CN116695801B - 一种基于大数据的桩基安全监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桩基安全监测技术领域，具体公开一种基于大数据的桩基安全监测方法及系统，该方法包括：目标建筑物桩基统计，桩基整体结构变化程度分析，目标承载桩基的破损程度分析，桩基承载削减程度分析，桩基整体危险程度分析，桩基综合安全反馈，通过利用大数据技术收集承载桩基相关数据并进行数据处理，减少了传统监测方法中人力和物力资源的消耗，可以进行远程监测和实时监测，降低了监测成本，提高了监测效率，避免整个建筑结构因荷载分布不均匀导致开裂、变形和倒塌现象的发生，以便及时做出补救举措，进而提高桩基的强度和耐久性，使桩基可以更好地承担设计荷载，保证结构的稳定性和正常使用。

Description

一种基于大数据的桩基安全监测方法及系统

技术领域

本发明涉及桩基安全监测技术领域，具体而言，涉及一种基于大数据的桩基安全监测方法及系统。

背景技术

桩基是一种在土壤或岩石中通过钻孔或打孔方式建立的深基础结构，是建筑物的重要组成部分，桩基的主要功能是将建筑物或工程的荷载传递到较深的土层或岩石中，从而分散荷载并增加地基的承载能力，为建筑物提供更稳定和安全的基础支撑，为确保桩基质量，保证建筑物的安全，对桩基进行安全监测是必不可少的手段，通过桩基安全监测，可以提前预知桩基的结构稳定和使用寿命，通过修补和加固以延长桩基和工程的使用时间，避免发生建筑物倾覆、桥梁垮塌等严重事故。

当前，现有的桩基安全监测方法存在诸多不足，具体包括：（1）如今对桩基的安全监测手段多集中于桩基的材质以及物理性能，而忽视桩基位置变化的重要性，由于桩基是建筑物的重要组成部分，当桩基发生位置变化时，可能会对结构物的稳定性、安全性和功能性造成严重损坏，例如桩基的沉降程度，桩基沉降会导致建筑物的不平衡和不稳定，如果沉降不均匀或过大，会使整个建筑结构的荷载分布不均匀，进而出现开裂、变形和倾斜等现象，严重的沉降可能会导致整个建筑物的倾覆或坍塌；

（2）如今对桩基的安全监测更多的是把关注集中于桩基自身的监测，却没有将桩基所处的使用环境纳入综合考虑，桩基的使用环境与桩基的使用寿命息息相关，恶劣地质环境因素会对桩基的稳定性、强度和耐久性产生不利影响，对桩基的结构造成破坏，加速桩基的老化，例如地下水溶解盐浓度，在高盐度环境中，盐分可能渗透到桩基周围的土壤中，导致土壤的腐蚀性增加，进而对桩基的表观材料产生腐蚀作用，降低桩基的强度和耐久性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于大数据的桩基安全监测方法及系统，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：本发明第一方面提供了一种基于大数据的桩基安全监测方法，包括：步骤一、目标建筑物桩基统计：通过超声扫描，并对目标建筑物桩基进行统计，得到目标建筑物的各承载桩基，并标记为各目标承载桩基。

步骤二、桩基整体结构变化程度分析：对各目标承载桩基的沉降程度和倾斜程度进行监测，由此分析计算各目标承载桩基的整体结构变化程度指数，记为。步骤三、目标承载桩基的破损程度分析：对各目标承载桩基进行结构分割，得到并对各目标承载桩基的关联地表结构和地下结构进行检测，由此分析计算各目标承载桩基的破损程度系数，记为。步骤四、桩基承载削减程度分析：对各目标承载桩基的相关环境数据进行收集，由此分析得到各目标承载桩基的承载削减系数，记为/>。步骤五、桩基整体危险程度分析：依据各目标承载桩基的整体结构变化程度指数、破损程度系数和承载削减系数，由此分析得到各目标承载桩基整体的危险程度系数，记为/>。步骤六、桩基综合安全反馈：依据各目标承载桩基整体的危险程度系数，进而筛分风险承载桩基进行反馈提示。

