一种基坑实时监测预警系统及方法与流程

本发明属于基坑安全监测，涉及到一种基坑实时监测预警系统及方法。

背景技术：

1、基坑是在基础设计位置按基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑，其大小、形状、深度和位置都要根据设计要求进行确定。随着城市建设的快速发展，高层及超高层建筑大量涌现，地下工程规模也不断扩大，基坑施工的安全问题也越来越突出，传统的基坑安全监管方法主要依赖人工观测和数据记录，这种方法不仅费时费力，而且容易受到主观因素和人为误差的影响，此外，传统的监测方法往往无法实现对基坑的实时、连续监测，难以及时发现和处理潜在的安全风险。因此，针对基坑安全的监管预警系统具有重要意义。

2、已有的针对基坑安全的监管预警系统主要通过传感器网络收集基坑的变形、应力、地下水位等各项参数，进一步对其进行处理和分析，判断基坑的施工状态和安全性。

3、但是，已有的针对基坑安全的监管预警系统没有对基坑的围护结构的监测点从位移、沉降、水平力、垂直力和挠度等多角度进行监测和分析，从而很难及时发现围护结构的变形和失稳迹象，进而可能导致基坑发生突然坍塌或失稳，无法保证基坑施工的质量和进度，也在一定程度上增加了基坑工程的维护成本和时间。

4、已有的针对基坑安全的监管预警系统没有对基坑的支护结构的监测点从位移、沉降、倾斜度和应力等多角度进行监测和分析，从而可能发生由于支撑结构失稳而导致的基坑工程的安全隐患，进而可能导致基坑发生安全事故，给工人和周边环境带来严重威胁。

技术实现思路

1、鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种基坑实时监测预警系统及方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明的第一方面提供一种基坑实时监测预警系统，包括：基坑监测点获取模块，用于根据预定义原则分别获取目标基坑所属围护结构和各类型支护结构对应各监测点。

3、基坑监测点信息获取模块，用于获取目标基坑所属围护结构和各类型支护结构对应各监测点的数据信息。

4、围护结构解析模块，用于分析目标基坑所属围护结构对应各监测点的安全系数，进一步得到目标基坑所属围护结构对应各危险监测点。

5、支护结构解析模块，用于分析目标基坑所属各类型支护结构对应各监测点的安全系数，进一步得到目标基坑所属各类型支护结构对应各危险监测点。

6、危险监测点预警模块，用于对目标基坑所属围护结构对应各危险监测点以及目标基坑所属各类型支护结构对应各危险监测点进行安全预警。

7、信息储备库，用于存储围护结构对应监测点的安全系数阈值和支护结构对应监测点的安全系数阈值，存储围护结构对应监测点的许可位移距离和许可沉降高度以及围护结构对应各监测点的初始水平力、初始垂直力和初始挠度，存储支护结构对应监测点的许可位移距离、许可沉降高度和许可倾斜度以及各类型支护结构对应各监测点的初始应力。

8、优选地，所述根据预定义原则获取目标基坑所属围护结构对应各监测点的具体预定义原则的内容为：以目标基坑所属围护结构的顶部围护圈的各拐角记为各起始监测点，由各起始监测点开始向下等间距布置各监测点，将其记为目标基坑所属围护结构对应各竖向监测点，进一步以目标基坑所属围护结构对应各竖向监测点作为各起始监测点，由各起始监测点开始顺时针横向等间距布置各监测点，将其记为目标基坑所属围护结构对应各横向监测点。

9、将目标基坑所属围护结构对应各竖向监测点和各横向监测点统称为目标基坑所属围护结构对应各监测点。

10、优选地，所述根据预定义原则获取目标基坑所属各类型支护结构对应各监测点的具体预定义原则的内容为：将目标基坑所属各类型支护结构在施工过程中标定的支撑点记为目标基坑所属各类型支护结构对应各支撑点监测点，以各支撑点监测点为起始监测点，在目标基坑所属各类型支护结构对应各支护结构上等间距布设各监测点，将其记为目标基坑所属各类型支护结构对应各重要监测点。

11、将目标基坑所属各类型支护结构对应各支撑点监测点和各重要监测点统称为目标基坑所属各类型支护结构对应各监测点。

12、优选地，所述目标基坑所属围护结构对应各监测点的数据信息包括位移距离、沉降高度、水平力、垂直力和挠度。

13、所述目标基坑所属各类型支护结构对应各监测点的数据信息包括位移距离、沉降高度、倾斜度和应力。

14、优选地，所述目标基坑所属围护结构对应各监测点的安全系数的具体分析方式为：提取目标基坑所属围护结构对应各监测点的位移距离和沉降高度，分析得到目标基坑所属围护结构对应各监测点的变形度，记为φi，其中i＝1,2,...,a，i为围护结构对应各监测点的编号。

