基于尖点突变理论及速率比值法的基坑变形预警研究

为增加地铁基坑变形预警的可靠性和准确性,提出利用尖点突变理论和速率比值法构建基坑变形预警模型,即先利用尖点突变理论从累计变形和变形速率两方面评价不同监测对象的稳定性,当评价对象处于不稳定状态时,应立即停工,并采取相应加强措施;反之,再进一步利用速率比值法对各监测对象在不同阶段的稳定性程度进行评价,并根据状态划分,制定相应的处理措施。实例研究表明:累计变形的突变分析结果和变形速率的突变分析结果较为一致,得出各监测对象均处于稳定状态,说明基坑的稳定性较好,其施工对周边近接建筑物的影响有限。同时,速率比值法可判断各监测对象在不同时间节点处的稳定状态,进而实现基坑变形的实时预警,有效保证了基坑施工过程中的信息化施工管理,为基坑变形预警研究提供了一种新的思路。     

基于双判据联合判别的滑坡监测预警研究

为实现滑坡预警等级的准确划分,在分析预警准则的基础上,以三峡库区木鱼包滑坡为例,以累计变形判据和变形速率判据联合构建了双判据滑坡预警模型,其中,累计变形判据是在极限位移预警分析基础上,结合变形预测的发展趋势进行预警等级划分,而变形速率判据与之相似,也是在极限变形速率预警分析基础上,结合其M-K分析的发展趋势评价进行预警等级划分。实例分析结果表明:在累计变形判据的预警过程中,按极限位移判断滑坡预警等级为Ⅱ级,但通过变形预测,得出滑坡变形呈上升趋势,进而应提高一级预警,即通过累计变形判据得出滑坡预警等级为Ⅲ级;在变形速率判据的预警过程中,不同监测点的预警结果存在一定差异,预警等级间于Ⅰ～Ⅲ级,按不利原则,确定变形速率判据下的滑坡预警等级为Ⅲ级。两者分析结果一致,相互佐证了两类判据的准确性,综合确定滑坡预警等级为Ⅲ级,即滑坡目前处于中等危险,应进行较高频率监测,并做好避让措施准备,切实保证区内居民的生命财产安全。     

软土地区基坑侧位移变形预警及预测

为准确掌握软土地区基坑侧位移变形特性,构建了基坑侧位移的预警模型和预测模型,其中,预警模型先以多重分形去趋势波动分析方法构建预警判别指标,再利用Spearman秩次检验实现判别指标的变化趋势判断,进而完成预警等级划分;预测模型则以脊波神经网络为基础,通过粗集理论和试错法优化模型参数,构建出优化变形预测模型。实例研究表明:通过预警分析,得出所给实例的预警等级为2级,说明其基坑侧位移趋于不利方向发展,应加强监测频率,提高施工安全预警;同时,在变形预测方面,参数优化能有效提高脊波神经网络的预测精度和稳健性,所得预测结果的平均相对误差均<2%,具有较高预测精度,且其预测结果与预警结果一致,佐证了分析结果的准确性,可为基坑安全施工提供一定指导。     

三峡库区降雨突发型岩质顺层滑坡监测预警分析：以小岩头滑坡为例

2021年8月28日凌晨2点,三峡库区秭归县归州镇向家店村五组小岩头滑坡中部发生整体滑移,造成3户农房倒塌,供电设备损坏,交通中断,影响320人出行。小岩头为岩质顺层滑坡,从加速变形到最终破坏仅仅数小时。这种突发性强的顺层岩质滑坡的监测预警,是当前研究的热点和难点。以小岩头滑坡裂缝和降雨监测数据,结合宏观地质调查,分析了小岩头滑坡变形破坏特征及降雨对滑坡变形的影响,探讨了突发性岩质顺层滑坡监测预警方法。结果表明：地层岩性组合与斜坡结构类型为小岩头滑坡提供了良好的物质基础与地形条件;降雨为小岩头滑坡最主要的诱发因素,累计位移-时间曲线呈现暴雨阶跃特征,当一次降雨过程的雨量达到70 mm时开始出现变形;基于裂缝计累计位移和变形速率,结合降雨数据,建立了4级预警判据。研究成果可为三峡库区突发顺层岩质滑坡监测预警提供借鉴。     

