JP4389316B2 - Measurement management method during earth retaining excavation, measurement management system during earth retaining excavation, and recording medium recording a computer program for realizing the measurement management system during earth retaining excavation - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土留め掘削時の計測管理システムおよび計測管理方法に係り、特に、土留め架構の挙動を高い精度で予測することが可能な計測管理システムおよび計測管理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、立杭、地下鉄、および構造物基礎等の地下構造物を構築する場合に行われる掘削工事では、掘削に先立って土留め壁を構築することにより、掘削面の崩壊を防止すると共に、地盤沈下等による周囲への悪影響を最小限に抑制している。掘削工事が進行するにつれて、土留め壁には地盤物性値(土圧、反力係数、粘着力、摩擦角、体積重量等)に応じた変形や応力等の挙動が生ずる。しかしながら、地盤物性値にはばらつきが大きいため、予め与えられた地盤物性値に基づいて土留め壁の挙動を正確に予測することは困難である。
【0003】
これに対して、本出願人は、特開平10−331161号公報において、土留め架構の挙動の実測値から地盤物性値を推定し、その推定値を用いることにより掘削工事中の土留め壁の挙動を短時間で正確に推定することが可能な挙動予測方法を提案している。この方法では、土圧、地盤の反力係数、地盤の粘着力、地盤の摩擦角、地盤の体積重量等の地盤物性値および切梁バネ係数の各パラメータについて、所定の初期値で最大となるようなメンバーシップ関数が設定される。そして、各パラメータの値をメンバーシップ関数上で変化させながら土留め壁の挙動を計算し、土留め壁の実測された挙動に略一致したときの値を、各パラメータの確定値として用いている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、土留め架構の挙動は、地盤物性値や切梁バネ定数のみならず、土留め壁の特性(例えば断面剛性)にも大きく依存する。土留め壁の構造が複雑になると、その特性を予め正確に得ることが困難な場合が生ずる。しかしながら、上記公報に開示される挙動予測方法では、土留め壁の特性を一定とみなし、その値として所与の値を用いていた。このため、土留め壁の特性を予め正確に得ることができない場合には、土留め架構の挙動を高い精度で予測することは困難であった。
【0005】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、土留め壁の特性を予め正確に得ることが困難な場合にも、掘削工事中に土留め架構の挙動を高い精度で予測することが可能な土留め掘削時の計測管理方法および計測管理方法システムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項1に記載する如く、土留め架構を用いた掘削工事中に以後の掘削工程での前記土留め架構の挙動を予測する土留め掘削時の計測管理方法であって、前記土留め架構の挙動を表す挙動値を検出する挙動検出ステップと、前記検出された挙動値に基づいて、掘削される地盤の物性値および土留め壁の特性値を含む未知パラメータの値を推定するパラメータ推定ステップと、該推定された未知パラメータ値に基づいて、以後の掘削工程における前記土留め架構の挙動値を予測計算する挙動予測ステップと、を備え、 前記パラメータ推定ステップは、前記未知パラメータの値として夫々所与の値を用いて前記土留め架構の挙動値を計算する挙動計算ステップと、前記挙動計算ステップで計算した挙動値と前記検出された挙動値との大小関係に応じて前記未知パラメータの値を夫々所定値だけ増加または減少させたうえで前記計算ステップを実行する再計算ステップと、前記挙動計算ステップで計算した挙動値と前記検出された挙動値とが略一致した場合に、前記挙動値の計算に用いられた前記未知パラメータの値をその推定値として確定する推定値確定ステップと、を含み、前記未知パラメータの夫々について、当該未知パラメータの値の増減と前記土留め架構の挙動値の増減との対応関係を予め求めておき、前記再計算ステップでは、前記対応関係に基づいて、前記計算された挙動値が前記検出された挙動値に近づくように各未知パラメータの増減方向を決定する土留め掘削時の計測管理方法により達成される。
【0007】
請求項1記載の発明によれば、地盤の物性値に加えて土留め壁の特性値を含む未知パラメータの値を推定し、その推定値に基づいて土留め架構の挙動値を予測計算する。このため、土留め壁の特性を予め正確に得ることができない場合であっても、土留め架構の挙動を高い精度で予測することができる。なお、土留め架構の挙動値として、例えば土留め壁の変位、応力、およびモーメント、ならびに、支保工に作用する荷重等を用いることができ、また、土留め壁の特性値として、例えば土留め壁の断面剛性を用いることができる。
また、計算された挙動値と検出された挙動値との大小関係に基づいて、未知パラメータの値を増減させながら、土留め架構の挙動値を計算するので、単純な繰り返し計算処理により未知パラメータの値を推定することができる。
さらに、未知パラメータの値の増減と土留め架構の挙動値の増減との関係を示す関係表を参照して、前記計算された挙動値が前記検出された挙動値に近づくように各未知パラメータの増減方向を決定するので、未知パラメータの推定を行うための繰り返し計算を速やかに収束させることができる。
【0014】
なお、請求項2に係る発明は、請求項1に記載された方法を実行するシステムに係るものである。
【0015】
また、請求項3に記載の発明は、土留め掘削時の計測管理システムをコンピュータにより実現するためのプログラムを記録した記録媒体に係るものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施形態である土留め掘削時の計測管理システムが適用される土留め掘削工事の状況を示す概略断面図である。図1に示す土留め掘削工事では、掘削開始前に土留め壁10が構築された後、複数の掘削工程により所定深さまで掘削が行われる。なお、i番目の掘削工程により掘削される掘削層を掘削層i(i=1,2,3,・・・)で表すものとする。図1には、掘削層1の掘削が終了した状態を示している。なお、図1において、土質調査結果等に基づいて区分された土層1〜土層4を破線で示している。
【0017】
図1に示されるように、掘削層1の掘削が終了すると、土留め壁10に支保工として切梁16が設けられた後、続く掘削層2の掘削が行われる。以後、同様に、各掘削層の掘削が終了するごとに土留め壁10に切梁16が設けられた後、次の掘削層の掘削が行われる。
