基于监测位移的边坡开挖全周期力学参数动态反演方法与流程

本发明属于边坡工程，具体为一种基于监测位移的施工期边坡开挖全周期力学参数动态反演方法。

背景技术：

1、在边坡工程中，由于施工开挖易受扰动、受周围环境影响较大等因素的制约，滑坡、局部坍塌等安全问题频繁出现。如何确定可靠的力学参数，是凭借岩土数值计算对施工期各级边坡开挖进行稳定分析的关键。随着施工区域内边坡自上而下分级开挖，开挖面附近的岩体参数在扰动、卸荷等作用下处在动态变化过程中，且后续每层开挖也会影响上方已开挖面附近岩体的力学参数调整。

2、在岩土体的不连续性、尺寸效应等因素制约下，通过室内外试验确定的岩土体参数存在局限性，采用现场监测的位移信息反演与边坡相关的参数这种方法得到广泛应用。然而，目前针对施工期边坡分级开挖阶段使用监测位移进行参数反演存在几类问题：一是每级边坡的监测仪器通常在本级边坡开挖结束才进行埋设，无法获取该级边坡开挖引起的变形信息，这一关键信息的缺失导致无法对本级边坡开挖造成开挖面附近岩土体变化的力学参数进行反演；二是当前在监测位移信息的选取上，工作人员通常采用仪器的累计位移值进行反演，而工程实际中各级边坡监测仪器的埋设有先后顺序，从时间跨度上无法做到统一，导致施工期边坡分级开挖阶段使用监测位移进行参数反演方法所得结果并不精确。

技术实现思路

1、本申请的目的在于，提供一种基于监测位移的施工期边坡开挖全周期力学参数动态反演方法，以解决现有边坡分级开挖力学参数反演时，存在位移值在监测时间尺度上不一的问题，如统一使用累计位移值，则反演结果不精确的技术问题。

2、本发明的第一方面提供了一种基于监测位移的施工期边坡开挖全周期力学参数动态反演方法，包括：

3、步骤1、获取边坡每级开挖影响的参数变化区；

4、步骤2、根据顶级开挖对应参数变化区的位移增量值进行力学参数反演，得到顶级开挖对应参数变化区的力学参数；

5、步骤3、对所述边坡从顶级向下逐级开挖，并根据当前开挖级别对应参数变化区的位移增量值以及当前开挖级别以上所有级别对应参数变化区的位移增量值进行力学参数反演，最终得到后续每级开挖对应参数变化区的力学参数。

6、优选地，根据顶级开挖对应参数变化区的位移增量值进行力学参数反演，具体包括：

7、根据顶级开挖对应参数变化区内垂向设置的多个监测点处的位移增量值进行力学参数反演。

8、优选地，所述顶级开挖对应参数变化区内垂向设置的多个监测点处的位移增量值的确定方法为：

9、根据顶级开挖前后的两个边坡剖面模型和顶级开挖对应参数变化区的力学参数均匀设计表，确定顶级开挖结束时所述垂向设置的多个监测点处的变形位移值；

10、根据开挖前边坡的初始力学参数确定未开挖时所述垂向设置的多个监测点处的变形位移值；

11、根据顶级开挖结束时的变形位移值和未开挖时的变形位移值的差值，确定所述垂向设置的多个监测点处的位移增量值。

12、优选地，所述力学参数均匀设计表中的力学参数包括弹性模量、粘聚力和内摩擦角。

13、优选地，根据顶级开挖对应参数变化区内垂向设置的多个监测点处的位移增量值进行力学参数反演，得到顶级开挖对应参数变化区的力学参数，具体包括：

14、利用顶级开挖对应参数变化区内垂向设置的多个监测点处的位移增量值和力学参数训练力学参数反演模型；

15、将顶级开挖对应参数变化区的实际位移增量值输入至训练好的所述力学参数反演模型中，得到顶级开挖对应参数变化区的力学参数。

16、优选地，在得到顶级开挖对应参数变化区的力学参数后，还包括：

17、利用顶级开挖对应参数变化区的力学参数确定计算位移增量值；

18、根据所述计算位移增量值和所述顶级开挖对应参数变化区的实际位移增量值，确定所述顶级开挖对应参数变化区的力学参数能否反应所述边坡顶级开挖后的真实情况。

19、优选地，所述步骤3具体包括：

20、步骤3.1、对所述边坡从顶级向下逐级开挖，并获取当前开挖级别对应参数变化区内垂向设置的多个监测点处的位移增量值以及当前开挖级别以上所有级别对应参数变化区内垂向和水平设置的多个监测点处的位移增量值；

