一种基于地下水位的深基坑安全评估方法及系统与流程

本发明涉及基坑工程，具体是涉及一种基于地下水位的深基坑安全评估方法及系统。

背景技术：

1、基坑监测是基坑开挖、地下结构施工阶段安全防范的必要和重要重要手段。监测的对象主要有支护结构、基坑及周围岩土体、地下水、周边环境中的保护对象，包括周边建筑、管线、轨道交通、铁路及重要道路等。基坑的安全事故通常是发生持续时间短、破坏性大、财产损失大，同时地下空间属不可再生资源一旦发生重大事故，往往导致重新选址、重新规划线路等重大方案变更。

2、因此，很多种基坑安全评估、预警的方法应运而生，如：有基于支护结构轴力、位移，土体水平位、沉降等其中一项或者多项监测数据进行评估预警的方法。目前的评估预警方法主要分为两大类，一类是基于监测数据和监测规范所要求的限值间的关系进行评估、预警；一类是基于监测到的位移数据进行数值计算反演分析得到新的土体物理参数，然后对支护结构进行计算评估、预警。第一类方法简单直观，但由于土体材料性能的非均质、各向异性、离散性特点，导致预警准确性较低。第二类方法通过反演计算分析得到，准确性较高，但理论性和专业性强且计算复杂，很难做到时时预警。事实上基坑工程的事故绝大多数不是因为支护结构的设计强度不足导致的，而是由于地下水实际控制情况与设计工况不符导致的。

技术实现思路

1、发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种可靠的、可以实时预警的基于地下水位的深基坑安全评估方法及系统。

2、技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种基于地下水位的深基坑安全评估方法，包括以下步骤：

3、(1)确定基坑施工工序过程中地下水位与安全系数之间关系的响应面方程；

4、(2)实时获取基坑施工工序过程中的地下水位；

5、(3)根据响应面方程对获取的地下水位进行计算，得到安全系数；

6、(4)对计算得到的安全系数进行蒙特卡洛可靠度计算，获得可靠度指标，根据可靠度指标得到深基坑的安全评估结果。

7、进一步的，所述响应面方程中的地下水位包括基坑坑内的地下水位和基坑坑外的地下水位。

8、进一步的，所述步骤(1)包括确定基坑支护监测部位，并确定基坑支护监测部位的预警点的数量及位置，基于岩土数值分析软件建立基坑施工工序过程中预警点关于地下水位的安全系数计算模型。

9、进一步的，所述步骤(1)包括利用软件design expert设计响应面实验设计组，通过design expert软件，生成具有统计意义的多组地下水位数据，并将生成的数据通过安全系数计算模型计算得到对应的安全系数。

10、进一步的，将地下水位数据及计算得到的安全系数通过design expert软件进行公式拟合，得到基坑施工工序过程中地下水位与安全系数之间关系的响应面方程。

11、进一步的，响应面方程为r＝f(x1)+f(x2)；其中r为安全系数，x1为基坑坑内的地下水位，x2为基坑坑外的地下水位。

12、进一步的，所述步骤(4)中对计算得到的安全系数进行蒙特卡洛可靠度计算，得到失效概率值，将失效概率值转换成可靠度指标。

13、本发明还采用一种基于地下水位的深基坑安全评估系统，包括：

14、公式确定模块，用于确定基坑施工工序过程中地下水位与安全系数之间关系的响应面方程；

15、数据采集模块，用于实时获取基坑施工工序过程中的地下水位；

16、计算模块，用于根据响应面方程对获取的地下水位进行计算，得到安全系数；评估模块，用于对计算得到的安全系数进行蒙特卡洛可靠度计算，获得可靠度指标，根据可靠度指标得到深基坑的安全评估结果。

17、有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是采用导致基坑事故的关键因素地下水位数据，简单直观且数据准确性、可靠性强。实现重点部位、特殊部位等的重点监测，将复杂的数值分析计算和具有统计意义的数据相结合，保证安全评估结果的准确性及全面性，将复杂的数值分析工作置于实际应用前，通过拟合公式和时时水位监测数据实现时时安全评估和预警。

技术特征：

1.一种基于地下水位的深基坑安全评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的深基坑安全评估方法，其特征在于，所述响应面方程中的地下水位包括基坑坑内的地下水位和基坑坑外的地下水位。

3.根据权利要求1所述的深基坑安全评估方法，其特征在于，所述步骤(1)包括确定基坑支护监测部位，并确定基坑支护监测部位的预警点的数量及位置，基于岩土数值分析软件建立基坑施工工序过程中预警点关于地下水位的安全系数计算模型。

4.根据权利要求3所述的深基坑安全评估方法，其特征在于，所述步骤(1)包括利用软件design expert设计响应面实验设计组，通过design expert软件，生成具有统计意义的多组地下水位数据，并将生成的数据通过安全系数计算模型计算得到对应的安全系数。

5.根据权利要求4所述的深基坑安全评估方法，其特征在于，将地下水位数据及计算得到的安全系数通过design expert软件进行公式拟合，得到基坑施工工序过程中地下水位与安全系数之间关系的响应面方程。

6.根据权利要求5所述的深基坑安全评估方法，其特征在于，响应面方程为r＝f(x1)+f(x2))；其中r为安全系数，x1为基坑坑内的地下水位，x2为基坑坑外的地下水位。

7.根据权利要求5所述的深基坑安全评估方法，其特征在于，所述步骤(4)中对计算得到的安全系数进行蒙特卡洛可靠度计算，得到失效概率值，将失效概率值转换成可靠度指标。

8.一种基于地下水位的深基坑安全评估系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于地下水位的深基坑安全评估方法，确定基坑施工工序过程中地下水位与安全系数之间关系的响应面方程；实时获取基坑施工工序过程中的地下水位；根据响应面方程对获取的地下水位进行计算，得到安全系数；对计算得到的安全系数进行蒙特卡洛可靠度计算，获得可靠度指标，根据可靠度指标得到深基坑的安全评估结果。采用导致基坑事故的关键因素地下水位数据，简单直观且数据准确性、可靠性强。

技术研发人员：韩俊国,张立军,刘萍,邱守展,吴风强
受保护的技术使用者：中交第三航务工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4