建筑物下方地基结构的变化，同时，通过观察视电阻率差值图可以达到建筑物下方地基结构变化程度可视化的效果，测线电极布设较为紧密，可以达到精确测试的效果。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法，其包括以下步骤：

S101：根据待测建筑物的现有资料，确定建筑物地基深度h₁、建筑材料密度ρ、建筑面积S的参数值，确定地基承重影响深度h₂；

S102：在待测建筑物四周每面钻两个孔进行取样，共8个，钻孔直径为2cm，钻孔深度为h₂，获得地基及土壤样品；

S103：对所获得的地基及土壤样品进行测试，获得其材质、密度以及视电阻率值；

S104：根据建筑物地基深度h₁、建筑材料密度ρ、建筑面积S、地基承重影响深度h₂、取样材质、密度以及视电阻率值，建立地电模型，通过正演模拟计算，得到待测建筑物完整结构下的地基视电阻率分布情况；

S105：在待测建筑物四周贴墙采用井字法布设多条测线，每条测线间隔1米，电极距为1米，同方向两端测线间隔为3h₂，使其测试范围覆盖待测建筑物地基；

S106：使用直流电法对待测建筑物地基进行探测，整理所测数据，进行反演获得建筑物地基的视电阻率分布图；

S107：对比正演与反演的视电阻率分布图，根据其反演与正演电阻率比值k，初步判断地基内部含水区(k≤80％)与裂隙区(k≥120％)，并以此为初始值；

S108：定期在相同位置采用相同的布线方法对该探测区域进行重复测试，对所获得数据反演电阻率分布，将新测的结果与与初始值进行作差，得到变化率图，根据异常区判定准则识别变化区域，给出可视化安全评价。

进一步，作为优选，S101中，所述现有资料包括待测建筑物施工图纸、实际施工所用建筑材料及其密度；

所述地基承重影响深度h₂根据建筑材料密度与数量应力计算得出。

进一步，作为优选，S102中，所述钻孔为垂直钻孔，钻孔个数为8，钻孔深度与地基承重影响深度相等，测试完成后利用所取土壤样品回填封孔。

进一步，作为优选，S103中，对制得地基样品和取样所得样品进行测试，分别获得其材质、密度及视电阻率值随地下深度分布情况；

所述视电阻率值与密度根据取样深度取平均值。

进一步，作为优选，S104中，所述地电模型的建立包括以下步骤：

S1041：根据S101中现有资料的施工图纸建立待测建筑物物理模型；

S1042：将所得地基深度h₁、建筑材料密度ρ、建筑面积S、地基承重影响深度h₂、取样材质、密度以及视电阻率值赋予待测建筑物物理模型；

S1043：将取样所测各深度土层视电阻率平均值赋予待测建筑物物理模型；

S1044：对赋值后的待测建筑物物理模型进行正演模拟计算，得到待测建筑物完整结构下的地基视电阻率分布情况。

进一步，作为优选，S105中，所述测线中每隔1米布置一个电极点，单条测线长度为3h₂，使其测试范围覆盖待测建筑物地基影响深度。

进一步，作为优选，S106中，使用直流电法仪对探测区域进行探测，并根据所得视电阻率数据进行反演，得到建筑物下方视电阻率分布图。

进一步，作为优选，S107中，根据测试数据反演所得电阻率分布图与正演所得电阻率分布图对比，识别出地基内及其周围视电阻率异常区域；

所述电阻率异常区域通过初步判断其结构，是否为含水区(k≤80％)或者裂隙区(k≥120％)，在后续周期性探测中重点关注该区域电阻率变化；

所述初始值为后续周期性探测对比所用初始值。

进一步，作为优选，S108中，所述定期探测时间周期为半年，雨季前后增加探测次数；

根据定期探测所得视电阻率分布图，与初始值对比、作差，得出地基及其周围视电阻率的变化结果；

所述根据异常区判定准则识别变化区域为根据相同位置不同周期所测视电阻率与初始值的比值来识别变化区域；

当其Δρ/ρ₀＜30％时，表示建筑物地基稳定性良好，当Δρ/ρ₀≥30％时，则表明地基内部出现较大变化，处于失稳状态，应采取相应措施，其中，Δρ为视电阻率变化值，ρ₀为视电阻率初始值。

本发明采用以上技术,与现有的技术相比具有以下有益效果：

1.本发明通过定期监测尤其是雨季前后监测，可以很好的获得高层建筑物的地基结构受损变化情况，以便于及时采取措施，保证居民的生命财产安全。

2.本发明通过观察分析监测前后视电阻率差值云图判断建筑物地基失稳情况，相比于传统的建筑物沉降监测方法，该方法可以做到建筑物下方地基结构变化的可视化效果。

3.本发明布设测线与电极较为紧密，可以准确地监测判断建筑物地基及周围的电阻率变化情况，第一时间给出安全性评价。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图；