21、步骤3.2、根据步骤3.1获取的位移增量值进行力学参数反演，最终得到后续每级开挖对应参数变化区的力学参数。

22、优选地，在步骤3之后还包括：

23、对所有参数变化区在最后一级开挖结束至预设时刻的位移增量值进行力学参数反演，得到整体参数区调整完毕后的参数指标。

24、优选地，最后一级开挖对应参数变化区的位移增量值为该参数变化区内垂向和水平设置的多个监测点处的位移增量值。

25、本发明的基于监测位移的施工期边坡开挖全周期力学参数动态反演方法，相较于现有技术，具有如下有益效果：

26、本发明提出在各级边坡开挖前预埋监测仪器捕捉该级边坡开挖引起的变形信息，并且利用每级边坡开挖时段内所对应各监测仪器记录位移信息的增量值反演力学参数，克服了对边坡开挖引起的这一部分变形信息记录缺失以及反演时位移值在监测时间尺度上不一的缺陷，该方法实现了施工期边坡开挖全周期力学参数动态反演。

技术特征：

1.一种基于监测位移的边坡开挖全周期力学参数动态反演方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于监测位移的边坡开挖全周期力学参数动态反演方法，其特征在于，根据顶级开挖对应参数变化区的位移增量值进行力学参数反演，具体包括：

3.根据权利要求2所述的基于监测位移的边坡开挖全周期力学参数动态反演方法，其特征在于，所述顶级开挖对应参数变化区内垂向设置的多个监测点处的位移增量值的确定方法为：

4.根据权利要求3所述的基于监测位移的边坡开挖全周期力学参数动态反演方法，其特征在于，所述力学参数均匀设计表中的力学参数包括弹性模量、粘聚力和内摩擦角。

5.根据权利要求3所述的基于监测位移的边坡开挖全周期力学参数动态反演方法，其特征在于，根据顶级开挖对应参数变化区内垂向设置的多个监测点处的位移增量值进行力学参数反演，得到顶级开挖对应参数变化区的力学参数，具体包括：

6.根据权利要求5所述的基于监测位移的边坡开挖全周期力学参数动态反演方法，其特征在于，在得到顶级开挖对应参数变化区的力学参数后，还包括：

7.根据权利要求1所述的基于监测位移的边坡开挖全周期力学参数动态反演方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

8.根据权利要求1所述的基于监测位移的边坡开挖全周期力学参数动态反演方法，其特征在于，在步骤3之后还包括：

9.根据权利要求8所述的基于监测位移的边坡开挖全周期力学参数动态反演方法，其特征在于，最后一级开挖对应参数变化区的位移增量值为该参数变化区内垂向和水平设置的多个监测点处的位移增量值。

技术总结
本发明公开了一种基于监测位移的边坡开挖全周期力学参数动态反演方法，包括获取边坡每级开挖影响的参数变化区；根据顶级开挖对应参数变化区的位移增量值进行力学参数反演，得到顶级开挖对应参数变化区的力学参数；对边坡从顶级向下逐级开挖，并根据当前开挖级别对应参数变化区的位移增量值以及当前开挖级别以上所有级别对应参数变化区的位移增量值进行力学参数反演，得到后续每级开挖对应参数变化区的力学参数。本发明在各级边坡开挖前预埋位移监测仪器捕捉该级边坡开挖引起的变形信息，利用每级边坡开挖时对应参数变化区的位移增量值反演力学参数，克服了对边坡开挖引起的一部分变形信息记录缺失以及反演时位移值在监测时间尺度上不一的缺陷。

技术研发人员：狄圣杰,印昊程,张莹,石立,吕庆超,苏超,黄鹏
受保护的技术使用者：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5