岩石边坡微震监测安全预警与应用

针对锦屏一级水电站左岸边坡突出的稳定性问题,结合微震监测技术,研究了边坡预警框架、微震预警功能、多元信息融合判据,构建边坡稳定性安全预警体系,提出锦屏一级水电站左岸边坡预警思路,建立基于微震监测的边坡稳定性局部预警方法、考虑微震损伤效应的边坡稳定性整体预警方法以及多元信息融合判据的综合预警方法,形成一套独具特色的岩石高边坡稳定性综合预警系统。在此基础上,对左岸坝肩边坡出现的实际工程问题进行成功预警。结果表明,提出的综合预警方法可以较好地预测岩石边坡变形失稳风险,为锦屏一级水电站边坡施工期及运行期的安全预警提供了依据,也为类似岩质边坡工程稳定性预测研究提供了一条新的思路。     

向家坝水电站马延坡边坡滑坡预警研究

水电站大多修建在地质条件复杂的高山峡谷地区,各种高坝的兴建将不可避免地涉及工程高边坡的稳定性等工程地质问题。本文深入系统地对工程高边坡稳定性和边坡预警进行研究,分析工程高边坡稳定性、建立边坡预警模型和健康诊断体系。研究结果表明:(1)变形随时间增加而增大,随深度增加而减小。其变化规律表现为前期快速增加、中期缓慢增加和后期逐渐趋稳。(2)采用有限元强度折减法,进行了马延坡边坡稳定性分析,其治理前后稳定性系数为1.05和1.72。(3)采用施加边界位移方法,以等效塑性应变区域贯通作为判据,进行了边坡滑坡预警分析,建立了基于位移变形量和安全系数双重指标控制的边坡预警监控体系。     

基于非连续变形分析的重力坝变形预警指标

传统的确定大坝安全监控指标的方法都采用小变形和连续性假设,不能把重力坝的整体抗滑稳定与大坝变形有机地结合起来。在研究影响混凝土重力坝安全的因素和预警指标体系的基础上,引入基于块体理论的非连续变形分析,考虑坝体和坝基整体抗滑稳定,采用强度折减系数法分析了三峡大坝左岸厂房3#坝段的整体抗滑稳定性,得到了安全系数与大坝位移之间的内在联系。根据失稳判据和坝体位移与强度折减系数之间的关系曲线确定了大坝的结构性态,并估计出大坝弹性状态和承载极限状态的变形预警指标。     

基于MF-DFA法和PSO-ELM模型的基坑变形规律研究

为准确掌握基坑变形的发展趋势,实现对基坑施工的准确指导,针对基坑变形序列的非线性和复杂性,提出利用MF-DFA法和PSO-ELM模型对基坑的变形规律进行研究。首先,利用MF-DFA法对基坑变形速率序列进行多重分形特征分析,以判断基坑的变形趋势;其次,利用PSO-ELM模型对基坑累计变形序列进行预测,得到基坑变形的预测值;最后,对比两变形序列的分析结果,综合判断基坑的变形趋势。同时,采用实例检验分析思路的准确性。结果表明:MF-DFA法能有效分析基坑变形速率序列的多重分形特征, PSO-ELM模型在基坑变形预测中也具有较高的预测精度,且两者对基坑变形规律的判断的一致性较好,相互佐证了两者分析结果的准确性,为基坑变形规律研究提供了一种新的思路。     

锦屏一级水电站左岸岩质边坡预警判据初探

以边坡岩土体蠕变理论为基础,结合锦屏一级水电站边坡安全监测情况,重点分析边坡变形时效特性,将边坡变形以至于形成滑坡灾害的发展过程划为4个阶段:(1)变形启动阶段;(2)均匀蠕滑阶段;(3)变形快速发展阶段;(4)破坏趋势阶段。根据室内岩石三轴压缩蠕变试验结果,得到的岩石进入加速流变阶段的流变速率极限值为:加速初期变形速率为1.0～2.5mm/d,加速后期2.5～5.0mm/d,破坏阶段为大于5.0mm/d。目前该边坡岩体内部和外观测点的变形速率维持在0.05mm/d左右,有小幅波动,边坡处于均匀蠕滑阶段。结合岩石实验和具体监测情况,拟定了边坡变形速率阀值。在综合分析国内外引起滑坡的降雨强度临界值和坝址区的水文地质和工程地质条件的基础上,拟定降雨强度预警等级。根据边坡安全监测的具体情况,制定边坡进入加速变形-破坏阶段的综合预警判据,为锦屏一级水电站边坡施工期及运行期的安全预警提供了依据。     