作为进一步的方法，所述对各目标承载桩基的沉降程度进行监测，具体步骤为：以水平面为参照平面，进而提取各目标承载桩基所属预设沉降观测点与参照平面之间的高度差。从桩基数据平台中提取各目标承载桩基所属沉降观测点与参照平面之间的初始高度差，进而计算出各目标承载桩基的沉降系数，具体计算公式为：，其中/>表示为第/>个目标承载桩基的沉降系数，/>表示为设定的桩基允许沉降高度差，/>表示为第/>个目标承载桩基所属预设沉降观测点与参照平面之间的高度差，/>表示为第/>个目标承载桩基所属沉降观测点与参照平面之间的初始高度差，/>表示为各目标承载桩基的编号，/>，/>表示为目标承载桩基的总数。

作为进一步的方法，所述对各目标承载桩基的倾斜程度进行监测，具体步骤为：对各目标承载桩基进行扫描，进而构建各目标承载桩基的中心线，并向参照平面进行延伸，得到各目标承载桩基的中心线与参照平面之间形成的最小夹角，记为各目标承载桩基的参照倾斜角，并提取各目标承载桩基的参照倾斜角度。从桩基数据平台中提取各目标承载桩基与水平面的初始倾斜角度，进而计算出各目标承载桩基的倾斜角度系数，具体计算公式为：/>，其中/>表示为第/>个目标承载桩基的倾斜角度系数，/>表示为设定的桩基允许倾斜角度，/>表示为第/>个目标承载桩基与水平面的初始倾斜角度，/>表示为设定的修正因子。

作为进一步的方法，所述各目标承载桩基的整体结构变化程度指数，具体计算公式为：，其中/>表示为自然常数，/>和/>分别表示为设定的沉降高度和倾斜角度的权重占比值。

作为进一步的方法，所述对各目标承载桩基的关联地表结构和地下结构进行检测，具体步骤为：对各目标承载桩基的关联地表结构进行表观图像扫描，得到各目标承载桩基的关联地表结构的表观图像，并通过像素定位至各条裂缝位置，由此提取并统计各目标承载桩基的关联地表结构所属裂缝数以及各条裂缝的长度和最大宽度，进而计算各目标承载桩基的关联地表结构破坏程度指数，其计算公式为：，其中/>表示为第/>个目标承载桩基的关联地表结构破坏程度指数，/>表示为第/>个目标承载桩基的第个裂缝的长度，/>表示为设定的裂缝单位长度对应的损坏因子，/>表示为第/>个目标承载桩基的第/>个裂缝的最大宽度，/>表示为设定的裂缝单位宽度对应的损坏因子，/>表示为第/>个目标承载桩基上的裂缝数，/>表示为设定的目标承载桩基上允许裂缝数，、/>和/>分别表示为设定的裂缝长度、裂缝宽度和裂缝数的所占权重，/>表示为各裂缝的编号，/>。通过地质雷达对各目标承载桩基的地下结构进行勘测，进而获取各目标承载桩基的地下结构所属反射信号的间隔时长与雷达波振幅，从桩基数据平台中调取承载桩基反射信号的反射时长范围与雷达波振幅范围，并分别提取范围中间值，依次作为目标承载桩基的地下结构所属参照适配反射时长与雷达波参照适配振幅值，由此计算出各目标承载桩基的地下结构破坏程度指数，其计算公式为：,其中/>表示为第/>个目标承载桩基的地下桩基破损程度指数，/>表示为第/>个目标承载桩基的反射时长，/>表示为目标承载桩基的参照反射时长，/>表示为设定的目标承载桩基允许偏差反射时长，/>示为第/>个目标承载桩基的雷达波振幅，/>表示为目标承载桩基的参照雷达波振幅，表示为设定的目标承载桩基允许偏差雷达波振幅，/>和/>分别表示为设定的信号反射时长和雷达波振幅所占的权重。作为进一步的方法，所述各目标承载桩基的破损程度系数，其计算公式为：/>，其中/>和/>分别表示为设定的关联地表结构和地下结构破坏程度所属权重。

