确定降雨条件下伺服支撑系统对基坑变形控制效果的方法技术方案

本发明专利技术提供了一种确定降雨条件下伺服支撑系统对基坑变形控制效果的方法，该方法根据土层信息及基坑资料，观测的实际降雨量情况，场区地表入渗面积以及基坑防渗措施；建立三维有限元模型，根据工程采取的防渗措施设置围护结构单元和地表的渗透性；按照伺服钢支撑系统在数值模型的相应位置设置自定义支撑单元；施加与实际降雨量对应的时间相关的降雨边界条件；对自定义支撑单元假设不同的伺服支撑轴力，并依次采用流固耦合模块模拟基坑开挖、渗流固结，最终确定降雨条件下伺服钢支撑系统对基坑变形的控制效果。本发明专利技术方法简单，便于推广，适用于降雨条件下的基坑变形控制问题。

【技术实现步骤摘要】
确定降雨条件下伺服支撑系统对基坑变形控制效果的方法
本专利技术涉及建筑工程
的方法，具体是一种确定在降雨条件下伺服支撑系统对基坑变形控制效果的方法。
技术介绍
随着地下空间的不断发展，越来越多的基坑工程紧邻既有建构筑物，如何控制基坑开挖变形以减小对周围环境的影响成为工程界关心的问题。近年来，由于伺服钢支撑系统对基坑变形的控制效果显著，逐渐在基坑工程实践中得到应用和推广。伺服钢支撑系统主要包括液压系统模块和自动控制系统模块，能够通过监测和调控来自动补偿钢支撑轴力损失问题。然而由于缺乏充足的工程实践经验和计算理论指导，伺服钢支撑系统的应用仍然存在施工风险。经过对现有技术文献的检索发现，对伺服钢支撑系统的研究主要集中在伺服钢支撑的装置及施工方法方面。与此同时，现有文献资料表明，降雨入渗能够引起基坑变形突增，对施工安全和周围环境造成严重威胁。如何有效控制降雨条件下基坑变形也成为亟待解决的问题。经检索，中国专利技术专利申请号：202010841498.X，申请日：2020-08-20，涉及了一种降雨参数弱化型基坑边坡失稳临界含水率的测定方法，采用统一的变形控制值来判断基坑边坡是否失稳并不合理，降雨参数弱化型基坑边坡失稳临界含水率的测定方法，该方法可以起到及时、有效预警的目的。目前关于伺服钢支撑系统对降雨条件下基坑变形控制的工程应用案例和相关研究还未公开发表。但是上述专利无法解决伺服钢支撑系统对降雨条件下基坑变形控制的问题。而降雨条件下基坑的受力变形特性与常规基坑大有不同，无法按照现有工程经验对伺服钢支撑系统作用下的基坑稳定性做出合理预测。所以，考虑降雨条件下采用伺服钢支撑系统对基坑变形进行控制，并对基坑变形做出准确预测，对施工风险控制具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种确定在降雨条件下伺服支撑系统对基坑变形控制效果的方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供一种确定在降雨条件下伺服支撑系统对基坑变形控制效果的方法，包括如下步骤：S1，获取土层信息及基坑相关的参数，包括：-进行现场勘查，确定土层划分信息和地下水分布情况，通过钻孔取土进行室内土工试验，获取土层的物理力学参数和土水特征曲线；-获取基坑平面尺寸、开挖深度、支护结构形式，以及围护结构厚度、埋置深度、弹性模量、导水率，确定考虑强度折减效应的等效弹性模量；-获取现场前期实际降雨量分布情况和场区地表入渗面积，并对后期降雨情况做出预测；S2，采用有限元软件建立三维数值模型，依据S1获取的参数设置所述三维数值模型的初始条件和边界条件以及各土层和结构单元的力学参数，在所述三维数值模型中设置围护结构单元和地表的渗透性；S3，按照伺服钢支撑布置情况在所述三维数值模型中设置自定义支撑单元；S4，在S3设置自定义支撑单元后的所述三维数值模型中，设置与实际降雨量和预测降雨情况对应的时间相关的边界条件；S5，在S4设置边界条件后的所述三维数值模型中，对所述自定义支撑单元假设不同的伺服支撑轴力，采用流固耦合模块依次模拟基坑开挖、渗流固结，从而确定降雨条件下不同伺服支撑轴力基坑的开挖变形的控制效果。