【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据分析领域，更具体地涉及基于大数据分析的新建工程引起既有隧道变形预测方法。
技术介绍
1、新建工程引起既有隧道变形是指在隧道周边进行的各类施工活动时，对隧道周围的地层、土体结构和地下水位等产生了扰动或改变。这种扰动可能会引发隧道周围土体失稳，导致隧道结构发生沉降、侧向位移、倾斜、变形等一系列反应，进而影响隧道的安全性、耐久性和正常运行。
2、现有的新建工程引起既有隧道变形的预测是通过对施工过程中的地质条件、隧道结构和施工参数进行分析，进行实时数据监测，运用数值模拟、机器学习等技术，预测施工可能对隧道造成的沉降、位移或其他变形的趋势和程度。
3、但是在施工时可能会遇到施工处土层塌陷的情况，土层塌陷也会对既有隧道造成影响，若仍使用上述的预测方法，无法准确地对隧道的变形进行预测，降低隧道的安全性。
4、针对上述问题，本专利技术提出一种解决方案。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了基于大数据分析的新建工程引起既有隧道变形预测方法，以解决上述
技术介绍
中存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、基于大数据分析的新建工程引起既有隧道变形预测方法，包括以下步骤：
4、步骤1：使用声波探测技术检测出地下水位的变化速度与方向变化，并根据地下水位的变化速度与方向变化计算得到地下水位变化影响系数；
5、步骤2：通过gps测量技术，获取坍塌数据与坍塌中心距
6、步骤3：获取隧道的自身情况数据，所述自身情况数据包括隧道老化数据与裂痕数据，并根据自身情况数据计算得到隧道老化系数；
7、步骤4：将地下水位变化影响系数、塌陷影响系数以及隧道老化系数进行综合评估得到隧道变形指数，其计算公式为td＝a1×gl+a2×cp+a3×tc，其中td表示为隧道变形指数，gl表示为地下水位变化影响系数，cp表示为塌陷影响系数，tc表示为隧道老化系数，a1、a2、a3表示为地下水位变化影响系数、塌陷影响系数以及隧道老化系数的权重系数；
8、步骤5：根据隧道变形指数进行预警。
9、优选的，所述地下水位变化影响系数计算步骤为：
10、在施工区域和既有隧道周围的地下水层内布设声波传感器，用于实时监测地下水的流动速度和方向；
11、获取施工区域和既有隧道所设置的声波传感器的距离与声波在两传感器的传播时间差，并进行比值计算得到声波传播速度vs；
12、获取声波传播方向与水流方向之间的夹角，根据声波传播速度计算出地下水的实际流速，其计算公式为vw＝vs·cos(θ)，其中vw表示为地下水的实际流速，θ表示为声波传播方向与水流方向之间的夹角，vs表示为声波传播速度；
13、使用多个声波探测器，布置在不同方向上，检测不同方向的水流速度与地下水流动的方向角，并根据地下水的实际流速计算水流速度方向变化，其计算公式为vx＝vw·cos(α)，vy＝vw·sin(α)，其中vx与vy分别表示为地下水流速的水流速度的方向变化，α表示为地下水流动的方向角；
14、通过声波探测器在检测时间段内连续监测水流速度的变化，计算地下水位随时间的变化速度，其计算公式为其中vh表示为地下水位的变化速度，dh表示为地下水位变化的高度差，dt为检测时间段；
15、根据水流速度的方向变化，计算水位变化的方向，其计算公式为其中θw表示为地下水位变化的方向角；
16、根据地下水位的变化速度与变化方向计算得到地下水位变化影响系数，其计算公式为gl＝vh·cos(θw)，其中gl表示为地下水位变化影响系数。
17、优选的，所述根据坍塌数据计算得到坍塌程度步骤为：
18、通过gps测量技术测量的数据，绘制坍塌区域的平面图与三维模型，并标出坍塌区域的边界；
19、通过图像处理技术得到坍塌区域的面积；
20、将坍塌区域平均分为n份，记为坍塌子区域，使用地面雷达探测技术测量每个坍塌子区域的坍塌垂直深度，并将每个坍塌子区域的坍塌垂直深度进行均值计算得到平均坍塌深度；
21、将坍塌区域的面积与平均坍塌深度进行乘积计算得到实际坍塌体积，其计算公式为其中vt表示为实际坍塌体积，a为坍塌区域的面积，为平均坍塌深度；