【0018】
土留め壁10には、傾斜計12および歪み計14が、それぞれ、深さ方向に所定間隔で複数設けられている。傾斜計12は、土留め壁10の鉛直方向からの傾斜角に応じた信号を出力する。また、歪み計14は、土留め壁10の掘削面およびその背面に対として設けられており、土留め壁10の各面に生ずる歪の大きさに応じた信号を出力する。なお、上記所定間隔は,傾斜計12および歪み計14により各掘削層iの少なくとも1箇所で傾斜角および歪みを検出できるように設定されている。
【0019】
図2は、本実施形態の計測管理システムの概略構成図である。本計測管理システムは全て掘削工事現場に設置されている。図2に示す如く、計測管理システムはコンピュータ20を備えている。コンピュータ20は、中央処理部20a、表示装置20b、および、記録媒体読み取り用ドライブ装置20cを含んでいる。コンピュータ20の中央処理部20aには、上記した傾斜計12および歪み計14が接続されている。中央処理部20aは、各掘削層の掘削が終了する毎に、傾斜計12および歪み計14の出力信号に基づいて、土留め壁10の各位置での水平変位、応力、およびモーメント(以下、土留め壁10の挙動値と総称する)を検出する。そして、以下に詳細に説明するように、検出された挙動値より、各掘削層での地盤の物性値(すなわち、土圧P,地盤の反力係数ke,地盤の粘着力C,地盤の摩擦角φ,地盤の体積重量γ)、土留め壁10の断面剛性Kw、および切梁16のバネ定数ksを推定し、その推定値に基づいて次の掘削工程後の挙動値を予測計算して表示装置20bに表示する。以下、これら地盤の物性値P,ke,C,φ,γ、土留め壁10の断面剛性Kw、および、切梁16のバネ定数ksを、未知パラメータと総称する。なお、切梁16自体のバネ定数は予め決定できるが、土留め壁10への取り付け部分の緩み等によって、切梁16の実質的なバネ定数は変化し、その値は不確定となる。切梁16のバネ定数ksは、このような取り付け部分の緩み等の不確定要素を含んだ値である。
【0020】
本実施形態の計測管理システムは、特に、土留め壁10の断面剛性を未知パラメータに含めて、その値を地盤の特性値等と共に推定する点に特徴を有している。これにより、土留め壁10の構造が複雑となってその断面剛性を正確に求めることが困難な場合や、深さに応じて断面剛性が変化するような場合にも、土留め架構の挙動を高い精度で予測することが可能となる。
【0021】
上記の機能は、コンピュータ20が所定のプログラムを実行することにより実現される。以下、本システムにおいて上記の機能を実現すべくコンピュータ20が実行するプログラムの内容について説明する。
【0022】
図3は、本実施形態においてコンピュータ20が実行するメインプログラムのフローチャートである。また、図4は、上記メインプログラムにおいて各未知パラメータの値を逆解析により求めるためのサブルーチン・プログラムのフローチャートである。なお、図3および図4にフローチャートを示すプログラムは、コンピュータ20が読み取り可能な記録媒体20d(例えば、半導体メモリ、ハードディスク、フロッピーディスク、CD−ROM、DVD−ROM等)に記録されており、コンピュータ20は記録媒体読み取り用ドライブ装置20cを介して記録媒体20dからプログラムを読み出して実行する。あるいは、プログラムをインターネット等のコンピュータネットワークを介してサーバコンピュータから中央処理部20aにダウンロードして実行することとしてもよい。
【0023】
先ず、図3を参照して、メインプログラムの内容について説明する。なお、本メインプログラムは、各掘削層の掘削工程が終了する毎に操作者がコンピュータ20への指示操作を行うことにより実行される。なお、以下の説明では、メインプログラムがある掘削層Nの掘削が終了した際に実行されたものとして説明する。メインプログラムが起動されると、先ずステップS10の処理が実行される。
【0024】
ステップS10では、傾斜計12および歪み計14の出力信号に基づいて、土留め壁10の各位置での挙動値の実測値(以下、実測挙動値Aと称す)が求められる。
【0025】
ステップS12では、実測挙動値Aが第1の管理値R1以下であるか否かが判別される。その結果、A≦R1が成立する場合は、ステップS14において、実測挙動値Aが水色で表示装置20bの画面上にプロットされる。また、ステップS12においてA≦R1が不成立であれば、次にステップS16において、実測挙動値Aが第2の管理値R2(>R1)以下であるか否かが判別される。
【0026】
なお、第1管理値R1および第2管理値R2は、土留め壁10の深さ方向の位置に応じた関数値として設定されており、上記ステップS12およびS16では、土留め壁10の各位置について、実測挙動値Aと、当該位置における第1管理値R1および第2管理値R2の値との比較が行われる。ステップS16において、A≦R2が成立する場合は、次にステップS18において実測挙動値Aが黄色でプロットされる。ステップS14またはS16の処理が終了すると、次にステップS22の処理が実行される。一方、ステップS16においてA>R2が成立する場合は、次にステップS20において実測挙動値Aが赤色でプロットされる。この場合、操作者は、掘削工事の十分な安全性を確保できないと判断して本ルーチンの実行を中止させ、土留め壁10の補強等の対策工事を行うことができる。なお、実測挙動値Aがプロットされた表示画面の例を後述する図8および図9に示している。
【0027】
ステップS22では、実測挙動値Aから、各土層における地盤の各未知パラメータの値を逆解析により推定する処理が実行される。したがって、各土層の各パラメータ値は、本メインプログラムが実行される毎に(つまり、1回の掘削工程が終了する毎に)更新されることになる。このステップS22における処理については後に詳細に説明する。
【0028】
ステップS22に続くステップS24では、公知の順方向解析手法を用いて、推定された各未知パラメータの値に基づいて、次の掘削工程(つまり掘削層i+1の掘削工程)での土留め壁10の挙動値の予測計算値(以下、計算挙動値Bと称す)が求められる。
【0029】
ステップS26では、ステップS24で得られた計算挙動値Bに基づいて、切梁16に作用する荷重(以下、切梁荷重Fと称す)の予測値が計算される。なお、土留め壁10の各挙動値と切梁荷重Fとが、本発明における「土留め架構の挙動を表す挙動値」に該当する。
【0030】
ステップS28では、ステップS24およびS26で夫々求められた計算挙動値Bおよび切梁荷重Fの予測値が表示装置20bの画面上にプロットされる。ステップS28の処理が終了すると、今回のプログラムの実行は終了する。
【0031】
次に、上記ステップS22において各未知パラメータの値を逆解析により推定する処理について説明する。図4は、ステップS18において実行されるサブルーチンのフローチャートである。図4に示すサブルーチンが起動されると、先ずステップ50の処理が実行される。
【0032】