图2为本发明方法的操作流程图；

图3为本发明方法中测线电极布设示意图。

图中：1、待测建筑物；2、钻孔；3、测线；4、电极点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：请参阅附图1-3，本发明提供一种技术方案：一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法，其包括以下步骤：

S101：查阅待测建筑物1的现有资料，并根据待测建筑物1的现有资料，确定建筑物地基深度h₁、建筑材料密度ρ、建筑面积S等参数值，确定地基承重影响深度h₂；

S102：使用钻机，在待测建筑物1四周每面钻两个孔进行取样，共8个，钻孔2直径为2cm，钻孔2深度为h₂，获得地基及土壤样品；

具体的，根据不同的待测建筑物，对其每面钻取两个孔取样；

S103：对所获得的地基及土壤样品进行测试，获得其材质、密度以及视电阻率值等参数值，为保证准确性，所测值取平均值；

S104：根据建筑物地基深度h₁、建筑材料密度ρ、建筑面积S、地基承重影响深度h₂、取样材质、密度以及视电阻率等参数值，建立地电模型，通过正演模拟计算，得到待测建筑物1完整结构下的地基视电阻率分布情况；

S105：在待测建筑物1四周贴墙采用井字法布设多条测线3，每条测线3间隔1米，电极距为1米，同方向两端测线3间隔为3h₂，使其测试范围覆盖待测建筑物地基；

S106：使用直流电法对待测建筑物地基的所布设测线3与电极点4进行探测，整理所测数据，进行反演获得建筑物地基的视电阻率分布图；

S107：对比正演与反演的视电阻率分布图，根据其反演与正演电阻率比值k，初步判断地基内部含水区(k≤80％)与裂隙区(k≥120％)，并以此为初始值；

S108：定期在相同位置采用相同的布线方法布设测线3与电极点4，对该探测区域进行重复测试，对所获得数据反演电阻率分布，将新测的结果与与初始值进行作差，得到变化率图，根据异常区判定准则识别变化区域，给出可视化安全评价。

本实施例中，S101中，所述现有资料包括待测建筑物施工图纸、实际施工所用建筑材料及其密度；

所述地基承重影响深度h₂根据建筑材料密度与数量应力计算得出。

本实施例中，S102中，所述钻孔为垂直钻孔，钻孔个数为8，钻孔深度与地基承重影响深度相等，考虑到住户居住的影响，采取小孔径钻孔取样，测试完成后利用所取土壤样品回填封孔。

本实施例中，S103中，对制得地基样品和取样所得样品进行测试，分别获得其材质、密度及视电阻率值随地下深度分布情况；

所述视电阻率值与密度根据取样深度取平均值。

本实施例中，S104中，所述地电模型的建立包括以下步骤：

S1041：根据S101中现有资料的施工图纸建立待测建筑物物理模型；

S1042：将所得地基深度h₁、建筑材料密度ρ、建筑面积S、地基承重影响深度h₂、取样材质、密度以及视电阻率值赋予待测建筑物物理模型；

S1043：将取样所测各深度土层视电阻率平均值赋予待测建筑物物理模型；

S1044：对赋值后的待测建筑物物理模型进行正演模拟计算，得到待测建筑物完整结构下的地基视电阻率分布情况。

本实施例中，S105中，所述测线中每隔1米布置一个电极点，单条测线长度为3h₂，使其测试范围覆盖待测建筑物地基影响深度。

本实施例中，S106中，使用直流电法仪对探测区域进行探测，并根据所得视电阻率数据进行反演，得到建筑物下方视电阻率分布图。

本实施例中，S107中，根据测试数据反演所得电阻率分布图与正演所得电阻率分布图对比，识别出地基内及其周围视电阻率异常区域；

所述电阻率异常区域通过初步判断其结构，是否为含水区(k≤80％)或者裂隙区(k≥120％)，在后续周期性探测中重点关注该区域电阻率变化；

所述初始值为后续周期性探测对比所用初始值。

本实施例中，S108中，所述定期探测时间周期为半年，雨季前后增加探测次数；

根据定期探测所得视电阻率分布图，与初始值对比、作差，得出地基及其周围视电阻率的变化结果；

所述根据异常区判定准则识别变化区域为根据相同位置不同周期所测视电阻率与初始值的比值来识别变化区域；

当其Δρ/ρ₀＜30％时，表示建筑物地基稳定性良好，当Δρ/ρ₀≥30％时，则表明地基内部出现较大变化，处于失稳状态，应采取相应措施，其中，Δρ为视电阻率变化值，ρ₀为视电阻率初始值。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S101：根据待测建筑物的现有资料，确定建筑物地基深度h₁、建筑材料密度ρ、建筑面积S的参数值，确定地基承重影响深度h₂；