22、根据设计标准与地质条件因素得到理论最大坍塌体积，将实际坍塌体积与理论最大坍塌体积进行比值计算得到坍塌程度。
23、优选的，所述通过图像处理技术得到坍塌区域的面积步骤为：
24、对坍塌区域的平面图，使用去噪技术减少图像中的噪声，增强图像对比度和亮度；
25、使用边缘检测算法识别坍塌区域的边界，将图像分割为不同的区域，识别和提取坍塌区域；
26、计算坍塌区域在图像中的像素面积，并将其转换为实际面积，记为坍塌区域的面积。
27、优选的，所述根据设计标准与地质条件因素得到理论最大坍塌体积步骤为：
28、获取施工区域的地质勘探报告，了解地层结构，包括土层、岩石的分布及厚度，分析不同地质材料的强度特性；
29、确定地下水位的深度及含水层的存在情况，评估地下水对地层稳定性的影响，评估地下水对坍塌带来的额外压力与软化效应；
30、根据设计规范中的荷载计算公式，确定隧道的设计荷载，所述设计荷载包括土压力、活荷载以及地震荷载，结合工程的安全系数，确定隧道结构能够承受的最大荷载；
31、根据地质条件和隧道设计，利用极限平衡分析法评估隧道的稳定性，确定隧道上方与侧面的潜在坍塌范围，分析失稳点的位置，确定最大潜在坍塌区域；
32、根据上一步的失稳点分析，确定最大概率坍塌的几何区域，构建理论坍塌区域的几何模型；
33、根据所建立的坍塌区域几何模型，使用几何体积公式计算理论最大坍塌体积。
34、优选的，所述根据自身情况数据计算得到隧道老化系数步骤为：
35、获取隧道建成至今的时间，记为建成时效，并从管理数据中获取隧道的维修记录；
36、通过隧道的维修记录获取隧道建成至今一共进行维修的次数；
37、根据建成时效与一共进行维修的次数计算得到隧道老化程度，其计算公式为其中ad表示为隧道老化程度，tj表示为建成时效，numw表示为一共进行维修的次数；
38、在隧道中布设三维激光扫描设备，对隧道内表面进行精确的扫描，获取隧道内裂痕数量，并根据隧道老化程度与隧道内裂痕数量计算得到隧道老化系数，其计算公式为其中tc表示为隧道老化系数，numl表示为隧道内裂痕数量。
39、优选的，所述根据隧道变形指数进行预本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于大数据分析的新建工程引起既有隧道变形预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于大数据分析的新建工程引起既有隧道变形预测方法，其特征在于：所述地下水位变化影响系数计算步骤为：
3.根据权利要求1所述的基于大数据分析的新建工程引起既有隧道变形预测方法，其特征在于：所述根据坍塌数据计算得到坍塌程度步骤为：
4.根据权利要求3所述的基于大数据分析的新建工程引起既有隧道变形预测方法，其特征在于：所述通过图像处理技术得到坍塌区域的面积步骤为：
5.根据权利要求3所述的基于大数据分析的新建工程引起既有隧道变形预测方法，其特征在于：所述根据设计标准与地质条件因素得到理论最大坍塌体积步骤为：
6.根据权利要求1所述的基于大数据分析的新建工程引起既有隧道变形预测方法，其特征在于：所述根据自身情况数据计算得到隧道老化系数步骤为：
7.根据权利要求1所述的基于大数据分析的新建工程引起既有隧道变形预测方法，其特征在于：所述根据隧道变形指数进行预警步骤为：
【技术特征摘要】
1.基于大数据分析的新建工程引起既有隧道变形预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于大数据分析的新建工程引起既有隧道变形预测方法，其特征在于：所述地下水位变化影响系数计算步骤为：
3.根据权利要求1所述的基于大数据分析的新建工程引起既有隧道变形预测方法，其特征在于：所述根据坍塌数据计算得到坍塌程度步骤为：
4.根据权利要求3所述的基于大数据分析的新建工程引起既有隧道变形预测方法，其特征在于：所述通过图像处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙景来，王新灵，苏越，刘浩，方慧，席迅，陈得胜，董力文，
申请(专利权)人：北京市市政工程研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。