ステップ50では、各土層について、未知パラメータである土圧P、地盤の反力係数ke、地盤の粘着力C、地盤の摩擦角φ、地盤の体積重量γ、土留め壁の剛性Kw、および、切梁バネ係数ksの夫々に対して初期値およびメンバーシップ関数が設定される。図5は、メンバーシップ関数の一例を示す。図5に示す如く、メンバーシップ関数は、各パラメータの初期値X0において最大値1.0をとり、パラメータ値が初期値X0から最小値minおよび最大値maxへ向かうにつれて次第に減少するように設定されている。すなわち、初期値X0は各土層での各未知パラメータの値として最も確からしいと考えられる値であり、メンバーシップ関数の値は、各未知パラメータの値の確からしさを、初期値を1.0として表したものとなっている。なお、図5に示す例では、メンバーシップ関数は二等辺三角形状とされているが、これに限らず、例えば正規分布関数等であってもよい。
【0033】
ステップS50に続くステップS52では、各未知パラメータの値をメンバーシップ関数上で変化させる際の変化量δが決定される。
【0034】
ステップS54では、各未知パラメータの値を初期値X0として、順解析計算により計算挙動値Bが求められる。以後、下記の如く、ステップS56以降において、各未知パラメータの値を適宜増減させながら、実測挙動値Aに概ね一致する計算挙動値Bが得られるまで繰り返して計算を行う。
【0035】
ステップS56では、実測挙動値Aが計算挙動値B以下であるか否かが判別される。その結果、A≦Bが成立する場合は、ステップS58において、計算挙動値Bが小さくなるように各未知パラメータの値を変化させる処理が実行される。一方、A≦Bが不成立である場合は、ステップS60において、計算挙動値Bが大きくなるように各未知パラメータの値を変化させる処理が実行される。
【0036】
なお、ステップS56〜S60の処理は各土層について実行され、ステップ56における比較判別処理は、各土層における実測挙動値Aおよび計算挙動値Bの積分値に基づいて行われる。例えば、実測挙動値Aおよび計算挙動値Bが土層1〜3について図6に示すように求められたとする。この場合、実測挙動値Aについては測定ポイント間を補完して変位曲線を求め、この変位曲線の各土層における積分値と、計算挙動値Bの同じ土層における積分値とを比較する。図6に例示する場合では、土層1および土層3については、変位曲線の積分値が計算挙動値Bの積分値より小さいので、ステップS56において実測挙動値Aは計算挙動値Bよりも小さいと判別され、また、土層2については、変位曲線の積分値が計算挙動値Bの積分値より大きいので、ステップS56において実測挙動値Aは計算挙動値Bよりも大きいと判別される。
【0037】
図7は、上記ステップS58およびS60において、各未知パラメータの値を変化させる際に参照されるテーブルを示す図である。例えば、土圧Pについては、その値が大きいほど、順解析により求められる計算挙動値Bは大きくなる。また、反力係数ke、粘着力C、摩擦各φ、体積重量γ、土留め壁の剛性Kw、および、切梁バネ定数ksについては、これらの値が大きいほど、順解析により求められる計算挙動値Bは小さくなる。このため、図7に示すテーブルでは、計算挙動値Bが実測挙動値Aより大きい場合には、計算挙動値Bが減少するように、土圧Pを減少させると共に反力係数ke、粘着力C、摩擦各φ、体積重量γ、土留め壁の剛性Kw、および、切梁バネ定数ksを増加させるべきであり、一方、計算挙動値Bが実測挙動値Aより小さい場合には、計算挙動値Bが増加するように、土圧Pを増加させると共に反力係数ke、粘着力C、摩擦各φ、体積重量γ、土留め壁の剛性Kw、および、切梁バネ定数ksを減少させるべきであることが示されている。
【0038】
このように、図7に示すテーブルを参照することにより、各未知パラメータの値の増減方向が決定される。また、各未知パラメータの増減量は、上記図5に示される如く、メンバーシップ関数の値が上記変化量δだけ変化するように決定される。例えば、図5において、現在の未知パラメータの値が初期値X0であり、このパラメータの値を増加させるべきと判定された場合は、この未知パラメータの値は、X1へ変化させられる。また、例えば、現在の未知パラメータの値がX2であり、この未知パラメータの値を減少させるべきと判定された場合は、この未知パラメータの値はX3へ変化させられる。
【0039】
ステップS58またはS60の処理が終了すると、次にステップS62の処理が実行される。
【0040】
ステップS62では、上記ステップS58またはS60で更新された各未知パラメータの値を用いて、土留め壁10の新たな計算挙動値Bが順方向解析により求められる。続くステップS64では、計算挙動値Bの計算が収束したか否か、すなわち、今回求められた計算挙動値Bと、前回求められた計算挙動値Bとの差が所定値以下であるか否かが判別される。その結果、計算挙動値Bの計算が収束していなければ、再びステップS56の処理が実行される。一方、計算挙動値Bの計算が収束している場合は、次にステップS66の処理が実行される。
【0041】
ステップS66では、実測挙動値Aと今回の計算挙動値Bとが概ね一致しているか否かが判別される。具体的には、例えば、実測挙動値Aと計算挙動値Bとの差|A−B|の積分値の、実測挙動値Aの積分値に対する比が所定値(例えば0.05)以下である場合に、両者は概ね一致すると判別される。ステップS66において、否定判別された場合は、未知パラメータの適正な推定値は得られなかったと判断される。この場合、ステップS50に戻り、各未知パラメータに対してメンバーシップ関数が再設定され、更にステップS52において変化量δが再設定された後、再びステップS54以降の処理が実行される。一方、ステップS66において肯定判別された場合は、次にステップS66において今回の計算値が計算挙動値Bとして確定された後、今回のサブルーチンは終了される。
【0042】
図8および図9は、表示装置20bへの表示画面の例を示す。図8は、ある掘削工程により深さ6m(図に「GL−6.00」で示される深さ)まで掘削された時点での表示画面を示し、図9はその次の掘削工程により深さ9m(図に「GL−9.00」で示す深さ)まで掘削された時点での表示画面を示している。
【0043】
図8および図9に示す如く、表示装置20bには、縦軸を土留め壁10の深さ方向として、画面左側から順に、切梁荷重F、土留め壁10の変位、応力、および、モーメントの分布がグラフ表示される。上記の如く、土留め架構の挙動値である変位、応力、およびモーメントについては、実測挙動値Aが一次管理値R1および二次管理値R2との大小関係に応じた色の○印でプロットされると共に、各計算挙動値Bが実線で表示される。また、切梁荷重F、土留め壁10の変位、および応力については、それぞれの一次管理値R1および二次管理値R2も表示される。ただし、土留め壁10の二次管理値R2には、スケールの範囲外であるため表示されておらず、また、モーメントは応力と一対一に対応するため、本実施形態ではモーメントについては管理値を設けていない。更に、土留め壁10の応力については、掘削側および背面側の双方の値が示されている。実際の画面では、例えば、計算挙動値Bは青色、また、一次管理値R1および二次管理値R2はそれぞれ黄色および赤色等のように互いに異なる色で表示される。
