專利名稱：深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于城市地鐵車站、高層建筑地基開挖等相關(guān)深基坑施工工程技術(shù)領(lǐng)域，用于深基坑變形穩(wěn)定性智能監(jiān)測和安全預(yù)警；具體涉及深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著城市地鐵、超高層建筑等建設(shè)規(guī)模的擴大，伴隨著深基坑施工項越來越多，深基坑失穩(wěn)、突水突泥事故頻發(fā)，深基坑變形穩(wěn)定性越來越多引起人們的關(guān)注，行業(yè)基坑支護技術(shù)規(guī)程在遇到特殊水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件以及密集建筑物群環(huán)境時，有著一定的局限性?？紤]安全經(jīng)濟的原則，開發(fā)深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警方法具有十分重要的實際意義。國內(nèi)外在深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警方法研究方面尚少，根據(jù)國內(nèi)文獻，我國極少數(shù)公路、礦產(chǎn)、海底隧道、鐵路工程中已有構(gòu)建數(shù)據(jù)庫、隧道施工多元信息預(yù)警與安全管理，但目前為止，尚未見集尚未見集深基坑開挖變形穩(wěn)定性三維數(shù)值模型與深基坑三維可視化安全預(yù)警平臺于一體的深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警方法的文獻報道。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警系統(tǒng)。使用該系統(tǒng)，能夠?qū)崟r連續(xù)監(jiān)測深基坑坡頂和圍護樁的沉降、水平位移以及圍護樁周土孔隙水壓力變化情況，并將實測數(shù)據(jù)實時連續(xù)傳輸?shù)竭h程監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理主機，根據(jù)沉降、位移及孔隙水壓力數(shù)據(jù)，完成對深基坑變形穩(wěn)定性分級預(yù)警。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下:一種深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警系統(tǒng)，包括若干個測斜儀、若干個靜力水準儀與若干個孔隙水壓力計；其特征在于:還包括依次連接的聲光報警器、自動化數(shù)據(jù)采集儀、GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀、通信發(fā)射基站、商用衛(wèi)星、通信接收基站、互聯(lián)網(wǎng)及遠程計算機；測斜儀、靜力水準儀、孔隙水壓力計與聲光報警器有線連接，聲光報警器與自動化數(shù)據(jù)采集儀有線連接，自動化數(shù)據(jù)采集儀另一端無線連接GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀、通信發(fā)射基站、商用衛(wèi)星、通信接收基站與互聯(lián)網(wǎng)之間依次無線信號通訊連接，互聯(lián)網(wǎng)與遠程計算機連接，遠程計算機連接有F2003GSMDTU短信模塊，F(xiàn)2003GSMDTU短信模塊與數(shù)個手機無線信號通訊連接。應(yīng)用時，設(shè)置若干斷面，每個斷面上依據(jù)深基坑圍護樁深度每一定間隔布設(shè)一個測斜儀，深基坑坡頂和冠梁上部分別安裝一個靜力水準儀和數(shù)個測斜儀、數(shù)個孔隙水壓力計，靜力水準儀基準點安裝在深基坑外相對沉降穩(wěn)定點。本實用新型提供了一種基于測斜儀、靜力水準儀以及孔隙水壓力計的深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警技術(shù)。本實用新型基于深基坑巖土物理力學(xué)參數(shù)、深基坑區(qū)域水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件以及連續(xù)介質(zhì)快速拉格朗日分析程序FLAC3d技術(shù)，建立施工區(qū)域深基坑開挖變形穩(wěn)定性三維數(shù)值模型；并基于VTK(Visualization Toolkit)商業(yè)軟件系統(tǒng)建立深基坑三維可視化安全預(yù)警平臺。