一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及盾構(gòu)施工領(lǐng)域，提供了一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)，包括微處理器、多個(gè)監(jiān)控終端、FLAC3D仿真組件、報(bào)警器和顯示器，多個(gè)所述監(jiān)控終端與所述微處理器連接，所述FLAC3D仿真組件、所述顯示器、所述報(bào)警器與所述微處理器連接。本實(shí)用新型的有益效果是：多個(gè)監(jiān)控終端結(jié)合形成一個(gè)監(jiān)控面，通過(guò)分析監(jiān)控面的變形情況，從而來(lái)預(yù)測(cè)地層變形情況。FLAC3D仿真組件在建模時(shí)可以放大監(jiān)測(cè)終端的垂直高度信息數(shù)據(jù)，通過(guò)線性放大或非線性放大的方法，達(dá)到提前預(yù)測(cè)沉降的目的。
【專利說(shuō)明】
一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及盾構(gòu)施工領(lǐng)域，尤其涉及一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]盡管?chē)?guó)內(nèi)外盾構(gòu)法隧道的施工技術(shù)日趨成熟，盾構(gòu)數(shù)量逐年上升，應(yīng)用的地質(zhì)條件也越來(lái)越廣泛，在地鐵施工中，盾構(gòu)機(jī)對(duì)土體進(jìn)行開(kāi)挖，進(jìn)行擾動(dòng)，破壞其初始平衡，從而引起地表變形。然而在盾構(gòu)施工中有多種因素影響地表變形，比如:隧道的埋深、斷面、施工方法、支護(hù)形式以及水文地質(zhì)條件。為了進(jìn)一步了解地表沉降規(guī)律，并且使盾構(gòu)施工對(duì)周?chē)h(huán)境影響降到最小，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)隧道采用盾構(gòu)法施工引起地面沉降作了大量的研究工作，得到了一些預(yù)測(cè)方法，主要有:經(jīng)驗(yàn)法、模型試驗(yàn)法、解析法及數(shù)值分析法等。
[0003]經(jīng)驗(yàn)法是根據(jù)開(kāi)挖后的隧道沉降槽的形狀，對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，用曲線的形式以表示，由地表沉降結(jié)果，來(lái)確定特征參數(shù)，從而預(yù)測(cè)地表的沉降值。解析法是建立在理論基礎(chǔ)之上，從而得到地表變形，對(duì)各種土體都有很強(qiáng)的適應(yīng)性。解析方法對(duì)簡(jiǎn)單的邊界條件和初始條件容易進(jìn)行分析，所以解析法將地層假定為均勻的、平面應(yīng)變問(wèn)題，這使其應(yīng)用受到較大限制，更無(wú)法考慮施工條件對(duì)地層移動(dòng)的影響。在研究盾構(gòu)隧道施工引起地層位移的變化中，數(shù)值模擬分析法是預(yù)測(cè)地表變形的一種重要方法。主要包括有限單元法、有限差分法和邊界元法等。模型試驗(yàn)法是在固定的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，針對(duì)工程的具體情況，建立模型，進(jìn)行模擬試驗(yàn)，從而得出地層運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究方法。
[0004]—旦地形出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，會(huì)給周?chē)娜藗儙?lái)十分嚴(yán)重的后果，輕則影響出行，重則會(huì)危機(jī)生命，如上海地鐵四號(hào)線的沉降事故、杭州地鐵湘湖站北大面積坍塌事故等，研發(fā)一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)迫在眉睫。
[0005]地層變形直接原因由盾構(gòu)掘進(jìn)引發(fā)，主要有開(kāi)挖面失穩(wěn)、地下水位降低、推力過(guò)大、頻繁糾偏、洞體土層失穩(wěn)、盾體與洞體的摩擦力、襯砌背后產(chǎn)生間隙、注漿壓力、襯砌變形、襯砌漏水等。雖然地層變形的直接原因有很多，但大體可分為以下4類:(I)地層應(yīng)力釋放產(chǎn)生的彈塑性變形，導(dǎo)致地層反力降低；(2) 土壓增大產(chǎn)生的壓縮變形，導(dǎo)致垂直土壓增大或地層反力降低；(3)附加土壓產(chǎn)生的彈塑性變形，導(dǎo)致作用土壓增大；(4)伴隨土的物理性能變化產(chǎn)生的彈塑性變形以及徐變變形，導(dǎo)致地層承載能力降低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法對(duì)盾構(gòu)施工中地層變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)或檢測(cè)不及時(shí)等問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下:
[0007]—種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)，包括微處理器、多個(gè)監(jiān)控終端、FLAC3D仿真組件、報(bào)警器和顯示器，多個(gè)所述監(jiān)控終端與所述微處理器連接，所述FLAC3D仿真組件、所述顯示器、所述報(bào)警器與所述微處理器連接。監(jiān)控終端將其位置坐標(biāo)和垂直高度信息數(shù)據(jù)傳送給微處理器，微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)整理后即傳送給FLAC3D仿真組件，F(xiàn)LAC3D仿真組件對(duì)接收到的信息進(jìn)行仿真，并在顯示器上繪出監(jiān)控終端所在平面的三維地形，F(xiàn)LAC3D仿真組件將仿真后的數(shù)據(jù)傳送給微處理器，微處理器進(jìn)行判斷后確定測(cè)試地面是否存在沉降危險(xiǎn)，如存在，即將信息反饋給報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。
[0008]進(jìn)一步，多個(gè)所述監(jiān)控終端設(shè)有至少三排，且每一排上的監(jiān)控終端均處于同一平面。
[0009]進(jìn)一步，相鄰兩排所述監(jiān)控終端之間的距離相等，同一排相鄰兩個(gè)所述監(jiān)控終端的距離相等。
[0010]進(jìn)一步，任一排所述監(jiān)控終端所在直線與盾構(gòu)施工隧道所在軸線平行。
[0011 ]進(jìn)一步，所述FLAC3D仿真組件與所述微處理器雙向連接。
[0012]進(jìn)一步，所述微處理器還連接有輸入裝置，所述輸入裝置可以根據(jù)地面土質(zhì)情況設(shè)置合理的報(bào)警閾值。
[00?3 ]進(jìn)一步，所述監(jiān)控終端與所述微處理器雙向連接。
[0014]多個(gè)監(jiān)控終端結(jié)合形成一個(gè)監(jiān)控面，通過(guò)分析監(jiān)控面的變形情況，從而來(lái)預(yù)測(cè)地層變形情況。FLAC3D仿真組件在建模時(shí)可以放大監(jiān)測(cè)終端的垂直高度信息數(shù)據(jù)，通過(guò)線性放大或非線性放大的方法，達(dá)到提前預(yù)測(cè)沉降的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型較佳之原理圖一；
[0016]圖2是本實(shí)用新型較佳之原理圖二；
[0017]圖中，1、微處理器；2、監(jiān)控終端；3、FLAC3D仿真組件;4、報(bào)警器；5、顯示器;6、輸入
目.ο
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0019]如圖1所示是本實(shí)用新型較佳之原理圖一，一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)，包括微處理器1、多個(gè)監(jiān)控終端2、FLAC3D仿真組件3、報(bào)警器4和顯示器5，多個(gè)所述監(jiān)控終端
2與所述微處理器I連接，所述FLAC3D仿真組件3、所述顯示器5、所述報(bào)警器4與所述微處理器I連接。監(jiān)控終端2將其位置坐標(biāo)和垂直高度信息數(shù)據(jù)傳送給微處理器I，微處理器I進(jìn)行數(shù)據(jù)整理后即傳送給FLAC3D仿真組件3，F(xiàn)LAC3D仿真組件3對(duì)接收到的信息進(jìn)行仿真，并在顯示器5上繪出監(jiān)控終端所在平面的三維地形，F(xiàn)LAC3D仿真組件3將仿真后的數(shù)據(jù)傳送給微處理器I，微處理器I進(jìn)行判斷后確定測(cè)試地面是否存在沉降危險(xiǎn)，如存在，即將信息反饋給報(bào)警器4進(jìn)行報(bào)警。
[0020]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，多個(gè)所述監(jiān)控終端設(shè)有至少三排，優(yōu)選5排，且每一排上的監(jiān)控終端均處于同一平面;相鄰兩排所述監(jiān)控終端之間的距離相等，同一排相鄰兩個(gè)所述監(jiān)控終端的距離相等;任一排所述監(jiān)控終端所在直線與盾構(gòu)施工隧道所在軸線平行。
[0021]具體地，所述FLAC3D仿真組件與所述微處理器雙向連接。多個(gè)監(jiān)控終端結(jié)合形成一個(gè)監(jiān)控面，通過(guò)分析監(jiān)控面的變形情況，從而來(lái)預(yù)測(cè)地層變形情況。FLAC3D仿真組件在建模時(shí)可以放大監(jiān)測(cè)終端的垂直高度信息數(shù)據(jù)，通過(guò)線性放大或非線性放大的方法，達(dá)到提前預(yù)測(cè)沉降的目的。