牵引式滑坡降雨预警判据的模型试验研究

以河南省灵宝市麦尖窝滑坡作为试验对象,进行室内人工降雨模型试验,研究降雨作用下牵引式滑坡的变形破坏规律,并提出适用于研究区的降雨预警判据。采用含水率传感器、坡面示踪点和数码相机等仪器设备对关键部位含水率、坡面变形和裂缝发育情况进行监测、记录。试验表明在强降雨作用下,边坡表现为自下而上的渐进式牵引变形破坏。通过分析模型各关键部位的变形破坏特征和含水率监测数据,确定牵引式滑坡变形破坏过程中的关键时间节点,并将整个过程划分为变形启动、变形加速和整体破坏3个阶段。基于以上变形破坏模式,提出以滑坡坡脚、坡肩表面出现贯通裂缝时的持续累计雨量E₁(75 mm)、E₂(180 mm)分别作为麦尖窝滑坡的橙色、红色降雨预警判据。     

地震断裂带高铁大跨拱桥深基坑钢板桩围堰支护试验与监测

针对大跨度高速铁路拱桥建设对深基坑开挖施工的安全性要求,为了研究钢板桩围堰支护在大跨度高速铁路拱桥深基坑施工中的可行性,以新建徐盐高铁徐洪河特大桥工程项目为依托,通过数值模拟及现场试验监测,对深基坑钢板桩围堰支护在施工过程中的形变及受力情况进行分析。结果表明:通过有限元模拟分析,钢板桩围堰最危险受力点处于钢板桩中部、中上部及四角连接处,围堰第4道内支撑内力较其他3道内支撑大。整个施工过程中工况5为施工最不利工况。由监测结果可知,在施工过程中钢板桩单日最大位移值为2.8mm,最大累计位移值为24.0mm,均未达到预警值,施工过程中钢板桩形变稳定。钢支撑轴力受基坑周边荷载的影响明显,围堰钢支撑最大压力值为147.31kN,最大拉力值为24.95kN,未达到预警值,结构安全。研究结果可供同类型工程施工参考。     

红黏土地区深基坑变形特性的时空效应研究

为消除地下空间施工安全隐患,针对人为诱导作用下深基坑施工过程中产生的沉降变形问题,研究红黏土地区深基坑施工监测与变形特性的规律。通过在深基坑开挖和拆撑施工过程中对支护结构水平、竖向位移,深层水平位移、内支撑轴力、地下水位和孔隙水压力等进行监测,对高层建筑深基坑变形监测的工作流程、监测方法及监测数据等进行研究。结果表明:特殊的红黏土大型深基坑工程受分步和分阶段开挖作用的综合影响,基坑开挖扰动作用的范围和程度极大不同。伴随基坑开挖力度的加深,基坑坑顶水平位移、竖向沉降位移、周边建筑物沉降位移等均逐步增大,直至基坑开挖至基底后,累积变化数值将稳定于某一具体数值。基坑的开挖导致的周边土体应力释放,同时基坑底部由于上部土体的严重卸荷导致的底部土体产生隆起,致使基坑周围土体进一步向基坑应力损伤方向滑移,为加重地表沉降、水平位移及坑底隆起等不良工程问题的主要原因;孔隙水压力随基坑开挖沿深度基本呈线性变化,时间越长,孔隙水压力值越小,且稳定在某一具体区间内,这与地下水位的补给和基坑底部的土体物理力学参数的规律性变化相关。     

软土深基坑组合开敞式支护数值模拟与监测分析

以某沿海地区深基坑工程为背景,介绍了软土地区采用分级卸荷、重力挡墙和桩锚组合的开敞式基坑支护型式。通过建立三维有限元模型模拟基坑开挖过程,对比数值模拟和现场监测结果,分析了基坑支护桩水平位移和锚杆力的变化规律。结果表明:支护桩变形和锚杆力的模拟值与监测结果趋势一致,实测结果与预测值的整体偏差在15%以内,基坑工程处于安全稳定状态;三维有限元模型可以较好地考虑基坑在组合支护情况下重力挡墙和空间效应对桩锚结构受力的影响,具有较高的可信度;对于软土基坑,将重力挡墙和桩锚组合,并结合分级卸荷,改变了支护结构上的土压力分布规律,能够有效控制基坑变形,确保支护结构稳定。应用成果可以为同类工程提供参考。     

防汛防旱预警系统的设计与实现

针对水利信息化过程中防汛防旱系统的建设现状与问题,在防汛指挥系统建设的基础上,建立灵活、统一、可扩展的防汛防旱预警系统.系统总体分为数据管理,以及预警分析引擎、管理、发布等4个功能模块,对实时雨水情等实时数据进行监测预警.系统密切跟踪雨量水量等信息,利用 PUSH 技术向用户提供文字图片形式的水雨情实时信息,通过预警分析引擎对水雨情数据进行分析,实现对汛情、旱情、灾情的预警.     