通過測斜儀、靜力水準儀與孔隙水壓力計采集深基坑坡頂和圍護樁的沉降、水平位移以及圍護樁周土孔隙水壓力變化等實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩粲嬎銠C，計算機深基坑開挖變形穩(wěn)定性三維數(shù)值模型調(diào)用這些數(shù)據(jù)，深基坑開挖變形穩(wěn)定性三維數(shù)值模型利用得到的最初數(shù)組沉降、位移和孔隙水壓力數(shù)據(jù)完成自我參數(shù)修正并給出各參數(shù)模型閾值，之后模型將得到的后續(xù)實測系列數(shù)據(jù)進行分析，并與模型閾值進行比對，通過深基坑三維可視化安全預(yù)警平臺予以展現(xiàn)并對超警戒參數(shù)進行分級安全預(yù)警；所有預(yù)警信息通過與遠程計算機連接的短信模塊，以手機短信方式發(fā)送至相關(guān)人員的手機，同時，預(yù)警信息還通過可視化安全預(yù)警平臺回傳到安裝在施工現(xiàn)場作業(yè)面的聲光報警器進行聲、光報警，從而完成深基坑變形穩(wěn)定性現(xiàn)場與遠程三維數(shù)字安全預(yù)警，使相關(guān)人員根據(jù)預(yù)警信息及時采取預(yù)防措施，提高深基坑施工人員安全性。

圖1是布置在深基坑的測斜儀、靜力水準儀、孔隙水壓力計與聲光報警器布置縱斷面圖，圖2是布置在深基坑的測斜儀、靜力水準儀、孔隙水壓力計、聲光報警器以及自動化數(shù)據(jù)采集儀、GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀平面示意圖，圖3是本實用新型的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集傳輸與數(shù)據(jù)回傳的示意圖。圖中:I一測斜儀，2-自動化數(shù)據(jù)采集儀，3 — GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，4一靜力水準儀，5—圍護樁，6—深基坑坡頂，7—工字鋼支撐，8—冠梁，9一基坑底面，10—商用衛(wèi)星，11 一通信發(fā)射基站，12—互聯(lián)網(wǎng)，13—遠程計算機，也稱遠程監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理主機，14-F2003GSMDTU短信模塊，15—手機，16—通信接收基站，17—聲光報警器，18—孔隙水壓力計。
具體實施方式
如圖1、圖2與圖3所示:一種深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警系統(tǒng)，包括若干個測斜儀1、若干個靜力水準儀4與若干個孔隙水壓力計18 ;還包括依次連接的聲光報警器17、自動化數(shù)據(jù)采集儀2、GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀3、通信發(fā)射基站11、商用衛(wèi)星10、通信接收基站16、互聯(lián)網(wǎng)12及遠程計算機13 ;測斜儀1、靜力水準儀4、孔隙水壓力計18與聲光報警器17有線連接，聲光報警器17與自動化數(shù)據(jù)采集儀2有線連接，自動化數(shù)據(jù)采集儀2另一端無線連接GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀3，GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀3、通信發(fā)射基站11、商用衛(wèi)星10、通信接收基站16與互聯(lián)網(wǎng)12之間依次無線信號通訊連接，互聯(lián)網(wǎng)12與遠程計算機13連接，遠程計算機13連接有F2003GSMDTU短信模塊14，F(xiàn)2003GSMDTU短信模塊14與數(shù)個手機15無線信號通訊連接。聲光報警器17采用ADS-R3串口塔式LED聲光報警器，由深圳市艾德斯科技有限公司提供。參見圖1與圖2:深基坑包括深基坑坡頂6和基坑底面9。在深基坑坡頂6下面至與冠梁8深度相當(dāng)?shù)牟课辉O(shè)置數(shù)個測斜儀I與數(shù)個孔隙水壓力計18，在深基坑圍護樁5中設(shè)置多個測斜儀1，同深度圍護樁5周邊土中設(shè)置多個孔隙水壓力計18，深基坑坡頂6表面設(shè)置數(shù)個靜力水準儀4，冠梁8表面也設(shè)置數(shù)個靜力水準儀4。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，深基坑圍護樁5中設(shè)置的多個測斜儀I也可以設(shè)置在圍護樁5的表面。若干個測斜儀I包括深基坑坡頂6下面設(shè)置的串接的數(shù)個測斜儀I與深基坑圍護樁5中同步設(shè)置的串接的多個測斜儀I ;若干個孔隙水壓力計18包括深基坑坡頂6下面設(shè)置的串接的數(shù)個孔隙水壓力計18與圍護樁5周邊土中設(shè)置的串接的多個孔隙水壓力計18 ；若干個靜力水準儀4包括深基坑坡頂6表面設(shè)置的串接的數(shù)個靜力水準儀4與冠梁8表面設(shè)置的串接的數(shù)個靜力水準儀4。