[0022]如圖2所示，是本實(shí)用新型較佳之原理圖二，一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)，包括微處理器1、多個(gè)監(jiān)控終端2、FLAC3D仿真組件3、報(bào)警器4、顯示器5和輸入裝置6，多個(gè)所述監(jiān)控終端2與所述微處理器I連接，所述FLAC3D仿真組件3、所述顯示器5、所述報(bào)警器4與所述微處理器I連接;所述輸入裝置6輸入端與所述微處理器I連接。監(jiān)控終端2將其位置坐標(biāo)和垂直高度信息數(shù)據(jù)傳送給微處理器1，微處理器I進(jìn)行數(shù)據(jù)整理后即傳送給FLAC3D仿真組件3，F(xiàn)LAC3D仿真組件3對(duì)接收到的信息進(jìn)行仿真，并在顯示器5上繪出監(jiān)控終端所在平面的三維地形，F(xiàn)LAC3D仿真組件3將仿真后的數(shù)據(jù)傳送給微處理器I，微處理器I進(jìn)行判斷后確定測(cè)試地面是否存在沉降危險(xiǎn)，如存在，即將信息反饋給報(bào)警器4進(jìn)行報(bào)警。
[0023]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，多個(gè)所述監(jiān)控終端設(shè)有至少三排，優(yōu)選5排，且每一排上的監(jiān)控終端均處于同一平面;相鄰兩排所述監(jiān)控終端之間的距離相等，同一排相鄰兩個(gè)所述監(jiān)控終端的距離相等;任一排所述監(jiān)控終端所在直線與盾構(gòu)施工隧道所在軸線平行。監(jiān)控終端與微處理器雙向連接，如果只是個(gè)別區(qū)域?qū)е碌膱?bào)警，當(dāng)報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警時(shí)，微處理器將報(bào)警信息傳遞給相應(yīng)位置區(qū)域的監(jiān)控終端，相應(yīng)位置的監(jiān)控終端也會(huì)通過(guò)顏色、閃光等方式體現(xiàn)出與其他監(jiān)控終端的不同。
[0024]具體地，所述FLAC3D仿真組件與所述微處理器雙向連接。多個(gè)監(jiān)控終端結(jié)合形成一個(gè)監(jiān)控面，通過(guò)分析監(jiān)控面的變形情況，從而來(lái)預(yù)測(cè)地層變形情況。FLAC3D仿真組件在建模時(shí)可以放大監(jiān)測(cè)終端的垂直高度信息數(shù)據(jù)，通過(guò)線性放大或非線性放大的方法，達(dá)到提前預(yù)測(cè)沉降的目的。
[0025]上述說(shuō)明示出并描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述實(shí)用新型構(gòu)想范圍內(nèi)，通過(guò)上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，則都應(yīng)在本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括微處理器、多個(gè)監(jiān)控終端、FLAC3D仿真組件、報(bào)警器和顯示器，多個(gè)所述監(jiān)控終端與所述微處理器連接，所述FLAC3D仿真組件、所述顯示器、所述報(bào)警器與所述微處理器連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)所述監(jiān)控終端設(shè)有至少三排，且每一排上的監(jiān)控終端均處于同一平面。3.如權(quán)利要求2所述的一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，相鄰兩排所述監(jiān)控終端之間的距離相等，同一排相鄰兩個(gè)所述監(jiān)控終端的距離相等。4.如權(quán)利要求3所述的一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，任一排所述監(jiān)控終端所在直線與盾構(gòu)施工隧道所在軸線平行。5.如權(quán)利要求4所述的一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述FLAC3D仿真組件與所述微處理器雙向連接。6.如權(quán)利要求5所述的一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控終端與所述微處理器雙向連接。7.如權(quán)利要求6所述的一種盾構(gòu)施工中地層變形的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器輸入端還連接有輸入裝置。
【文檔編號(hào)】E21D9/06GK205558913SQ201620390124
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】朱寶, 李延, 余龍, 程秋月
【申請(qǐng)人】滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院