一种地基沉降预测系统和沉降预测方法技术方案

本发明专利技术提出了一种地基沉降预测系统和沉降预测方法，该系统包括数据采集模块、数据传输模块和数据处理模块；数据采集模块监测沉降量，并将获取的沉降量通过数据传输模块传输至数据处理模块；数据处理模块构建用于沉降量预测的三维整体模型；并在模型中输入有限元计算初始参数，通过有限元分析模拟沉降量；将模拟沉降量与监测沉降量对比，根据对比的误差调整有限元计算参数，并利用调整后有限元计算参数进行重复模型计算，直至误差小于阈值为匹配的最终计算参数，保存调整后的三维整体模型及最终计算参数，用于变电站场地的沉降预测。基于该系统，还提出了一种地基沉降预测方法。本发明专利技术实现对变电站内的主要建筑物进行沉降自动观测和预警。观测和预警。观测和预警。

【技术实现步骤摘要】
一种地基沉降预测系统和沉降预测方法


[0001]本专利技术属于地基基础沉降监测
，特别涉及一种地基沉降预测系统和沉降预测方法。

技术介绍

[0002]根据国家土地利用总体规划，变电站选址遵循节约、集约用地原则，尽量少占耕地、少占基本农田，因此变电站站址条件越来越差，变电站有时被迫需要建设在某些特殊地质的地区。软土地基的变电站越来越多，一些变电站建造在滨海滩涂地带，甚至选择填海建造，站址上部很多情况下为覆盖性冲击层或淤泥层，虽能满足变电站建设承载力需求，但因软土地基压缩性较大，地基易产生不规则沉降，导致变电站内建筑物出现墙体裂缝问题。若变电站选址在半挖半填区域，很容易因地基夯实强度不足而产生沉降；另外，在利用换填法进行不良地基处理时，也会因换填不到位而产生沉降。变电站不良地基的承载力不高，降雨、地质条件以及设备荷载等的综合作用，容易使变电站产生较大的沉降变形或者不均匀沉降问题，严重威胁站内设备的安全稳定运行。虽然变电站内不同建筑物结构彼此独立，但电力设备内各管线之间彼此连接，若地基沉降情况加剧，会影响电力设备与管线连接的稳定性，破坏建筑物结构，引发电力安全事故。
[0003]变电站作为整个输变电系统的重要组成部分，随着科技的发展以及设备自动化程度的飞速提高，各种新技术和新设备的不断应用，变电站正朝着无人值守、高度自动化的方向发展。这对保障变电站的整体安全提出了更高的要求。变电站地基沉降，特别是不均匀沉降，会使站内电气设备发生倾斜、地表开裂、电缆沟错位，以至于变电站不能正常运行，影响整个电网的安全可靠供电。为了保证建筑物(配电装置楼)和重要设备基础(主变压器基础、GIS基础等)的正常使用寿命和安全性，并为以后的勘察、设计、施工提供可靠的资料，沉降观测的必要性和重要性愈加明显。目前变电站内的地基基础沉降监测手段主要有人工巡检、视频监控、沉降测量等，主要使用光学经纬仪、光学水准仪等光学仪器，采用的观测方法也主要是水准测量、三角测量以及交会测量等传统测量方式。精密水准测量仪器的测量原理，简而言之就是用水准仪提供的一条水平视线，对前后两根竖直的水准尺进行读数，由已知点高程及两尺的读数差即可得出未知点高程。用水准测量手段实施建筑物的沉降观测，是测量变形体上沉降观测点相对于基准点的高差的周期变化，分析判定建筑物沉降变形的情况。它们的主要优势是相关理论比较成熟，数据精确度高、费用低等，而仪器的局限性也决定了这些观测方式会有劳动强度大、观测周期长、受外界条件限制多等缺点。传统的监测方法存在实时性较差，无法及时发现和消除隐患，或者精度不足，现象特征不明显时较难判断等缺陷，而且具有费时、费力、精度差、效益低等缺点，己无法满足日益增长的建(构)筑物工程施工和运营需要。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种地基沉降预测系统和沉降预测方法，
利用监测的位移值来反演得到地基沉降的关键参数特征值，使得数值分析计算的结果逼近真实的监测值，从而确定模型的计算参数，从而得到更加精确的预测结果。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种地基沉降预测系统，包括：数据采集模块、数据传输模块和数据处理模块；
[0007]所述数据采集模块监测数据采集模块安装位置的沉降量，并将获取的所述沉降量通过数据传输模块传输至数据处理模块；
[0008]所述数据处理模块首先通过三维设计软件构建地面建构筑三维模型；然后建立基于场地钻孔数据和工程地质剖面信息建立地下三维地质模型；合并地面建构筑三维模型和地下三维地质模型为三维整体模型；基于所述三维整体模型，输入有限元计算初始参数，通过有限元分析模拟沉降量；进一步将所述模拟沉降量与监测沉降量对比，根据对比的误差调整有限元计算参数，并利用调整后有限元计算参数进行重复模型计算，直至所述误差小于阈值，认为此时有限元计算参数为与工程场地土层特性匹配的最终计算参数，保存调整后的三维整体模型及最终计算参数，用于后续变电站场地的沉降预测。
[0009]进一步的，所述数据采集模块多个静力水准仪传感器；
[0010]所述静力水准仪传感器通过液体联通管串联在一起，且管道的末端连接储冷罐。
[0011]进一步的，所述静力水准仪传感器用于感应数据采集模块安装位置的沉降量的过程包括：