【0044】
図8および図9からわかるように、図8に示す計算挙動値B(つまり、深さ6mまで掘削した時点で、次の工程により深さ9mまで掘削した際の予測値)は、図9に示す実測挙動値Aによく一致している。このように、本実施形態のシステムでは、以後の掘削工程における土留め架構の挙動を高い精度で予測することが可能となっている。
【0045】
上述の如く、本実施形態の計測管理システムは、各掘削層の掘削工程の前に、土留め壁10の実測挙動値を用いて地盤の物性値や土留め壁10の断面剛性等の未知パラメータの値を推定し、その推定値に基づいて当該掘削工程後の土留め架構の挙動を予測する。そして、その予測値を工事現場に設置された表示装置20bに表示させる。このため、掘削工事の安全性が確保できない状況を未然に検知して、土留め壁10の補強等の対策工を行うことが可能となり、掘削工事をより安全に進めることができる。
【0046】
また、未知パラメータの値の推定は、実測挙動値Aと計算挙動値Bとの大小関係に応じて、各パラメータ値を増減させながら、計算挙動値Bの計算を繰り返すという簡単な処理で行われる。また、この繰り返し計算の初期値として、各パラメータの最も確からしいと考えられる値が用いられる。このため、未知パラメータの推定計算を速やかに収束させることが可能となり、土留め架構の挙動予測を短時間で行うことができる。
【0047】
上述の如く、本実施形態の計測管理システムでは、特に、土留め壁10の断面剛性Kwを未知パラメータに含めて、その値を推定している。このため、土留め壁10の構造が複雑となってその断面剛性を予め正確に求めることが困難な場合にも、土留め架構の挙動を高い精度で予測することができる。また、各土層毎に、土留め壁10の断面剛性Kwが推定されるため、断面剛性Kwが土留め壁10の深さ方向に沿って変化する場合にも、その値を適切に推定することができ、これにより、土留め架構の挙動を高い精度で予測することができる。
【0048】
なお、上記実施形態では、未知パラメータの値を推定するにあたり、各未知パラメータについてメンバーシップ関数を設定し、このメンバーシップ関数が変化量δだけ変化するように、各パラメータの値を変化させるものとした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、各未知パラメータの値を直接所定値ずつ変化させることとしてもよい。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明によれば、土留め壁の特性を予め正確に知ることができない場合であっても、土留め架構の挙動を高い精度で予測することができる。
【0050】
また、未知パラメータの値を増減させながら、土留め架構の挙動値を計算するという単純な繰り返し計算処理により未知パラメータの値を推定することができる。
【0051】
さらに、未知パラメータの値の増減と土留め架構の挙動値の増減との関係を示す関係表を参照することにより、未知パラメータの推定を行うための繰り返し計算を速やかに収束させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である土留め掘削時の計測管理システムが適用される土留め掘削工事の状況を示す概略断面図である。
【図2】本実施形態の計測管理システムの概略構成図
【図3】本実施形態においてコンピュータが実行するメインプログラムのフローチャートである。
【図4】メインプログラムにおいて各未知パラメータの値を逆解析により求めるためのサブルーチン・プログラムのフローチャートである
【図5】各未知パラメータについて設定されるメンバーシップ関数の一例を示す図である。
【図6】各掘削層について得られた実測挙動値Aおよび計算挙動値Bの一例を示す図である。
【図7】未知パラメータの推定計算において各未知パラメータの値を変化させる際に参照されるテーブルである。
【図8】ある掘削工程でのモニタ装置への表示画面の例を示す図である。
【図9】図8に示す掘削工程の次の掘削工程でのモニタ装置への表示画面の例を示す図である。
【符号の説明】
12 傾斜計
14 歪み計
20 コンピュータ
20b モニタ装置
20d 記録媒体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a measurement management system and a measurement management method during earth retaining excavation, and more particularly, to a measurement management system and a measurement management method capable of predicting the behavior of a earth retaining frame with high accuracy.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in excavation work performed when building underground structures such as vertical piles, subways, and structure foundations, the construction of earth retaining walls prior to excavation prevents the excavation surface from collapsing and The adverse effects on the surroundings due to subsidence are minimized. As excavation works proceed, the retaining wall undergoes behavior such as deformation and stress according to the ground physical properties (earth pressure, reaction force coefficient, adhesive force, friction angle, volume weight, etc.). However, since the ground physical property values vary widely, it is difficult to accurately predict the behavior of the retaining wall based on the ground physical property values given in advance.