作为进一步的方法，所述各目标承载桩基的承载削减系数，其具体分析过程为：获取各目标承载桩基的投入使用时长，并对各目标承载桩基所处环境的土壤酸性和地下水溶解盐浓度进行监测，进而获取各目标承载桩基所处环境的土壤酸碱度和地下水溶解盐浓度，依据桩基数据平台中存储的桩基所属各投运使用时长区间对应的可承受土壤酸碱度以及可承受地下水溶解盐浓度，从中筛分各目标承载桩基对应的可承受土壤酸碱度以及可承受地下水溶解盐浓度，进而计算各目标承载桩基的承载削减系数，其计算公式为：，其中/>表示为第/>个目标承载桩基所处环境的土壤酸碱度，/>表示为第/>个目标承载桩基所处环境的地下水溶解盐浓度，表示为第/>个目标承载桩基可承受土壤酸碱度，/>表示为第/>个目标承载桩基可承受地下水溶解盐浓度，/>和/>分别表示为设定的土壤酸碱度和地下水溶解盐浓度的桩基削减权重。作为进一步的方法，所述各目标承载桩基整体的危险程度系数，其计算公式为：，其中/>、/>和/>分别表示为设定的桩基的结构变化、桩基的破损程度和桩基的承载力削减的所占权重。作为进一步的方法，所述筛分风险承载桩基进行反馈提示,其具体过程为：从桩基数据平台中获取目标承载桩基的危险程度阈值，将计算得到的各目标承载桩基的危险程度系数与目标承载桩基的危险程度阈值进行比较，若某目标承载桩基的危险程度系数高于危险程度阈值，则将该目标承载桩基记为风险承载桩基并进行反馈提示。

本发明第二方面提供了一种基于大数据的桩基安全监测系统，包括：目标建筑物桩基统计模块，通过超声扫描，并对目标建筑物桩基进行统计，得到目标建筑物的各承载桩基，并标记为各目标承载桩基。

桩基整体结构变化程度分析模块，对各目标承载桩基的沉降程度和倾斜程度进行监测，由此分析计算各目标承载桩基的整体结构变化程度指数。

目标承载桩基的破损程度分析模块，对各目标承载桩基进行结构分割，得到并对各目标承载桩基的关联地表结构和地下结构进行检测，由此分析计算各目标承载桩基的破损程度系数。

桩基承载削减程度分析模块，对各目标承载桩基的相关环境数据进行收集，由此分析得到各目标承载桩基的承载削减系数。桩基整体危险程度分析模块，依据各目标承载桩基的结构变化程度指数、破损程度系数和承载削减系数，由此分析得到各目标承载桩基整体的危险程度系数。

桩基综合安全反馈模块：依据各目标承载桩基整体的危险程度系数，进而筛分风险承载桩基进行反馈提示。

桩基数据平台：用于存储各目标承载桩基所属沉降观测点与参照平面之间的初始高度差，存储各目标承载桩基与水平面的初始倾斜角度，存储承载桩基反射信号的反射时长范围与雷达波振幅范围，并存储桩基所属各投运使用时长区间对应的可承受土壤酸碱度以及可承受地下水溶解盐浓度。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

（1）本发明通过提供一种基于大数据的桩基安全监测方法及系统，利用大数据技术收集承载桩基相关数据并进行数据处理，对承载桩基的安全性能进行实时监测预警，通过多源数据的整合和分析，能够提供更准确的监测结果，基于大数据的监测方式能够预测桩基的变化趋势和潜在风险，提前采取相应的措施，避免事故的发生，减少了传统监测方法中人力和物力资源的消耗，可以进行远程监测和实时监测，降低了监测成本，并提高了监测效率。

（2）本发明通过对各目标承载桩基的沉降程度和倾斜程度进行监测，由于桩基是建筑物的底层结构，桩基的位置变化会导致建筑物的不平衡和不稳定，通过对桩基的沉降程度和倾斜程度进行监测，有助于了解桩基的位置变化情况，对建筑物的结构稳定作出预测，有效避免整个建筑结构因荷载分布不均匀导致开裂、变形和倒塌现象的发生，并能及时做出修补措施，延长桩基工程寿命。

（3）本发明通过对各目标承载桩基的破损程度进行监测，将桩基结构拆分关联地表结构和地下结构，针对不同结构采用不同的监测手段，提高监测结果的准确性，由于桩基是承受建筑物或结构荷载的关键组成部分，桩基的完整性与其承载能力密切相关，监测桩基的完整程度可以有效地对桩基的质量进行评估，使桩基可以更好地承担设计荷载，保证结构的稳定性和正常使用。（4）本发明通过对各目标承载桩基的相关环境数据进行收集，侧面评估桩基的质量，由于恶劣地质环境因素会对桩基的稳定性、强度和耐久性产生不利影响，本发明通过对相关环境数据的监测可以及时发现地质环境因素对桩基的影响，以便及时做出补救举措，降低土壤对桩基产生的进一步腐蚀性影响，进而提高桩基的强度和耐久性。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的方法步骤流程示意图。图2为本发明的系统结构连接示意图。