与现有技术相比，本专利技术实施例具以下至少一种有益效果：本专利技术上述方法在施加降雨边界条件的基坑开挖数值模型中，设置自定义支撑单元，能够同时考虑降雨入渗和支撑轴力对基坑变形的影响，最终确定伺服钢支撑系统对降雨条件下基坑变形的控制效果。本专利技术上述方法简单，便于推广，适用于降雨条件下的基坑变形控制问题，对施工风险控制具有重要意义。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术一优选实施例的方法流程图；图2为本专利技术一实施例中降雨量分布情况示意图；图3为本专利技术一实施例中伺服钢支撑作用下基坑最终侧移示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术一优选实施例的方法流程图。本专利技术实施例中提供确定在降雨条件下伺服支撑系统对基坑变形控制效果的方法，该方法在了解土层信息和基坑资料的基础上，根据观测的降雨入渗情况，建立三维有限元模型；设置围护结构单元和地表的渗透性，设置与实际降雨量对应的时间相关的降雨边界条件；按照伺服钢支撑系统在数值模型的相应位置设置自定义支撑单元；对自定义支撑单元假设不同的伺服支撑轴力，依次采用流固耦合模块模拟基坑开挖、渗流固结，最终确定降雨条件下伺服钢支撑系统对基坑变形的控制效果。具体的，参照图1所示，本实施例的确定在降雨条件下伺服支撑系统对基坑变形控制效果的方法，包括如下步骤：S100，对基坑进行现场勘查，确定土层划分信息和地下水分布情况，通过钻孔取土进行室内土工试验，获取土层的物理力学参数和土水特征曲线；本步骤中，土层划分是指：通过钻孔取土的方法对基坑内地表以下2.5倍基坑深度范围内的土层进行划分，随后获取施工现场土样进行室内土工试验，得到施工现场土层划分信息和地质信息，确定各土层土性及相应土层的厚度。本步骤中，地下水分布情况是指：采用钻孔探水仪对基坑场地进行地下水钻孔探明，由揭露的土体类型判断含水层的类型及厚度；钻井观测不同含水层的稳定水位，对于承压含水层采取隔水措施将被测含水层和其他含水层隔离后测其稳定水位。本步骤中，物理力学参数是指：指通过土工试验测得土体的有效粘聚力、有效摩擦角、弹性模量。本步骤中，土水特征曲线是指：土体在基质吸力随含水率的变化情况。S200，获取基坑平面尺寸、开挖深度、支护结构形式，以及围护结构厚度、埋置深度、弹性模量、导水率，确定考虑强度折减效应的等效弹性模量；本步骤中，围护结构导水率分为水平方向及垂直方向，由围护结构的渗透性和厚度共同决定。本步骤中，围护结构弹性模量强度折减效应由混凝土裂缝等问题造成，等效弹性模量E满足以下关系：E＝ηEc其中：η为模量折减系数，取0.8；Ec为钢筋混凝土的弹性模量。S300，观测现场实际降雨量分布情况和场区地表入渗面积，并对后期降雨情况做出预测；本步骤中，降雨量分布情况是指：降雨量随时间的分布情况；本步骤中，地表入渗面积是指：受周围环境和建筑物影响，基坑开挖主要影响范围内地表处可发生降雨入渗的面积和分布情况。以上步骤S100～S300并不要求严格按照先后顺序进行，可以并列进行，或任意顺序进行，主要是获取获取土层信息及基坑相关的参数，用于后续步骤中三维数值模型的设置。S400，采用有限元软件建立三维数值模型，依据现场调查设置数值模型的初始条件和边界条件，在数值模型中设置围护结构单元和地表的渗透性；...

