申请/专利权人：上海交通大学;上海隧道工程有限公司

申请日：2021-08-13

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN113688452B

主分类号：G06F30/13

分类号：G06F30/13;G06F30/20;G06Q10/0635;G06Q50/08;E02D19/18;E02D17/04;E02D33/00;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.26#授权;2021.12.10#实质审查的生效;2021.11.23#公开

摘要：本发明提供了一种基于测斜数据分析的围护墙弯矩确定和风险评估方法，首先采集基坑开挖过程中地下连续墙的测斜点深度及其对应位移值；利用自然三次样条平滑拟合的方法对墙体变形数据进行拟合处理；进而结合弹性体变形‑曲率‑弯矩理论对墙体的实际弯矩进行求解；最后将计算弯矩与墙体截面设计极限弯矩对比，得出弯矩安全余量，作为墙体断裂风险的预警指标。本发明提供的测斜曲线拟合和曲率求解方法，有效拟合监测数据并消除误差，准确地表示地下连续墙的弯曲程度。通过求解得到的曲率值计算围护墙实际最大弯矩，得到弯矩安全余量指标作为墙体断裂风险预警控制值，使得基坑风险管理更加准确。

主权项：1.一种基于测斜数据分析的围护墙弯矩确定方法，其特征在于：包括：S1：采集基坑开挖过程中地下连续墙的测斜点深度及其对应位移值，组成二维数组；S2：利用自然三次样条平滑拟合的方法对所述二维数组进行拟合处理，得到符合条件的自然三次样条拟合曲线，输出每个测斜点及对应的位移拟合结果；S3：求解所述拟合曲线的曲率；S4：结合弹性体变形-曲率-弯矩理论和公式M＝EIφ对围护墙的实际弯矩进行求解计算，得到实际围护墙弯矩，其中：M是围护墙截面的实际弯矩；EI是围护墙截面的转动刚度；E是弹性模量；I是围护墙截面惯性矩；φ是计算得到的曲率值；所述S2，进一步包括：S201:采用“五点三次平滑”的方法对S1中得到的二维数组的位移值进行噪声消除处理，得到去噪数组；S202:对去噪数组的测斜点深度及其对应位移值进行归零化处理，求解得到围护墙体的真实挠度数据，记作数组DATA_true；S203:采用6次多项式拟合的方法对数组DATA_true的测斜数据进行曲线拟合，根据设定的判定条件，得到最终生成的满足条件的6次多项式曲线；S204:根据S203得到的6次多项式曲线，利用二阶求导的方法得到目标曲率值C_target；S205:对数据DATA_true进行自然三次样条平滑拟合，使用csaps包中的CubicSmoothingSpline函数进行拟合： 其中：[xi,yi]是步骤S202中得到的围护墙真实挠度数据DATA_true，xi是第i个测斜点的深度坐标，yi是第i个测斜点对应的挠度值；yxi是三次样条曲线拟合后xi对应的拟合值，y″x是三次样条曲线的二阶导数值；上式的第一部分是满足拟合曲线逼近性的最优条件，第二部分min{1-p∫[y″x]2dx}是满足拟合曲线光滑性的最优条件，并引入权重系数p体现拟合曲线的逼近性和光滑性之间的权重关系；S206:将引入判断条件后确定的权重系数p带入S205中的公式，得到最终符合条件的自然三次样条拟合曲线，输出每个测斜点及对应的位移拟合结果，记作数组out_list[n][2]；所述S203，在曲线拟合过程中进一步包括：利用for循环不断舍弃掉两端数据x_up、x_bottom，即：x_up＝H-absH-x_limit+0.5*ix_bottom＝H+absH-x_limit-0.5*i其中：H为位移最大处对应的深度值，x_limit为距离H较近的墙体一端的深度值，i为测斜点之间的间距；所述S3中：利用公式求解拟合曲线曲率；其中：φ是曲率值；R是曲率半径，与曲率φ满足倒数关系；Pu是利用三次样条平滑拟合方法对测斜数据进行处理，得到的曲线函数[u,Pu]；P′u是曲线函数Pu的一阶导数函数，记作[u,P′u]；P″u是曲线函数Pu的二阶导数函数，记作[u,P″u]；最终计算出的曲率值φ也是函数关系，即每个深度位移u对应的曲率值φ，记作[u,φ]；所述S2中，权重系数p通过以下两个判断条件得到：①：C_error＝|C_judge-C_targetC_target|≤10％；②：Max{C_ratio}；其中：利用for循环函数将每一个p带入S205公式中进行三次样条平滑拟合，然后利用S206公式求解每一个p对应的曲率值，记作C_judge，最后利用判断条件①和②对最终的p进行确定。

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权利要求：

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