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。

参照图1所示，本发明第一方面提供了一种基于大数据的桩基安全监测方法，包括：步骤一、目标建筑物桩基统计：通过超声扫描，并对目标建筑物桩基进行统计，得到目标建筑物的各承载桩基，并标记为各目标承载桩基。

需要解释的是，超声扫描用到的装置包括超声发射器和超声探头，利用超声波的传播和反射特性进行成像，超声波由超声发射器产生，通过对桩基所属区域进行扫描，由超声探头接收反射回来的信号，进而定位桩基所处的位置。

步骤二、桩基整体结构变化程度分析：对各目标承载桩基的沉降程度和倾斜程度进行监测，由此分析计算各目标承载桩基的整体结构变化程度指数。

具体的，所述对各目标承载桩基的沉降程度进行监测，具体步骤为：以水平面为参照平面，进而提取各目标承载桩基所属预设沉降观测点与参照平面之间的高度差。

从桩基数据平台中提取各目标承载桩基所属沉降观测点与参照平面之间的初始高度差，进而计算出各目标承载桩基的沉降系数，具体计算公式为：，其中/>表示为第/>个目标承载桩基的沉降系数，表示为设定的桩基允许沉降高度差，/>表示为第/>个目标承载桩基所属预设沉降观测点与参照平面之间的高度差，/>表示为第/>个目标承载桩基所属沉降观测点与参照平面之间的初始高度差，/>表示为各目标承载桩基的编号，/>，/>表示为目标承载桩基的总数。进一步的，所述对各目标承载桩基的倾斜程度进行监测，具体步骤为：对各目标承载桩基进行扫描，进而构建各目标承载桩基的中心线，并向参照平面进行延伸，得到各目标承载桩基的中心线与参照平面之间形成的最小夹角，记为各目标承载桩基的参照倾斜角，并提取各目标承载桩基的参照倾斜角度/>。从桩基数据平台中提取各目标承载桩基与水平面的初始倾斜角度，进而计算出各目标承载桩基的倾斜角度系数，具体计算公式为：，其中/>表示为第/>个目标承载桩基的倾斜角度系数，表示为设定的桩基允许倾斜角度，/>表示为第/>个目标承载桩基与水平面的初始倾斜角度，/>表示为设定的修正因子。进一步的，所述各目标承载桩基的整体结构变化程度指数，具体计算公式为：/>，其中/>表示为自然常数，/>和/>分别表示为设定的沉降高度和倾斜角度的权重占比值。在一个具体的实施例中，通过对各目标承载桩基的沉降程度和倾斜程度进行监测，由于桩基是建筑物的底层结构，桩基的位置变化会导致建筑物的不平衡和不稳定，通过对桩基的沉降程度和倾斜程度进行监测了解桩基的位置变化情况，对建筑物的结构稳定作出预测，有效避免整个建筑结构因荷载分布不均匀导致开裂、变形和倒塌现象的发生，并能及时做出修补措施，延长工程寿命。

需要解释的是，上述通过三维扫描仪对目标承载桩基进行扫描，得到目标承载桩基的三维模型，进而构建目标承载桩基的中心线，中心线与平面的最小角度、桩基允许倾斜角度和初始倾斜角度的取值范围为。步骤三、目标承载桩基的破损程度分析：对各目标承载桩基进行结构分割，得到并对各目标承载桩基的关联地表结构和地下结构进行检测，由此分析计算各目标承载桩基的破损程度系数。