[0003]
On the other hand, the present applicant, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-331161, estimates the ground physical property value from the measured value of the behavior of the retaining frame, and uses the estimated value to determine the retaining wall during excavation work. We have proposed a behavior prediction method that can accurately estimate behavior in a short time. In this method, the soil physical property value such as soil pressure, ground reaction force coefficient, ground adhesive force, ground friction angle, ground volume weight, etc. and the parameters of the beam spring coefficient are maximized at predetermined initial values. A membership function like this is set. Then, the behavior of the retaining wall is calculated while changing the value of each parameter on the membership function, and the value when it substantially matches the measured behavior of the retaining wall is used as the final value of each parameter. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the behavior of the earth retaining frame greatly depends not only on the ground property value and the beam spring constant but also on the characteristics of the earth retaining wall (for example, cross-sectional rigidity). When the structure of the retaining wall becomes complicated, it may be difficult to accurately obtain the characteristics in advance. However, in the behavior prediction method disclosed in the above publication, the characteristics of the retaining wall are regarded as constant, and a given value is used as the value. For this reason, when the characteristics of the retaining wall cannot be accurately obtained in advance, it is difficult to predict the behavior of the retaining frame with high accuracy.
[0005]
The present invention has been made in view of the above points, and even when it is difficult to accurately obtain the characteristics of the retaining wall in advance, the behavior of the retaining frame can be predicted with high accuracy during excavation work. It is an object of the present invention to provide a measurement management method and a measurement management method system for possible earth retaining excavation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above object is a measurement management method during earth retaining excavation for predicting the behavior of the earth retaining frame in a subsequent excavation process during excavation work using the earth retaining frame, as described in claim 1. A behavior detection step for detecting a behavior value representing the behavior of the retaining frame, and estimation of unknown parameter values including the physical property value of the excavated ground and the characteristic value of the retaining wall based on the detected behavior value And a behavior prediction step of predicting and calculating a behavior value of the retaining frame in a subsequent excavation process based on the estimated unknown parameter value, and the parameter estimation step includes the unknown parameter A behavior calculation step of calculating a behavior value of the retaining frame using a given value as a value of the behavior, a behavior value calculated in the behavior calculation step, and the detected behavior value, A recalculation step for executing the calculation step after increasing or decreasing the value of the unknown parameter by a predetermined value according to the magnitude relationship of the behavior, the behavior value calculated in the behavior calculation step, and the detected behavior value And an estimated value confirming step for confirming the value of the unknown parameter used in the calculation of the behavior value as an estimated value when each of the unknown parameters is substantially the same. The correlation between the increase / decrease and the increase / decrease in the behavior value of the earth retaining frame is obtained in advance, and in the recalculation step, the calculated behavior value approaches the detected behavior value based on the correspondence relationship. It is achieved by the measurement management method during braced excavation that determine the increase or decrease direction of the unknown parameters so.
[0007]
According to the first aspect of the present invention, the unknown parameter value including the characteristic value of the retaining wall is estimated in addition to the physical property value of the ground, and the behavior value of the retaining structure is predicted and calculated based on the estimated value. For this reason, even when the characteristics of the retaining wall cannot be obtained accurately in advance, the behavior of the retaining frame can be predicted with high accuracy. As the behavior value of the retaining frame, for example, the displacement, stress, and moment of the retaining wall and the load acting on the support can be used, and as the characteristic value of the retaining wall, for example, the retaining wall The cross-sectional stiffness of the wall can be used.
Also, based on the magnitude relationship between the calculated behavior value and the detected behavior value, the behavior value of the earth retaining frame is calculated while increasing / decreasing the value of the unknown parameter. The value can be estimated.
Further, referring to a relationship table showing the relationship between the increase / decrease in the value of the unknown parameter and the increase / decrease in the behavior value of the retaining frame, each unknown parameter is adjusted so that the calculated behavior value approaches the detected behavior value. Since the increase / decrease direction is determined, iterative calculation for estimating the unknown parameter can be quickly converged.