【技术保护点】
1.一种确定降雨条件下伺服支撑系统对基坑变形控制效果的方法，其特征在于，所述方法包括：/nS1，获取土层信息及基坑相关的参数，包括：/n-进行现场勘查，确定土层划分信息和地下水分布情况，通过钻孔取土进行室内土工试验，获取土层的物理力学参数和土水特征曲线；/n-获取基坑平面尺寸、开挖深度、支护结构形式，以及围护结构厚度、埋置深度、弹性模量、导水率，确定考虑强度折减效应的等效弹性模量；/n-获取现场前期实际降雨量分布情况和场区地表入渗面积，并对后期降雨情况做出预测；/nS2，采用有限元软件建立三维数值模型，依据S1获取的参数设置所述三维数值模型的初始条件和边界条件以及各土层和结构单元的力学参数，在所述三维数值模型中设置围护结构单元和地表的渗透性；/nS3，按照伺服钢支撑布置情况在所述三维数值模型中设置自定义支撑单元；/nS4，在S3设置自定义支撑单元后的所述三维数值模型中，设置与实际降雨量和预测降雨情况对应的时间相关的边界条件；/nS5，在S4设置边界条件后的所述三维数值模型中，对所述自定义支撑单元假设不同的伺服支撑轴力，采用流固耦合模块依次模拟基坑开挖、渗流固结，从而确定降雨条件下不同伺服支撑轴力基坑的开挖变形的控制效果。/n...

【技术特征摘要】
1.一种确定降雨条件下伺服支撑系统对基坑变形控制效果的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1，获取土层信息及基坑相关的参数，包括：
-进行现场勘查，确定土层划分信息和地下水分布情况，通过钻孔取土进行室内土工试验，获取土层的物理力学参数和土水特征曲线；
-获取基坑平面尺寸、开挖深度、支护结构形式，以及围护结构厚度、埋置深度、弹性模量、导水率，确定考虑强度折减效应的等效弹性模量；
-获取现场前期实际降雨量分布情况和场区地表入渗面积，并对后期降雨情况做出预测；
S2，采用有限元软件建立三维数值模型，依据S1获取的参数设置所述三维数值模型的初始条件和边界条件以及各土层和结构单元的力学参数，在所述三维数值模型中设置围护结构单元和地表的渗透性；
S3，按照伺服钢支撑布置情况在所述三维数值模型中设置自定义支撑单元；
S4，在S3设置自定义支撑单元后的所述三维数值模型中，设置与实际降雨量和预测降雨情况对应的时间相关的边界条件；
S5，在S4设置边界条件后的所述三维数值模型中，对所述自定义支撑单元假设不同的伺服支撑轴力，采用流固耦合模块依次模拟基坑开挖、渗流固结，从而确定降雨条件下不同伺服支撑轴力基坑的开挖变形的控制效果。


2.根据权利要求1所述的一种确定降雨条件下伺服支撑系统对基坑变形控制效果的方法，其特征在于，S1中：
所述的土层划分是指：通过钻孔取土的方法对基坑内地表以下2.5倍基坑深度范围内的土层进行划分，随后获取施工现场土样进行室内土工试验，得到施工现场土层划分信息和地质信息，确定各土层土性及相应土层的厚度；
所述的地下水分布情况是指：采用钻孔探水仪对基坑场地进行地下水钻孔探明，由揭露的土体类型判断含水层的类型及厚度；钻井观测不同含水层的稳定水位，对于承压含水层采取隔水措施将被测含水层和其他含水层隔离后测其稳定水位；
所述的物理力学参数是指：指通过土工试验测得土体的有效粘聚力、有效摩擦角、弹性模量；
所述的土水特征曲线是指：土体在基质吸力随含水率的变化情况。


3.根据权利要求1所述的一种确定降雨条件下伺服支撑系统对基坑变形控制效果的方法，其特征在于，S1中，围护结构导水率分为水平方向及垂直方向，由围护结构的渗透性和厚度共同决定。


4.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小倩，陈锦剑，李明广，林立华，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31