具体的，所述对各目标承载桩基的关联地表结构和地下结构进行检测，具体步骤为：对各目标承载桩基的关联地表结构进行表观图像扫描，得到各目标承载桩基的关联地表结构的表观图像，并通过像素定位至各条裂缝位置，由此提取并统计各目标承载桩基的关联地表结构所属裂缝数以及各条裂缝的长度和最大宽度，进而计算各目标承载桩基的关联地表结构破坏程度指数，其计算公式为：，其中/>表示为第/>个目标承载桩基的关联地表结构破坏程度指数，/>表示为第/>个目标承载桩基的第个裂缝的长度，/>表示为设定的裂缝单位长度对应的损坏因子，/>表示为第/>个目标承载桩基的第/>个裂缝的最大宽度，/>表示为设定的裂缝单位宽度对应的损坏因子，/>表示为第/>个目标承载桩基上的裂缝数，/>表示为设定的目标承载桩基上允许裂缝数，、/>和/>分别表示为设定的裂缝长度、裂缝宽度和裂缝数的所占权重，/>表示为各裂缝的编号，/>。通过地质雷达对各目标承载桩基的地下结构进行勘测，进而获取各目标承载桩基的地下结构所属反射信号的间隔时长与雷达波振幅，从桩基数据平台中调取承载桩基反射信号的反射时长范围与雷达波振幅范围，并分别提取范围中间值，依次作为目标承载桩基的地下结构所属参照适配反射时长与雷达波参照适配振幅值，由此计算出各目标承载桩基的地下结构破坏程度指数，其计算公式为：,其中/>表示为第/>个目标承载桩基的地下桩基破损程度指数，/>表示为第/>个目标承载桩基的反射时长，/>表示为目标承载桩基的参照反射时长，/>表示为设定的目标承载桩基允许偏差反射时长，/>表示为第/>个目标承载桩基的雷达波振幅，/>表示为目标承载桩基的参照雷达波振幅，/>表示为设定的目标承载桩基允许偏差雷达波振幅，/>和/>分别表示为设定的信号反射时长和雷达波振幅所占的权重。需要解释的是，上述目标承载桩基的关联地表结构进行表观图像扫描可通过二维扫描仪实现，桩基地下结构完整性勘测通过地质雷达实现，地质雷达工作时会发射高频电磁脉冲信号进入地下介质，并在不同介质的界面上反射或散射，地质雷达的接收器会接收到这些反射或散射的信号，通过解析雷达波的振幅和反射时长的差异判断桩基的完整性。

进一步的，所述各目标承载桩基的破损程度系数，其计算公式为：，其中/>和/>分别表示为设定的关联地表结构和地下结构破坏程度所属权重。在一个具体的实施例中，通过对各目标承载桩基的破损程度进行监测，将桩基结构拆分关联地表结构和地下结构，针对不同结构采用不同的监测手段，提高监测结果的准确性，由于桩基是承受建筑物或结构荷载的关键组成部分，桩基的完整性与其承载能力密切相关，监测桩基的完整程度可以有效地对桩基的质量进行评估，使桩基可以更好地承担设计荷载，保证结构的稳定性和正常使用。

步骤四、桩基承载削减程度分析：对各目标承载桩基的相关环境数据进行收集，由此分析得到各目标承载桩基的承载削减系数。

具体的，所述各目标承载桩基的承载削减系数，其具体分析过程为：获取各目标承载桩基的投入使用时长，并对各目标承载桩基所处环境的土壤酸性和地下水溶解盐浓度进行监测，进而获取各目标承载桩基所处环境的土壤碱度和地下水溶解盐浓度，依据桩基数据平台中存储的桩基所属各投运使用时长区间对应的可承受土壤酸碱度以及可承受地下水溶解盐浓度，从中筛分各目标承载桩基对应的可承受土壤酸碱度以及可承受地下水溶解盐浓度，进而计算各目标承载桩基的承载削减系数，其计算公式为：，其中/>表示为第/>个目标承载桩基所处环境的土壤酸碱度，/>表示为第/>个目标承载桩基所处环境的地下水溶解盐浓度，/>表示为第/>个目标承载桩基可承受土壤酸碱度，/>表示为第/>个目标承载桩基可承受地下水溶解盐浓度，/>和/>分别表示为设定的土壤酸碱度和地下水溶解盐浓度的桩基削减权重。需要解释的是，土壤酸碱度可通过酸碱度计对土壤的酸性程度进行精确测量，地下水溶解盐浓度可通过电导率仪进行测量，利用盐浓度与导电性的关系判断地下水溶解盐浓度。在一个具体的实施例中，通过对各目标承载桩基的相关环境数据进行收集，侧面评估桩基的质量，由于恶劣地质环境因素会对桩基的稳定性、强度和耐久性产生不利影响，对桩基的结构造成破坏，加速桩基的老化，对相关环境数据的监测可以及时发现地质环境因素对桩基的影响，以便及时做出补救举措，降低土壤的腐蚀性，进而提高桩基的强度和耐久性。步骤五、桩基整体危险程度分析：依据各目标承载桩基的整体结构变化程度指数、破损程度系数和承载削减系数，由此分析得到各目标承载桩基整体的危险程度系数。具体的，所述各目标承载桩基整体的危险程度系数，其计算公式为：，其中/>、/>和/>分别表示为设定的桩基的结构变化、桩基的破损程度和桩基的承载力削减的所占权重。