[0014]
Incidentally, the invention of
[0015]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a recording medium on which a program for realizing a measurement management system for earth retaining excavation by a computer is recorded.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a situation of earth retaining excavation work to which a measurement management system for earth retaining excavation according to an embodiment of the present invention is applied. In the earth retaining excavation work shown in FIG. 1, after the
[0017]
As shown in FIG. 1, when excavation of the excavation layer 1 is completed, after the
[0018]
The
[0019]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the measurement management system of the present embodiment. This measurement management system is all installed at the excavation site. As shown in FIG. 2, the measurement management system includes a
[0020]
The measurement management system of the present embodiment is particularly characterized in that the cross-sectional rigidity of the
[0021]
The above functions are realized by the
[0022]
FIG. 3 is a flowchart of a main program executed by the
[0023]
First, the contents of the main program will be described with reference to FIG. The main program is executed when the operator performs an instruction operation to the
[0024]
In step S10, based on the output signals of the
[0025]
In step S12, it is determined whether or not the actually measured behavior value A is equal to or less than the first management value R1. As a result, if A ≦ R1 holds, the measured behavior value A is plotted in light blue on the screen of the
[0026]
The first management value R1 and the second management value R2 are set as function values corresponding to the position of the retaining
[0027]
In step S22, a process of estimating the value of each unknown parameter of the ground in each soil layer from the actually measured behavior value A by inverse analysis is executed. Therefore, each parameter value of each soil layer is updated every time the main program is executed (that is, every time one excavation process is completed). The process in step S22 will be described in detail later.
[0028]
In step S24 following step S22, the retaining
[0029]
In step S26, based on the calculated behavior value B obtained in step S24, a predicted value of a load acting on the cut beam 16 (hereinafter referred to as a cut beam load F) is calculated. Each behavior value of the retaining
[0030]
In step S28, the calculated behavior value B and the predicted value of the beam load F obtained in steps S24 and S26 are plotted on the screen of the
[0031]
Next, the process of estimating the value of each unknown parameter by inverse analysis in step S22 will be described. FIG. 4 is a flowchart of a subroutine executed in step S18. When the subroutine shown in FIG. 4 is started, first, the process of
[0032]
In
[0033]
In step S52 following step S50, a change amount δ when changing the value of each unknown parameter on the membership function is determined.
[0034]
In step S54, the calculation behavior value B is obtained by forward analysis calculation using the value of each unknown parameter as the initial value X0. Thereafter, as described below, in step S56 and subsequent steps, the calculation is repeated until the calculated behavior value B substantially matching the measured behavior value A is obtained while appropriately increasing or decreasing the value of each unknown parameter.
[0035]
In step S56, it is determined whether or not the measured behavior value A is equal to or less than the calculated behavior value B. As a result, when A ≦ B is satisfied, in step S58, processing for changing the value of each unknown parameter is executed so that the calculated behavior value B becomes small. On the other hand, if A ≦ B is not established, in step S60, a process of changing the value of each unknown parameter is executed so that the calculated behavior value B increases.
[0036]
Note that the processing in steps S56 to S60 is executed for each soil layer, and the comparison / determination processing in step 56 is performed based on the integral value of the measured behavior value A and the calculated behavior value B in each soil layer. For example, it is assumed that the measured behavior value A and the calculated behavior value B are obtained for the soil layers 1 to 3 as shown in FIG. In this case, with respect to the actually measured behavior value A, the displacement curve is obtained by interpolating between the measurement points, and the integrated value of each displacement layer of this displacement curve is compared with the integrated value of the calculated behavior value B in the same soil layer. In the case illustrated in FIG. 6, since the integrated value of the displacement curve is smaller than the integrated value of the calculated behavior value B for the soil layer 1 and the soil layer 3, the actually measured behavior value A is smaller than the calculated behavior value B in step S56. Further, for the
[0037]
FIG. 7 is a diagram showing a table referred to when changing the value of each unknown parameter in steps S58 and S60. For example, for earth pressure P, the greater the value, the greater the calculated behavior value B determined by forward analysis. In addition, with respect to the reaction force coefficient ke, the adhesive force C, each friction φ, the volume weight γ, the retaining wall stiffness Kw, and the beam spring constant ks, the larger these values are, the greater the calculation behavior obtained by forward analysis. The value B decreases. For this reason, in the table shown in FIG. 7, when the calculated behavior value B is larger than the actually measured behavior value A, the earth pressure P is decreased and the reaction force coefficient ke and the adhesive force C are reduced so that the calculated behavior value B decreases. , Friction φ, volume weight γ, retaining wall stiffness Kw, and beam spring constant ks should be increased. On the other hand, if the calculated behavior value B is smaller than the measured behavior value A, the calculated behavior value The earth pressure P should be increased and the reaction force coefficient ke, the adhesion force C, each friction φ, the volume weight γ, the retaining wall rigidity Kw, and the beam spring constant ks should be decreased so that B increases. It is shown that there is.
[0038]
In this way, by referring to the table shown in FIG. 7, the increasing / decreasing direction of the value of each unknown parameter is determined. The increase / decrease amount of each unknown parameter is determined so that the value of the membership function changes by the change amount δ, as shown in FIG. For example, in FIG. 5, when the current unknown parameter value is the initial value X0 and it is determined that the parameter value should be increased, the unknown parameter value is changed to X1. Also, for example, when the current unknown parameter value is X2, and it is determined that the unknown parameter value should be decreased, the unknown parameter value is changed to X3.
[0039]
When the process of step S58 or S60 ends, the process of step S62 is then executed.
[0040]
In step S62, a new calculated behavior value B of the retaining
[0041]
In step S66, it is determined whether or not the actually measured behavior value A and the current calculated behavior value B substantially match. Specifically, for example, the ratio of the integrated value of the difference | A−B | between the measured behavior value A and the calculated behavior value B to the integrated value of the measured behavior value A is a predetermined value (for example, 0.05) or less. In this case, it is determined that the two are substantially the same. If a negative determination is made in step S66, it is determined that a proper estimated value of the unknown parameter has not been obtained. In this case, the process returns to step S50, the membership function is reset for each unknown parameter, and after the amount of change δ is reset in step S52, the processes in and after step S54 are executed again. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S66, the current subroutine is terminated after the current calculated value is determined as the calculated behavior value B in step S66.
