基坑开挖周边地表变形的弹性解析方法、系统及存储介质

    技术2025-05-07  21


    本发明涉及基坑开挖,特别是涉及一种基坑开挖周边地表变形的弹性解析方法、系统及存储介质。


    背景技术:

    1、作为工程项目的基础环节,基坑施工占据着举足轻重的地位。基坑周边往往存在建筑物、高压线铁塔及高速铁路等刚性构筑物,开挖作业对其影响不容小觑。在高效推进基坑开挖的过程中,可能会引发地层结构的不稳定性,导致地表沉降,进而对周边的刚性建筑造成损害。这种损害不仅威胁到人员安全,还可能导致巨大的经济损失和环境破坏。现有的技术多依赖于经验公式或定性分析,缺乏精确的预测手段。因此,迫切需要提出一种基坑开挖周边地表变形的解析方法,填补在基坑开挖周边地表变形预测方面的不足。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供一种基坑开挖周边地表变形的弹性解析方法、系统及存储介质,以解决背景技术中提出的问题。

    2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:一种基坑开挖周边地表变形的弹性解析方法,具体步骤包括如下:

    3、获取基坑开挖区域的岩土体物理力学参数;

    4、测定所述基坑开挖区域的形态参数,包括:开挖深度h;边坡角度α;开挖区域宽度2ap;监测点距基坑坡顶的距离s;

    5、以所述基坑开挖区域的中心点为坐标系原点,垂直地表向下为x轴的正方向,以垂直x轴向右为y轴的正方向,建立直角坐标系xoy;

    6、在所述直角坐标系xoy下根据所述开挖深度h确定工况;

    7、根据不同工况下所述基坑开挖区域的开挖深度h、边坡角度α和开挖区域宽度2ap,基于所述岩土体物理力学参数,计算各个工况下周边地表的水平位移ur,垂直位移vr和倾斜位移wr。

    8、优选的,岩土体物理力学参数包括容重γ、弹性模量e、泊松比v。

    9、优选的,所述水平位移ur的计算公式为:

    10、

    11、优选的,所述垂直位移vr的计算公式为:

    12、

    13、优选的,所述倾斜位移wr的计算公式为:

    14、

    15、另一方面,提供一种基坑开挖周边地表变形的弹性解析系统,包括岩土体参数采集模块、形态参数获取模块、坐标系模块、工况确定模块、位移解析模块;其中,

    16、所述岩土体参数采集模块,用于获取基坑开挖区域的岩土体物理力学参数;

    17、所述形态参数获取模块,用于测定所述基坑开挖区域的形态参数,包括:开挖深度h;边坡角度α;开挖区域宽度2ap;监测点距基坑坡顶的距离s;

    18、所述坐标系模块,用于以所述基坑开挖区域的中心点为坐标系原点,垂直地表向下为x轴的正方向,以垂直x轴向右为y轴的正方向,建立直角坐标系xoy;

    19、所述工况确定模块,用于在所述直角坐标系xoy下根据所述开挖深度h确定工况;

    20、所述位移解析模块,用于根据不同工况下所述基坑开挖区域的几何参数,基于所述岩土体物理力学参数,计算各个工况下周边地表的水平位移ur,垂直位移vr和倾斜位移wr。

    21、最后,提供一种计算机存储介质,所述计算机存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种基坑开挖周边地表变形的弹性解析方法的步骤。

    22、根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:基于弹性理论,运用傅里叶积分方法对基坑过程中的卸载效应进行微分处理,并对周边土体的卸荷作用进行叠加,结合表面应力边界条件及层间界面连续条件,推导出了基坑开挖扰动下周边变形的弹性理论解法,实现了基坑开挖周边变形的定量表征,该方法能够为基坑周边地表变形预测、基坑设计以及周边设施的安全评价提供了科学依据。



    技术特征:

    1.一种基坑开挖周边地表变形的弹性解析方法,其特征在于,具体步骤包括如下:

    2.根据权利要求1所述的一种基坑开挖周边地表变形的弹性解析方法,其特征在于,所述岩土体物理力学参数包括容重γ、弹性模量e、泊松比v。

    3.根据权利要求2所述的一种基坑开挖周边地表变形的弹性解析方法,其特征在于,所述水平位移ur的计算公式为:

    4.根据权利要求2所述的一种基坑开挖周边地表变形的弹性解析方法,其特征在于,所述垂直位移vr的计算公式为:

    5.根据权利要求2所述的一种基坑开挖周边地表变形的弹性解析方法,其特征在于,所述倾斜位移wr的计算公式为:

    6.一种基坑开挖周边地表变形的弹性解析系统,其特征在于,包括岩土体参数采集模块、形态参数获取模块、坐标系模块、工况确定模块、位移解析模块;其中,

    7.一种计算机存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任意一项所述的一种基坑开挖周边地表变形的弹性解析方法的步骤。


    技术总结
    本发明公开了一种基坑开挖周边地表变形的弹性解析方法、系统及存储介质,涉及基坑开挖技术领域。具体步骤为:获取基坑开挖区域的岩土体物理力学参数;测定基坑开挖区域的形态参数,包括开挖深度、边坡角度、开挖区域宽度、监测点距基坑坡顶的距离;以基坑开挖区域的中心点为坐标系原点,建立直角坐标系xoy;在直角坐标系xoy下根据开挖深度H确定工况;根据不同工况下基坑开挖区域的开挖深度、边坡角度和开挖区域宽度,基于岩土体物理力学参数,计算各个工况下周边地表的水平位移,垂直位移和倾斜位移。本发明实现了基坑开挖周边变形的定量表征,为基坑周边地表变形预测、基坑设计以及安全评价提供了科学依据。

    技术研发人员:王东,尹立,李广贺,吴一鸣,邢晓宇,王来贵,韩雪峰,张周爱,王航,王守功,孔令伟,李昕龙,贾宏君,冷雪峰,祁利民,李江涛,邹晶晶
    受保护的技术使用者:辽宁工程技术大学鄂尔多斯研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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