15、提取目标基坑所属围护结构对应各监测点的水平力、垂直力和挠度，分析得到目标基坑所属围护结构对应各监测点的受力稳定度，记为

16、分析目标基坑所属围护结构对应各监测点的安全系数其中e为自然常数。

17、将目标基坑所属围护结构对应各监测点的安全系数分别为从信息储备库中提取的围护结构对应监测点的安全系数阈值进行对比，筛选得到监测点的安全系数小于或者等于围护结构对应监测点的安全系数阈值的目标基坑所属围护结构对应各监测点，将其记为目标基坑所属围护结构对应各危险监测点。

18、优选地，所述目标基坑所属围护结构对应各监测点的变形度的具体分析方式为：提取目标基坑所属围护结构对应各监测点的位移距离和沉降高度，分析目标基坑所属围护结构对应各监测点的变形度其中分别为目标基坑所属围护结构对应第i个监测点的位移距离和沉降高度，分别为从信息储备库中提取的围护结构对应监测点的许可位移距离和许可沉降高度。

19、优选地，所述目标基坑所属围护结构对应各监测点的受力稳定度的具体分析方式为：提取目标基坑所属围护结构对应各监测点的水平力、垂直力和挠度，分析目标基坑所属围护结构对应各监测点的受力稳定度其中fi1、fi2、ni分别为目标基坑所属围护结构对应第i个监测点的水平力、垂直力和挠度，fi′1、fi′2、ni′分别为从信息储备库中提取的围护结构对应第i个监测点的初始水平力、初始垂直力和初始挠度，e为自然常数。

20、优选地，所述目标基坑所属各类型支护结构对应各监测点的安全系数的具体分析方式为：提取目标基坑所属各类型支护结构对应各监测点的位移距离、沉降高度、倾斜度和应力，分析目标基坑所属各类型支护结构对应各监测点的安全系数其中qjg、fjg分别为目标基坑所属第j个类型支护结构对应第g个监测点的位移距离、沉降高度、倾斜度和应力，q0、fj′g分别为从信息储备库中提取的支护结构对应监测点的许可位移距离、许可沉降高度和许可倾斜度以及第j个类型支护结构对应第g个监测点的初始应力，j＝1,2,...,b，j为各类型支护结构对应的编号，g＝1,2,...,c，g为支护结构对应各监测点的编号。

21、将目标基坑所属各类型支护结构对应各监测点的安全系数分别与从信息储备库中提取的支护结构对应监测点的安全系数阈值进行对比，若目标基坑所属某类型支护结构对应某监测点的安全系数小于或者等于支护结构对应监测点的安全系数阈值，则将目标基坑所属该类型支护结构对应该监测点记为目标基坑所属该类型支护结构对应危险监测点，进一步统计得到目标基坑所属各类型支护结构对应各危险监测点。

22、本发明第二方面提供了一种基坑实时监测预警方法，包括：s1、基坑监测点获取：根据预定义原则分别获取目标基坑所属围护结构和各类型支护结构对应各监测点。

23、s2、基坑监测点信息获取：获取目标基坑所属围护结构和各类型支护结构对应各监测点的数据信息。

24、s3、围护结构解析：分析目标基坑所属围护结构对应各监测点的安全系数，进一步得到目标基坑所属围护结构对应各危险监测点。

25、s4、各类型支护结构解析：分析目标基坑所属各类型支护结构对应各监测点的安全系数，进一步得到目标基坑所属各类型支护结构对应各危险监测点。

26、s5、危险监测点预警：对目标基坑所属围护结构对应各危险监测点以及目标基坑所属各类型支护结构对应各危险监测点进行安全预警。

27、相较于现有技术，本发明的优点和积极的效果如下：1、本发明通过根据预定义原则分别获取目标基坑所属围护结构和各类型支护结构对应各监测点，精确地获得了目标基坑所属围护结构和支护结构的重点监测位置，有利于给后续的数据分析提供重要的数据支撑。

28、2、本发明通过获取目标基坑所属围护结构对应各监测点的数据信息，分析目标基坑所属围护结构对应各监测点的安全系数，从位移、沉降、水平力、垂直力和挠度等多角度进行监测和分析，从而有助于及时发现围护结构的变形和失稳迹象，进而避免了基坑发生突然的坍塌或者失稳，保证了基坑施工的质量和进度，也在一定程度上降低了基坑工程的维护成本和时间。

29、3、本发明通过获取目标基坑所属各类型支护结构对应各监测点的数据信息，分析目标基坑所属各类型支护结构对应各监测点的安全系数，从位移、沉降、倾斜度和应力等多角度进行监测和分析，从而有效地规避了由于支撑结构失稳而导致的基坑工程的安全隐患，进而降低了目标基坑的安全事故的发生频率，保障了工人和周边环境的安全。

30、4、本发明通过对目标基坑所属围护结构对应各危险监测点以及目标基坑所属各类型支护结构对应各危险监测点进行安全预警，可以实时监控目标基坑工程的进展和施工质量，及时发现并处理问题，有利于减小工程变更的几率，保证目标基坑工程按计划进行。