[0042]
8 and 9 show examples of display screens on the
[0043]
As shown in FIGS. 8 and 9, the
[0044]
As can be seen from FIG. 8 and FIG. 9, the calculated behavior value B shown in FIG. 8 (that is, the predicted value when excavating to a depth of 9 m by the next step when excavating to a depth of 6 m) is shown in FIG. It is in good agreement with the measured behavior value A shown. Thus, in the system of this embodiment, it is possible to predict the behavior of the earth retaining frame in the subsequent excavation process with high accuracy.
[0045]
As described above, the measurement management system according to the present embodiment uses the measured behavior value of the retaining
[0046]
Further, the unknown parameter value is estimated by a simple process of repeating the calculation of the calculated behavior value B while increasing or decreasing each parameter value according to the magnitude relationship between the measured behavior value A and the calculated behavior value B. . Further, the most probable value of each parameter is used as the initial value of this iterative calculation. For this reason, the estimation calculation of the unknown parameter can be quickly converged, and the behavior of the retaining frame can be predicted in a short time.
[0047]
As described above, in the measurement management system of the present embodiment, in particular, the value is estimated by including the cross-sectional rigidity Kw of the retaining
[0048]
In the above embodiment, when estimating the value of the unknown parameter, a membership function is set for each unknown parameter, and the value of each parameter is changed so that the membership function changes by the change amount δ. did. However, the present invention is not limited to this, and the value of each unknown parameter may be directly changed by a predetermined value.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the behavior of the retaining frame can be predicted with high accuracy even when the characteristics of the retaining wall cannot be accurately known in advance.
[0050]
Further, it is possible to estimate the value of the unknown parameters while decreasing the value of the unknown parameters, a simple repetitive calculation process of calculating the behavior values of the earth retaining Frames.
[0051]
Furthermore, it is possible to quickly converge the iterative calculation for estimating the unknown parameter by referring to a relational table showing the relationship between the increase / decrease in the value of the unknown parameter and the increase / decrease in the behavior value of the retaining frame.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a situation of earth retaining excavation work to which a measurement management system for earth retaining excavation according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a measurement management system of the present embodiment. FIG. 3 is a flowchart of a main program executed by a computer in the present embodiment.
FIG. 4 is a flowchart of a subroutine program for obtaining the value of each unknown parameter by inverse analysis in the main program. FIG. 5 is a diagram showing an example of a membership function set for each unknown parameter.
FIG. 6 is a diagram showing an example of measured behavior value A and calculated behavior value B obtained for each excavated layer.
FIG. 7 is a table that is referred to when changing the value of each unknown parameter in an unknown parameter estimation calculation.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a display screen on a monitor device in a certain excavation process.
9 is a diagram showing an example of a display screen on the monitor device in the excavation process next to the excavation process shown in FIG. 8. FIG.
[Explanation of symbols]
12
Claims (3)
前記土留め架構の挙動を表す挙動値を検出する挙動検出ステップと、
前記検出された挙動値に基づいて、掘削される地盤の物性値および土留め壁の特性値を含む未知パラメータの値を推定するパラメータ推定ステップと、
該推定された未知パラメータ値に基づいて、以後の掘削工程における前記土留め架構の挙動値を予測計算する挙動予測ステップと、を備え、
前記パラメータ推定ステップは、
前記未知パラメータの値として夫々所与の値を用いて前記土留め架構の挙動値を計算する挙動計算ステップと、
前記挙動計算ステップで計算した挙動値と前記検出された挙動値との大小関係に応じて前記未知パラメータの値を夫々所定値だけ増加または減少させたうえで前記計算ステップを実行する再計算ステップと、
前記挙動計算ステップで計算した挙動値と前記検出された挙動値とが略一致した場合に、前記挙動値の計算に用いられた前記未知パラメータの値をその推定値として確定する推定値確定ステップと、を含み、
前記未知パラメータの夫々について、当該未知パラメータの値の増減と前記土留め架構の挙動値の増減との対応関係を予め求めておき、前記再計算ステップでは、前記対応関係に基づいて、前記計算された挙動値が前記検出された挙動値に近づくように各未知パラメータの増減方向を決定することを特徴とする土留め掘削時の計測管理方法。A method of measuring and managing during earth retaining excavation to predict the behavior of the earth retaining frame in a subsequent excavation process during excavation work using the earth retaining frame,
A behavior detection step of detecting a behavior value representing the behavior of the earth retaining frame;
A parameter estimation step for estimating a value of an unknown parameter including a physical property value of the excavated ground and a characteristic value of the retaining wall based on the detected behavior value;
A behavior prediction step for predicting and calculating a behavior value of the retaining frame in a subsequent excavation process based on the estimated unknown parameter value ,
The parameter estimation step includes:
A behavior calculation step of calculating a behavior value of the retaining frame using a given value as the value of the unknown parameter;
A recalculation step of executing the calculation step after increasing or decreasing the value of the unknown parameter by a predetermined value in accordance with the magnitude relationship between the behavior value calculated in the behavior calculation step and the detected behavior value; ,
An estimated value determining step for determining the value of the unknown parameter used for calculating the behavior value as an estimated value when the behavior value calculated in the behavior calculating step and the detected behavior value substantially coincide with each other; Including,
For each of the unknown parameters, a correspondence relationship between the increase / decrease in the value of the unknown parameter and the increase / decrease in the behavior value of the retaining frame is obtained in advance, and in the recalculation step, the calculation is performed based on the correspondence relationship. behavior values the detected behavior metering management methods during braced excavation characterized that you determine the increase or decrease direction of the unknown parameters so as to approach the.