S102：在待测建筑物四周每面钻两个孔进行取样，共8个，钻孔直径为2cm，钻孔深度为h₂，获得地基及土壤样品；

S103：对所获得的地基及土壤样品进行测试，获得其材质、密度以及视电阻率值；

S104：根据建筑物地基深度h₁、建筑材料密度ρ、建筑面积S、地基承重影响深度h₂、取样材质、密度以及视电阻率值，建立地电模型，通过正演模拟计算，得到待测建筑物完整结构下的地基视电阻率分布情况；

S105：在待测建筑物四周贴墙采用井字法布设多条测线，每条测线间隔1米，电极距为1米，同方向两端测线间隔为3h₂，使其测试范围覆盖待测建筑物地基；

S106：使用直流电法对待测建筑物地基进行探测，整理所测数据，进行反演获得建筑物地基的视电阻率分布图；

S107：对比正演与反演的视电阻率分布图，根据其反演与正演电阻率比值k，初步判断地基内部含水区(k≤80％)与裂隙区(k≥120％)，并以此为初始值；

S108：定期在相同位置采用相同的布线方法对该探测区域进行重复测试，对所获得数据反演电阻率分布，将新测的结果与与初始值进行作差，得到变化率图，根据异常区判定准则识别变化区域，给出可视化安全评价。

2.根据权利要求1所述的一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法，其特征在于：S101中，所述现有资料包括待测建筑物施工图纸、实际施工所用建筑材料及其密度；

所述地基承重影响深度h₂根据建筑材料密度与数量应力计算得出。

3.根据权利要求1所述的一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法，其特征在于：S102中，所述钻孔为垂直钻孔，钻孔个数为8，钻孔深度与地基承重影响深度相等，测试完成后利用所取土壤样品回填封孔。

4.根据权利要求1所述的一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法，其特征在于：S103中，对制得地基样品和取样所得样品进行测试，分别获得其材质、密度及视电阻率值随地下深度分布情况；

所述视电阻率值与密度根据取样深度取平均值。

5.根据权利要求2所述的一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法，其特征在于：S104中，所述地电模型的建立包括以下步骤：

S1041：根据S101中现有资料的施工图纸建立待测建筑物物理模型；

S1042：将所得地基深度h₁、建筑材料密度ρ、建筑面积S、地基承重影响深度h₂、取样材质、密度以及视电阻率值赋予待测建筑物物理模型；

S1043：将取样所测各深度土层视电阻率平均值赋予待测建筑物物理模型；

S1044：对赋值后的待测建筑物物理模型进行正演模拟计算，得到待测建筑物完整结构下的地基视电阻率分布情况。

6.根据权利要求1所述的一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法，其特征在于：S105中，所述测线中每隔1米布置一个电极点，单条测线长度为3h₂，使其测试范围覆盖待测建筑物地基影响深度。

7.根据权利要求1所述的一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法，其特征在于：S106中，使用直流电法仪对探测区域进行探测，并根据所得视电阻率数据进行反演，得到建筑物下方视电阻率分布图。

8.根据权利要求1所述的一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法，其特征在于：S107中，根据测试数据反演所得电阻率分布图与正演所得电阻率分布图对比，识别出地基内及其周围视电阻率异常区域；

所述电阻率异常区域通过初步判断其结构，是否为含水区(k≤80％)或者裂隙区(k≥120％)，在后续周期性探测中重点关注该区域电阻率变化；

所述初始值为后续周期性探测对比所用初始值。

9.根据权利要求1所述的一种高层建筑物地基稳定性可视化评价方法，其特征在于：S108中，所述定期探测时间周期为半年，雨季前后增加探测次数；

根据定期探测所得视电阻率分布图，与初始值对比、作差，得出地基及其周围视电阻率的变化结果；

所述根据异常区判定准则识别变化区域为根据相同位置不同周期所测视电阻率与初始值的比值来识别变化区域；

当其Δρ/ρ₀＜30％时，表示建筑物地基稳定性良好，当Δρ/ρ₀≥30％时，则表明地基内部出现较大变化，处于失稳状态，应采取相应措施，其中，Δρ为视电阻率变化值，ρ₀为视电阻率初始值。