串接的數(shù)個測斜儀1、串接的多個測斜儀1、串接的數(shù)個孔隙水壓力計18、串接的多個孔隙水壓力計18與數(shù)個靜力水準儀4均與一根主線連接，主線與聲光報警器17連接。遠程計算機13建立有深基坑開挖變形穩(wěn)定性三維數(shù)值模型以及深基坑三維可視化安全預(yù)警平臺。深基坑開挖變形穩(wěn)定性三維數(shù)值模型的建立是基于基坑區(qū)域地層水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件、該區(qū)域巖土體物理力學(xué)參數(shù)以及連續(xù)介質(zhì)快速拉格朗日分析程序FLAC311。深基坑三維可視化安全預(yù)警平臺基于VTK(Visualization Toolkit)商業(yè)軟件系統(tǒng)。本實施例將測斜儀1、孔隙水壓力計18與靜力水準儀4連接在一根主線；但測斜儀1、孔隙水壓力計18與靜力水準儀4的串接的方式不受實施例的限制。本實用新型的應(yīng)用方法如下:(I)選擇一深基坑作為深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警方法系統(tǒng)實施的對象；調(diào)查該深基坑區(qū)域地層水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件，收集其巖土物理力學(xué)參數(shù)；(2)遠程監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理主機建立預(yù)警系統(tǒng)實施對象區(qū)域深基坑開挖變形穩(wěn)定性三維數(shù)值模型，建立深基坑三維可視化安全預(yù)警平臺。深基坑開挖變形穩(wěn)定性三維數(shù)值模型的建立是基于基坑區(qū)域地層水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件、該區(qū)域巖土體物理力學(xué)參數(shù)以及連續(xù)介質(zhì)快速拉格朗日分析程序FLAC311。深基坑三維可視化安全預(yù)警平臺基于VTK(Visualization Toolkit)商業(yè)軟件系統(tǒng)。(3)圍護樁施工的同時:在深基坑坡頂6下面至與冠8深度相當(dāng)?shù)牟课煌皆O(shè)置數(shù)個測斜儀I與數(shù)個空隙水壓力計18，沿圍護樁5外表面或圍護樁5樁中與樁軸平行同步設(shè)置多個測斜儀，底部的測斜儀I深入樁尖以下，頂部的測斜儀I與冠梁8上部平齊；沿圍護樁5外表面安裝多個孔隙水壓力計，在深基坑坡頂6和冠梁8上表面安裝數(shù)個靜力水準儀4 ;現(xiàn)場同步安裝聲光報警器17 ;采集深基坑坡頂6和圍護樁5的沉降、水平位移以及圍護樁5周邊土孔隙水壓力實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)通過自動化數(shù)據(jù)采集儀2發(fā)送至GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀2，再通過GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀3附近通信發(fā)射基站11發(fā)至商用衛(wèi)星10，之后傳輸?shù)狡渌ㄐ沤邮栈?6，并進入互聯(lián)網(wǎng)12傳輸?shù)竭h程監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理主機13，生成數(shù)據(jù)庫文件，深基坑開挖變形穩(wěn)定性三維數(shù)值模型實時調(diào)用這些數(shù)據(jù)；(4)深基坑開挖變形穩(wěn)定性三維數(shù)值模型利用得到的最初數(shù)組沉降、位移和孔隙水壓力數(shù)據(jù)完成自我參數(shù)修正并給出各參數(shù)模型閾值，之后模型將得到的后續(xù)實測系列數(shù)據(jù)進行分析，并與模型閾值進行比對，通過深基坑三維可視化安全預(yù)警平臺予以展現(xiàn)并對超警戒參數(shù)進行分級安全預(yù)警；預(yù)警信息通過與計算機13連接的短信模塊14，以手機短信方式發(fā)送至現(xiàn)場施工與地面管理相關(guān)人員的手機15，實現(xiàn)深基坑變形穩(wěn)定性遠程預(yù)警；同時，預(yù)警信息還通過可視化安全預(yù)警平臺回傳到安裝在施工現(xiàn)場作業(yè)面的聲光報警器17進行聲、光報警，實現(xiàn)現(xiàn)場預(yù)警，使施工管理相關(guān)人員及施工現(xiàn)場的作業(yè)人員根據(jù)預(yù)警信息及時采取相關(guān)預(yù)防措施，進一步加強施工風(fēng)險管理。