前記土留め架構の挙動を表す挙動値を検出する挙動検出手段と、
前記検出された挙動値に基づいて、掘削される地盤の物性値および土留め壁の特性値を含む未知パラメータの値を推定するパラメータ推定手段と、
前記推定された未知パラメータの値に基づいて、以後の掘削工程における前記土留め架構の挙動値を予測計算する挙動予測手段と、を備え、
前記パラメータ推定手段は、
前記未知パラメータの値として夫々所与の値を用いて前記土留め架構の挙動値を計算する挙動計算手段と、
前記計算された挙動値と前記検出された挙動値との大小関係に応じて、前記未知パラメータの値を夫々所定値だけ増加または減少させたうえで前記挙動計算手段により計算を行わせる再計算手段と、
前記挙動計算手段により計算された挙動値と前記検出された挙動値とが略一致した場合に、前記挙動値の計算に用いられた前記未知パラメータの値をその推定値として確定する推定値確定手段と、を含み、
前記再計算手段は、前記未知パラメータの夫々について当該未知パラメータの値の増減と前記土留め架構の挙動値の増減との対応関係を保持しており、該対応関係に基づいて、前記計算された挙動値が前記検出された挙動値に近づくように各未知パラメータの増減方向を決定することを特徴とする土留め掘削時の計測管理システム。A measurement management system during earth retaining excavation for predicting the behavior of the earth retaining frame in a subsequent excavation process during excavation work using the earth retaining frame,
Behavior detecting means for detecting a behavior value representing the behavior of the earth retaining frame;
Parameter estimation means for estimating values of unknown parameters including physical property values of excavated ground and characteristic values of retaining walls based on the detected behavior values;
A behavior prediction means for predicting and calculating a behavior value of the earth retaining frame in a subsequent excavation process based on the estimated unknown parameter value ;
The parameter estimation means includes
Behavior calculating means for calculating a behavior value of the retaining frame using a given value as the value of the unknown parameter,
Recalculation means for performing calculation by the behavior calculation means after increasing or decreasing the value of the unknown parameter by a predetermined value in accordance with the magnitude relationship between the calculated behavior value and the detected behavior value. When,
Estimated value determining means for determining the value of the unknown parameter used for calculating the behavior value as the estimated value when the behavior value calculated by the behavior calculating means substantially matches the detected behavior value. And including
The recalculation means holds a correspondence relationship between an increase / decrease in the value of the unknown parameter and an increase / decrease in the behavior value of the retaining frame for each of the unknown parameters, and the calculation is performed based on the correspondence relationship. measurement management system at earth retaining excavation behavior value, characterized that you determine the increase or decrease direction of the unknown parameters so as to approach the detected behavior value.
前記プログラムは、
前記土留め架構の挙動を表す挙動値を検出する挙動検出手順と、
前記検出された挙動値に基づいて、掘削される地盤の物性値および前記土留め壁の特性値を含む未知パラメータの値を推定するパラメータ推定手順と、
該推定された未知パラメータ値に基づいて、以後の掘削工程における前記土留め架構の挙動値を予測計算する挙動予測手順と、をコンピュータに実行させ、
前記パラメータ推定手順は、
前記未知パラメータの夫々の値として所与の値を用いて前記土留め架構の挙動値を計算する挙動計算手順と、
前記計算された挙動値と前記検出された挙動値との大小関係に応じて前記未知パラメータの値を夫々所定値だけ増加または減少させたうえで前記計算手順を実行させる再計算手順と、
前記計算された挙動値と前記検出された挙動値との差が所定値以下である場合に、前記挙動値の計算に用いられた前記未知パラメータの値をその推定値として確定するパラメータ確定手順とを含み、
前記プログラムは前記未知パラメータの夫々について、当該未知パラメータの値の増減と前記土留め架構の挙動値の増減との対応関係をコンピュータに入力する手順を更に含み、
前記再計算手順では、前記対応関係に基づいて、前記計算された挙動値が前記検出された挙動値に近づくように各未知パラメータの増減方向を決定することを特徴とするプログラムを記録した記録媒体。A recording medium recording a program for realizing by a computer a measurement management system during earth retaining excavation for predicting the behavior of the earth retaining frame in a subsequent excavation process during excavation work using the earth retaining frame,
The program is
A behavior detection procedure for detecting a behavior value representing the behavior of the earth retaining frame;
A parameter estimation procedure for estimating values of unknown parameters including physical property values of excavated ground and characteristic values of the retaining wall based on the detected behavior values;
Based on the estimated unknown parameter value, the computer executes a behavior prediction procedure for predicting and calculating the behavior value of the retaining frame in a subsequent excavation process,
The parameter estimation procedure includes:
A behavior calculation procedure for calculating a behavior value of the retaining frame using a given value as a value of each of the unknown parameters;
A recalculation procedure for executing the calculation procedure after increasing or decreasing the value of the unknown parameter by a predetermined value according to the magnitude relationship between the calculated behavior value and the detected behavior value;
A parameter determination procedure for determining, as an estimated value, the value of the unknown parameter used for calculating the behavior value when a difference between the calculated behavior value and the detected behavior value is equal to or less than a predetermined value; Including
The program further includes, for each of the unknown parameters, a procedure for inputting a correspondence relationship between an increase / decrease in the value of the unknown parameter and an increase / decrease in the behavior value of the retaining frame to a computer,
And in the recalculation procedure, based on the correspondence relation, records the calculated behavior value was recorded program characterized that you determine the increase or decrease direction of the unknown parameters so as to approach the detected behavior value Medium.
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