一种基坑止水帷幕渗漏水识别方法和系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112900504A(43)申请公布日2021.06.04(21)申请号202110040301.7(51)Int.Cl.(22)申请日2021.01.13E02D33/00(2006.01)E02D19/12(2006.01)(71)申请人南京福欧地下空间数据科技有限公E02D19/10(2006.01)司G06F30/13(2020.01)地址210000江苏省南京市自由贸易试验G06F30/23(2020.01)区南京片区万寿路15号南京工大科技产业园东区E1幢东601室-616、619申请人南京吉欧地下空间科技有限公司南京工业大学(72)发明人申志福张栩银赵逸昕李帅学王志华孙晋晶(74)专利代理机构南京瑞华腾知识产权代理事务所(普通合伙)32368代理人邱欢欢权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称一种基坑止水帷幕渗漏水识别方法和系统(57)摘要本发明提出了一种基坑止水帷幕渗漏水识别方法和系统，该方法用于基坑施工降水过程中的止水帷幕渗漏动态监测、分析和预警，包括系统搭建，数值分析模型构建，现场施工，循环进行多轮土层渗透系数和止水帷幕渗透系数的相继反演，止水帷幕潜在渗漏区识别；同时还提供一种基坑止水帷幕渗漏水识别系统，包括降水模块、信息采集模块、中央处理模块，该系统可按一定频率测量降水井水位和抽水速度并传送至中央处理模块的电脑系统做出分析判断。本发明将自动化远程监测、数值模拟、智能分析相结合，方法科学性、准确性高，有助于提高基坑施工安全。CN112900504ACN112900504A权利要求书1/2页1.一种基坑止水帷幕渗漏水识别方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)系统搭建：搭建降水模块、信息采集模块和中央处理模块，所述降水模块和信息采集模块均与所述中央处理模块相连；2)构建数值分析模型：导入地层模型，构建基坑开挖的三维渗流有限元模型，所述三维渗流有限元模型包括土层单元、降水井单元和止水帷幕单元，根据岩土工程勘察报告给出的渗透系数给所述土层单元赋值初始的水平渗透系数和竖向渗透系数；3)现场施工：按照当前阶段降水方案对降水井进行抽水，直至抽水过程稳定，抽水过程中利用信息采集模块按一定数据采集频率测量水位和流速，并将测得的水位和流速数据传输至所述中央处理模块；4)土层渗透系数反演；5)止水帷幕渗透系数反演；6)循环步骤4)、5)进行多轮土层渗透系数和止水帷幕渗透系数的相继反演，直至前后两轮反演后的误差D的变化率小于变化率阈值η；7)止水帷幕潜在渗漏区识别：将渗透系数高于渗透系数阈值ka的止水帷幕单元标记为高渗漏风险区，一旦出现高渗漏风险区，中央处理模块自动报警；8)重复步骤3)至7)，对各个降水阶段止水帷幕渗漏风险进行自动识别，直至项目结束。2.根据权利要求1所述的基坑止水帷幕渗漏水识别方法，其特征在于，所述步骤4)中土层渗透系数反演，包括：a.逐一对土层单元的各土层的水平渗透系数、竖向渗透系数进行调整，分别取为0.90ks、0.95ks、1.00ks、1.05ks和1.10ks构成一组算例，ks为当前调整土层的水平渗透系数或竖向渗透系数，每次只调整一土层的水平渗透系数或竖向渗透系数；中央系统处理模块按照当前阶段降水设计方案模拟基坑地下水三维渗流，其中模型降水井单元内的水位边界条件按照实际监测的水位数据赋值，运行数值模拟直至达到渗流稳定状态，对每个算例模拟结果，计算各降水井单元实测与模拟流速的均方差之和，即误差D；b.对上一步骤中的各组算例，采用线性函数拟合误差D与渗透系数ks的关系，拟合的斜率即为误差随渗透系数的变化率，表示为其中i＝1—2n，n为土层数，ks,1—ks,n表示第1—n层土的水平渗透系数，ks,1+n—ks,2n表示第1—n层土的竖向渗透系数；c.采用梯度下降法更新渗透系数，即按照公式对各土层的水平渗透系数和竖向渗透系数进行调整；d.循环步骤a‑c进行多轮土层渗透系数反演，直至前后两轮反演后的误差D的变化率小于变化率阈值η。3.根据权利要求1所述的基坑止水帷幕渗漏水识别方法，其特征在于，所述步骤5)中止水帷幕渗透系数反演，包括：a.逐一对降水井单元的每口降水井，将与其距离最近的一列止水帷幕单元的渗透系数分别取为0.6kw、0.8kw、1.0kw、1.2kw和1.4kw构成一组算例，kw为当前该列止水帷幕单元的渗透系数，每次只调整与一口降水井相关的止水帷幕单元的渗透系数；中央处理模块按照当前阶段降水设计方案模拟基坑地下水三维渗流，其中降水井内的水位边界条件按照实际监测的水位数据赋值，运行数值模拟直至达到渗流稳定状态，对每个算例模拟结果，计算各降2CN112900504A权利要求书2/2页水井实测与模拟流速的均方差之