步骤六、桩基综合安全反馈：依据各目标承载桩基整体的危险程度系数，进而筛分风险承载桩基进行反馈提示。

具体的，所述筛分风险承载桩基进行反馈提示,其具体过程为：从桩基数据平台中获取目标承载桩基的危险程度阈值，将计算得到的各目标承载桩基的危险程度系数与目标承载桩基的危险程度阈值进行比较，若某目标承载桩基的危险程度系数高于危险程度阈值，则将该目标承载桩基记为风险承载桩基并进行反馈提示，统计风险承载桩基的编号传输至相关管理人员的移动接受端，便捷了人员管理，提高了对风险承载桩基进行管控的及时性。

参照图2所示，本发明第二方面提供了一种基于大数据的桩基安全监测系统，包括：目标建筑物桩基统计模块、桩基整体结构变化程度分析模块、目标承载桩基的破损程度分析模块、桩基承载削减程度分析模块、桩基整体危险程度分析模块、桩基综合安全反馈模块和桩基数据平台。

所述目标建筑物桩基统计模块分别与桩基整体结构变化程度分析模块、目标承载桩基的破损程度分析模块和桩基承载削减程度分析模块相连接，桩基整体结构变化程度分析模块、目标承载桩基的破损程度分析模块和桩基承载削减程度分析模块与桩基整体危险程度分析模块相连接，桩基整体危险程度分析模块与桩基综合安全反馈模块相连接，桩基数据平台分别与桩基整体结构变化程度分析模块、目标承载桩基的破损程度分析模块和桩基承载削减程度分析模块相连接。

所述目标建筑物桩基统计模块用于通过超声扫描，并对目标建筑物桩基进行统计，得到目标建筑物的各承载桩基，并标记为各目标承载桩基；

所述桩基整体结构变化程度分析模块用于对各目标承载桩基的沉降程度和倾斜程度进行监测，由此分析计算各目标承载桩基的整体结构变化程度指数。

所述目标承载桩基的破损程度分析模块用于对各目标承载桩基进行结构分割，得到并对各目标承载桩基的关联地表结构和地下结构进行检测，由此分析计算各目标承载桩基的破损程度系数。

所述桩基承载削减程度分析模块用于对各目标承载桩基的相关环境数据进行收集，由此分析得到各目标承载桩基的承载削减系数。

所述桩基整体危险程度分析模块用于依据各目标承载桩基的结构变化程度指数、破损程度系数和承载削减系数，由此分析得到各目标承载桩基整体的危险程度系数。

所述桩基综合安全反馈模块用于依据各目标承载桩基整体的危险程度系数，进而筛分风险承载桩基进行反馈提示。

所述桩基数据平台用于存储各目标承载桩基所属沉降观测点与参照平面之间的初始高度差，存储各目标承载桩基与水平面的初始倾斜角度，存储承载桩基反射信号的反射时长范围与雷达波振幅范围，并存储桩基所属各投运使用时长区间对应的可承受土壤酸碱度以及可承受地下水溶解盐浓度。

本发明通过提供一种基于大数据的桩基安全监测方法及系统，利用大数据技术收集承载桩基相关数据并进行数据处理，对承载桩基的安全性能进行实时监测预警，大数据技术能够对数据进行实时收集，并快速地进行分析和提取有用信息，通过多源数据的整合和分析，提供更准确的监测结果，基于大数据的监测方式能够预测桩基的变化趋势和潜在风险，提前采取相应的措施，避免事故的发生，减少了传统监测方法中人力和物力资源的消耗，可以进行远程监测和实时监测，降低了监测成本，提高了监测效率。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于大数据的桩基安全监测方法，其特征在于，包括：