基于影响因素筛选的基坑变形组合预测研究

为实现天津地区基坑变形影响因素筛选及预测,以天津6号线地铁基坑为工程实例背景,先利用数量化理论Ⅲ筛选各因素对基坑变形的影响程度,再利用多种单项优化预测模型构建出基坑变形组合预测模型,以实现基坑变形的高精度预测。实例研究表明:基坑变形的重要因素是基坑宽度、支护刚度和插入比,次要因素是基坑长度、基坑深度、典型软弱层厚度和一般软弱层厚度,而抗隆起稳定性属一般因素,且通过耦合度分析表明,抗隆起稳定性因素虽为一般因素,但其与其他因素间的耦合度较高,对基坑变形的影响不可忽略。同时,通过组合预测,不仅能进一步提高预测精度,还能提高预测结果的稳定性,所得组合预测结果的相对误差均小于2%,具有较高的预测精度,验证了该组合预测思路的有效性。     

考虑前缘桩锚支挡作用的滑坡变形预警指标研究

在考虑坡体前缘抗滑桩锚索对坡体下滑的阻挡作用的基础上,提出滑坡变形总量与变形速率预警指标。以四川岷江电化有限公司厂区西侧滑坡为例,利用强度折减法,通过FLAC数值模拟得到滑坡失稳破坏时的坡向位移,之后减去锚索所能承受的最大变形量,拟定滑坡坡表变形总量预警阈值,并且根据前人统计研究得到的一般性滑坡变形速率与滑坡实际监测资料分析,拟定滑坡坡表变形速率预警阈值。计算结果表明:监测点JC01坡表变形总量蓝色、黄色、橙色与红色预警阈值分别为0.00 cm、38.84 cm、58.26 cm、77.68 cm;监测点JC02坡表变形总量蓝色、黄色、橙色与红色预警阈值分别为0.00 cm、63.00 cm、94.51 cm、126.01 cm;监测点JC03坡表变形总量蓝色、黄色、橙色与红色预警阈值分别为0.00 cm、46.84 cm、70.26 cm、93.68 cm;滑坡的坡表变形速率蓝色、黄色、橙色与红色预警阈值分别为0.00 mm/d、0.11 mm/d、1.61 mm/d、10.00 mm/d。研究结果为四川岷江电化有限公司厂区西侧滑坡预警阈值的拟定提供了相关参考与依据。     

佛山新城CBD项目基坑桩锚支护监测分析

桩锚支护相对其他支护形式具有控制土体变形能力强、施工方便、支护空间小,本文以佛山新城CBD项目基坑为实例,结合监测数据对桩锚支护深基坑变形超预警值的原因进行分析并提出相应的处理建议,同时对整个基坑安全进行评价,从而为以后类似的基坑工程提供参考和借鉴。     

上海某深基坑开挖变形及对环境影响监测研究

结合大量现场实测数据,通过对基坑开挖过程中围护墙体测斜、周边地表沉降以及围护墙顶变形进行了监测。监测结果显示:在开挖过程中围护墙体的整体变形形状呈中间大、两头小,随着基坑开挖深度的不断增加,围护墙体变形不断增大,且变形呈现持续、缓慢的变化态势;周边地表沉降监测点累计垂直变化基本呈现下沉,虽然有部分地表沉降监测点有累计下沉量超出报警值范围而报警的情况发生,但从地表沉降监测点的沉降变化曲线看,沉降呈现持续、缓慢的变化态势,未见突变情况发生,沉降变化曲线较平稳;围护墙顶垂直方向沉降呈现持续、缓慢的变化态势,沉降变化曲线较平稳,水平方向围护墙顶监测点的累计平面位移基本呈现向基坑内侧位移,且各监测点水平位移变化范围在0~+9 mm之间。结论对在密集建筑群中软土地基上基坑设计和开挖具有一定的实用价值和借鉴意义。