權(quán)利要求1.一種深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警系統(tǒng)，包括若干個測斜儀、若干個靜力水準儀與若干個孔隙水壓力計；其特征在于:還包括依次連接的聲光報警器(17)、自動化數(shù)據(jù)采集儀(2)、GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀(3)、通信發(fā)射基站(U)、商用衛(wèi)星(10)、通信接收基站(16)、互聯(lián)網(wǎng)(12)及遠程計算機(13);測斜儀(I)、靜力水準儀(4)、孔隙水壓力計(18)與聲光報警器(17)有線連接，聲光報警器(17)與自動化數(shù)據(jù)采集儀(2)有線連接，自動化數(shù)據(jù)采集儀(2 )另一端無線連接GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀(3 )，GPRS靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀(3 )、通信發(fā)射基站(11)、商用衛(wèi)星(10)、通信接收基站(16)與互聯(lián)網(wǎng)(12)之間依次無線信號通訊連接，互聯(lián)網(wǎng)(12)與遠程計算機(13)連接，遠程計算機(13)連接有F2003GSMDTU短信模塊(14)，F(xiàn)2003GSMDTU短信模塊(14)與數(shù)個手機(15)無線信號通訊連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:在深基坑坡頂(6)下面至與冠梁(8)深度相當(dāng)?shù)牟课辉O(shè)置數(shù)個測斜儀(I)與數(shù)個孔隙水壓力計(18)，沿深基坑圍護樁(5)表面或圍護樁(5)中設(shè)置多個測斜儀(1)，同深度圍護樁(5)周邊土中設(shè)置多個孔隙水壓力計(18)，深基坑坡頂(6)表面設(shè)置數(shù)個靜力水準儀(4 )，冠梁(8 )表面也設(shè)置數(shù)個靜力水準儀(4 )。
3.如權(quán)利要求2所述的一種深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:若干個測斜儀(I)包括深基坑坡頂(6)下面設(shè)置的串接的數(shù)個測斜儀(I)與深基坑圍護樁(5)表面或圍護樁(5)中同步設(shè)置的串接的多個測斜儀(I);若干個孔隙水壓力計(18)包括深基坑坡頂(6)下面設(shè)置的串接的數(shù)個孔隙水壓力計(18)與圍護樁(5)周邊土中設(shè)置的串接的多個孔隙水壓力計(18);若干個靜力水準儀(4)包括深基坑坡頂(6)表面設(shè)置的串接的數(shù)個靜力水準儀(4)與冠梁(8)表面設(shè)置的串接的數(shù)個靜力水準儀(4)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:串接的數(shù)個測斜儀(I)、串接的多個測斜儀(I)、串接的數(shù)個孔隙水壓力計(18)、串接的多個孔隙水壓力計(18)與數(shù)個靜力水準儀(4)均與一根主線連接，主線與聲光報警器(17)連接。
5.如權(quán)利要求1至4任意一項所述的一種深基坑變形穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測及三維預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:聲光報警器(17)采用ADS-R3串口塔式LED聲光報警器。
專利摘要本實用新型基于深基坑巖土物理力學(xué)參數(shù)、深基坑區(qū)域水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件與FLAC3D技術(shù)，建立施工區(qū)域深基坑開挖變形穩(wěn)定性三維數(shù)值模型；基于VTK商業(yè)軟件系統(tǒng)建立深基坑三維可視化安全預(yù)警平臺。通過測斜儀、靜力水準儀與孔隙水壓力計采集深基坑坡頂和圍護樁的沉降、水平位移與圍護樁周土孔隙水壓力變化實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩粲嬎銠C，深基坑開挖變形穩(wěn)定性三維數(shù)值模型將得到的實測沉降、位移和孔隙水壓力數(shù)據(jù)分析，并與模型閾值進行比對，通過深基坑三維可視化安全預(yù)警平臺予以展現(xiàn)并對超警戒參數(shù)進行分級安全預(yù)警；所有預(yù)警信息發(fā)送至相關(guān)人員的手機，同時，預(yù)警信息回傳到安裝在施工現(xiàn)場作業(yè)面的聲光報警器進行聲、光報警。
文檔編號E02D33/00GK202969361SQ20122065855
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者唐述林 申請人:中鐵二十一局集團有限公司