步骤一、目标建筑物桩基统计：通过超声扫描，并对目标建筑物桩基进行统计，得到目标建筑物的各承载桩基，并标记为各目标承载桩基；

步骤二、桩基整体结构变化程度分析：对各目标承载桩基的沉降程度和倾斜程度进行监测，由此分析计算各目标承载桩基的整体结构变化程度指数，记为α_i；

步骤三、目标承载桩基的破损程度分析：对各目标承载桩基进行结构分割，得到并对各目标承载桩基的关联地表结构和地下结构进行检测，由此分析计算各目标承载桩基的破损程度系数，记为β_i；

步骤四、桩基承载削减程度分析：对各目标承载桩基的相关环境数据进行收集，由此分析得到各目标承载桩基的承载削减系数，记为γ_i；

步骤五、桩基整体危险程度分析：依据各目标承载桩基的整体结构变化程度指数、破损程度系数和承载削减系数，由此分析得到各目标承载桩基整体的危险程度系数，记为χ_i；

步骤六、桩基综合安全反馈：依据各目标承载桩基整体的危险程度系数，进而筛分风险承载桩基进行反馈提示；

所述各目标承载桩基整体的危险程度系数，其计算公式为：

其中/>和/>分别表示为设定的桩基的结构变化、桩基的破损程度和桩基的承载力削减的所占权重。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的桩基安全监测方法，其特征在于：所述对各目标承载桩基的沉降程度进行监测，具体步骤为：

以水平面为参照平面，进而提取各目标承载桩基所属预设沉降观测点与参照平面之间的高度差；

从桩基数据平台中提取各目标承载桩基所属沉降观测点与参照平面之间的初始高度差，进而计算出各目标承载桩基的沉降系数，具体计算公式为：其中δ_i表示为第i个目标承载桩基的沉降系数，ΔH表示为设定的桩基允许沉降高度差，H_i表示为第i个目标承载桩基所属预设沉降观测点与参照平面之间的高度差，H_i初表示为第i个目标承载桩基所属沉降观测点与参照平面之间的初始高度差，i表示为各目标承载桩基的编号，i＝1,2,3,...,n，n表示为目标承载桩基的总数。

3.根据权利要求2所述的一种基于大数据的桩基安全监测方法，其特征在于：所述对各目标承载桩基的倾斜程度进行监测，具体步骤为：

对各目标承载桩基进行扫描，进而构建各目标承载桩基的中心线，并向参照平面进行延伸，得到各目标承载桩基的中心线与参照平面之间形成的最小夹角，记为各目标承载桩基的参照倾斜角，并提取各目标承载桩基的参照倾斜角度θ_i；

从桩基数据平台中提取各目标承载桩基与水平面的初始倾斜角度，进而计算出各目标承载桩基的倾斜角度系数，具体计算公式为：其中ε_i表示为第i个目标承载桩基的倾斜角度系数，Δθ表示为设定的桩基允许倾斜角度，θ_i ^初表示为第i个目标承载桩基与水平面的初始倾斜角度，k表示为设定的修正因子。

4.根据权利要求3所述的一种基于大数据的桩基安全监测方法，其特征在于：所述各目标承载桩基的整体结构变化程度指数，具体计算公式为：其中e表示为自然常数，ζ₁和ζ₂分别表示为设定的沉降高度和倾斜角度的权重占比值。

5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的桩基安全监测方法，其特征在于：所述对各目标承载桩基的关联地表结构和地下结构进行检测，具体步骤为：

对各目标承载桩基的关联地表结构进行表观图像扫描，得到各目标承载桩基的关联地表结构的表观图像，并通过像素定位至各条裂缝位置，由此提取并统计各目标承载桩基的关联地表结构所属裂缝数以及各条裂缝的长度和最大宽度，进而计算各目标承载桩基的关联地表结构破坏程度指数，其计算公式为其中φ_i表示为第i个目标承载桩基的关联地表结构破坏程度指数，L_ij表示为第i个目标承载桩基的第j个裂缝的长度，τ_长表示为设定的裂缝单位长度对应的损坏因子，D_ij表示为第i个目标承载桩基的第j个裂缝的最大宽度，τ_宽表示为设定的裂缝单位宽度对应的损坏因子，N_i表示为第i个目标承载桩基上的裂缝数，ΔN表示为设定的目标承载桩基上允许裂缝数，ψ₁、ψ₂和ψ₃分别表示为设定的裂缝长度、裂缝宽度和裂缝数的所占权重，j表示为各裂缝的编号，j＝1,2,3,...,r；