[0012]选取靠近储冷罐的静力水准仪传感器作为基准点，除基准点之后的其他静力水准仪传感器通过获取当前安装位置，并与基准点的位置进行对比得到每个安装位置的沉降量。
[0013]进一步的，所述静力水准仪传感器采用压差式静力水准仪。
[0014]进一步的，所述建立基于场地钻孔数据和工程地质剖面信息建立地下三维地质模型的过程包括：
[0015]以地形为参考面，下伏地层面均采用参考面网格；在建模过程中，根据钻孔中先大层后亚层的建模顺序，逐层插入地层；且每个插入的地层，需要由尖灭钻孔和非尖灭钻孔，利用DSI数据插值技术计算得到当前层与上一层在各网格节点处的厚度值。
[0016]进一步的，所述下伏地层面包括尖灭层和透镜体。
[0017]进一步的，当下伏地层面为透镜体时，首先根据钻孔中重复出现的地层来判断是否存在透镜体以及嵌套，然后采用与尖灭层相同构建的方法进行构建，对于透镜体的下部，以下层地层面或透镜体上部层面做厚度参照。
[0018]进一步的，所述方法还包括为了提高尖灭界限的精度采用逐层局部加密法，在尖灭界限处加密网格。
[0019]进一步的，所述影响地基沉降的参数包括回弹模量、初始弹性模量、重度、初始孔隙比、含水量、干重度、垂直方向渗透参数、水平方向渗透参数、内摩擦角、粘聚力和侧限压缩模量。
[0020]本专利技术还提出了一种地基沉降预测方法，是基于一种地基沉降预测系统实现的，所述方法包括：
[0021]通过数据采集模块监测数据采集模块安装位置的沉降量，并将获取的所述沉降量通过数据传输模块传输至数据处理模块；
[0022]通过数据处理模块首先通过三维设计软件构建地面建构筑三维模型；然后建立基于场地钻孔数据和工程地质剖面信息建立地下三维地质模型；合并地面建构筑三维模型和地下三维地质模型为三维整体模型；基于所述三维整体模型，输入有限元计算初始参数，通过有限元分析模拟沉降量；进一步将所述模拟沉降量与监测沉降量对比，根据对比的误差调整有限元计算参数，并利用调整后有限元计算参数进行重复模型计算，直至所述误差小于阈值，认为此时有限元计算参数为与工程场地土层特性匹配的最终计算参数，保存调整后的三维整体模型及最终计算参数，用于后续变电站场地的沉降预测。
[0023]
技术实现思路
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是专利技术所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
[0024]本专利技术提出了一种地基沉降预测系统和沉降预测方法。该系统包括数据采集模块、数据传输模块和数据处理模块；数据采集模块监测数据采集模块安装位置的沉降量，并将获取的所述沉降量通过数据传输模块传输至数据处理模块；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地基沉降预测系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据传输模块和数据处理模块；所述数据采集模块监测数据采集模块安装位置的沉降量，并将获取的所述沉降量通过数据传输模块传输至数据处理模块；所述数据处理模块首先通过三维设计软件构建地面建构筑三维模型；然后建立基于场地钻孔数据和工程地质剖面信息建立地下三维地质模型；合并地面建构筑三维模型和地下三维地质模型为三维整体模型；基于所述三维整体模型，输入有限元计算初始参数，通过有限元分析模拟沉降量；进一步将所述模拟沉降量与监测沉降量对比，根据对比的误差调整有限元计算参数，并利用调整后有限元计算参数进行重复模型计算，直至所述误差小于阈值，认为此时有限元计算参数为与工程场地土层特性匹配的最终计算参数，保存调整后的三维整体模型及最终计算参数，用于后续变电站场地的沉降预测。2.根据权利要求1所述的一种地基沉降预测系统，其特征在于，所述数据采集模块采用多个静力水准仪传感器；所述静力水准仪传感器通过液体联通管串联在一起，且管道的末端连接储冷罐。3.根据权利要求2所述的一种地基沉降预测系统，其特征在于，所述静力水准仪传感器用于感应数据采集模块安装位置的沉降量的过程包括：选取靠近储冷罐的静力水准仪传感器作为基准点，除基准点之后的其他静力水准仪传感器通过获取当前安装位置，并与基准点的位置进行对比得到每个安装位置的沉降量。4.根据权利要求3所述的一种地基沉降预测系统，其特征在于，所述静力水准仪传感器采用压差式静力水准仪。5.根据权利要求1所述的一种地基沉降预测系统，其特征在于，所述建立基于场地钻孔数据和工程地质剖面信息建立地下三维地质模型的过程包括：以地形为参考面，下伏地层面均采用参考面网格；在建模过程中，根据钻孔中先大层后亚层的建模顺序，逐层插入地层；且每个插入的地层，需要由尖灭钻...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆伟，王志鹏，谢丹，朱毅，胥金坤，王文洋，滕驰，张召环，王德祥，赵志鹏，张鑫，郭靖，于翰芬，
申请(专利权)人：山东智源电力设计咨询有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：