通过地质雷达对各目标承载桩基的地下结构进行勘测，进而获取各目标承载桩基的地下结构所属反射信号的间隔时长与雷达波振幅，从桩基数据平台中调取承载桩基反射信号的反射时长范围与雷达波振幅范围，并分别提取范围中间值，依次作为目标承载桩基的地下结构所属参照适配反射时长与雷达波参照适配振幅值，由此计算出各目标承载桩基的地下结构破坏程度指数，其计算公式为：其中/>表示为第i个目标承载桩基的地下桩基破损程度指数，d_i表示为第i个目标承载桩基的反射时长，d_初表示为目标承载桩基的参照反射时长，Δd表示为设定的目标承载桩基允许偏差反射时长，B_i表示为第i个目标承载桩基的雷达波振幅，B_初表示为目标承载桩基的参照雷达波振幅，ΔB表示为设定的目标承载桩基允许偏差雷达波振幅，ξ₁和ξ₂分别表示为设定的信号反射时长和雷达波振幅所占的权重。

6.根据权利要求5所述的一种基于大数据的桩基安全监测方法，其特征在于：所述各目标承载桩基的破损程度系数，其计算公式为：其中ω₁和ω₂分别表示为设定的关联地表结构和地下结构破坏程度所属权重。

7.根据权利要求1所述的一种基于大数据的桩基安全监测方法，其特征在于：所述各目标承载桩基的承载削减系数，其具体分析过程为：

获取各目标承载桩基的投入使用时长，并对各目标承载桩基所处环境的土壤酸性和地下水溶解盐浓度进行监测，进而获取各目标承载桩基所处环境的土壤酸碱度和地下水溶解盐浓度，依据桩基数据平台中存储的桩基所属各投运使用时长区间对应的可承受土壤酸碱度以及可承受地下水溶解盐浓度，从中筛分各目标承载桩基对应的可承受土壤酸碱度以及可承受地下水溶解盐浓度，进而计算各目标承载桩基的承载削减系数，其计算公式为：其中P_i表示为第i个目标承载桩基所处环境的土壤酸碱度，T_i表示为第i个目标承载桩基所处环境的地下水溶解盐浓度，P_i标表示为第i个目标承载桩基可承受土壤酸碱度，T_i标表示为第i个目标承载桩基可承受地下水溶解盐浓度，υ₁和υ₂分别表示为设定的土壤酸碱度和地下水溶解盐浓度的桩基削减权重。

8.根据权利要求1所述的一种基于大数据的桩基安全监测方法，其特征在于：所述筛分风险承载桩基进行反馈提示,其具体过程为：

从桩基数据平台中获取目标承载桩基的危险程度阈值，将计算得到的各目标承载桩基的危险程度系数与目标承载桩基的危险程度阈值进行比较，若某目标承载桩基的危险程度系数高于危险程度阈值，则将该目标承载桩基记为风险承载桩基并进行反馈提示。

9.应用如权利要求1所述基于大数据的桩基安全监测方法的监测系统，其特征在于，包括：

目标建筑物桩基统计模块，通过超声扫描，并对目标建筑物桩基进行统计，得到目标建筑物的各承载桩基，并标记为各目标承载桩基；

桩基整体结构变化程度分析模块，对各目标承载桩基的沉降程度和倾斜程度进行监测，由此分析计算各目标承载桩基的整体结构变化程度指数；

目标承载桩基的破损程度分析模块，对各目标承载桩基进行结构分割，得到并对各目标承载桩基的关联地表结构和地下结构进行检测，由此分析计算各目标承载桩基的破损程度系数；

桩基承载削减程度分析模块，对各目标承载桩基的相关环境数据进行收集，由此分析得到各目标承载桩基的承载削减系数；

桩基整体危险程度分析模块，依据各目标承载桩基的结构变化程度指数、破损程度系数和承载削减系数，由此分析得到各目标承载桩基整体的危险程度系数；

桩基综合安全反馈：依据各目标承载桩基整体的危险程度系数，进而筛分风险承载桩基进行反馈提示；

桩基数据平台：用于存储各目标承载桩基所属沉降观测点与参照平面之间的初始高度差，存储各目标承载桩基与水平面的初始倾斜角度，存储承载桩基反射信号的反射时长范围与雷达波振幅范围，并存储桩基所属各投运使用时长区间对应的可承受土壤酸碱度以及可承受地下水溶解盐浓度。