[发明专利]一种地下施工对地面建筑结构影响的检测方法

说明书

技术领域：

本发明属于地质预测技术领域，涉及一种地铁隧道开挖等地下施工影响地面混凝土结构损伤的定量检测方法，特别是一种地下施工对地面建筑结构影响的检测方法，通过现场检测、计算分析、程序实现和数值模拟的手段，定量预测地铁隧道钻爆法开挖影响地面建筑混凝土结构的损伤状态。

背景技术：

目前，在地铁隧道钻爆法开挖影响的混凝土结构损伤定量预测方面，市场上还没有公开而有效的检测方法。在隧道开挖引起的地表沉降对建筑物的影响方面，易晓明和张顶立等结合厦门机场路隧道下穿建筑群的工程实践，分别采用W-W破坏准则、屈服接近度模型和Mazars损伤模型，对地表房屋变形开裂进行定量的计算与评估，计算结果表明，屈服接近度模型实质为广义的塑性区，其结果为定量的房屋开裂安全度分布；Mazars损伤模型为典型的拉损伤模型，根据其损伤变量的大小，可以对应地评估房屋开裂程度，同时，分别基于屈服接近度模型和Mazars损伤模型，对隧道下穿过程进行数值模拟，二者结果均较好地反映了房屋变形开裂过程与施工过程的非线性相关性，由此实现对房屋变形开裂全过程的量化评估与控制；研究结果显示，开裂过程的计算评估结果与现场房屋裂缝、变形实测结果一致性良好，但是该方法主要是针对砌体结构，所用的破坏准则也是选用适于砌体结构的破坏准则，无法准确预测混凝土结构的损伤开裂情况；另外，阳军生应用随机介质理论，对隧道开挖引起的地表沉降、地表水平变形和地表倾斜等进行了深入分析，在此基础上，通过总结国内外建筑物的保护等级和允许变形值，对隧道开挖引起地层变形对建筑物的影响进行了详细的分析，最终总结了隧道施工对建筑物影响评价方法，但该方法只是对隧道上方建筑物进行笼统的评价，并不限于对特定的单一结构的评价，而这种单一结构常常要根据具体情况进行单独分析，同时，其破坏的评判标准也仅适用于普通的砌体结构，其余的研究也都仅限于定性的评价隧道开挖引起的地表变形对建筑物的影响；在爆破振动引起的建筑物损伤方面，张宇旭等针对爆破地震波作用下建筑结构的安全评估问题，提出了利用弹塑性时程分析方法全面评估爆破地震波的安全度，通过合理选择框架砌体结构的计算模型和数值计算方法，对在爆破地震波作用下的5层底层框架砌体结构进行了弹塑性时程算例分析，得到了框架结构的应力、弯矩及位移等，但是无法定量的分析该特定爆破地震波对建筑物产生的损伤情况；谭文辉等以某露天矿境界边坡近坡肩的1栋3层框架结构建筑为研究对象，通过现场爆破震动实测，数值模拟和理论分析，建立了频繁爆破震动作用下钢筋混凝土构件和整体结构的疲劳损伤模型，研究了频繁爆破震动作用下，结构位移、应力和刚度变化的规律，研究表明，频繁爆破震动作用下，构件所产生的损伤要大于结构整体产生的损伤；框架结构的最薄弱部位为结构顶层楼板以及结构底层边柱顶端，该研究可以为露天矿山控制爆破和近矿建筑的结构设计提供参考，该方法通过框架结构爆破震动作用后的模态改变（1阶或有限阶自振周期的改变）来反映结构刚度的衰减，即结构的整体损伤，进而评判结构的损伤程度，该种评判方法比较模糊，模态的改变并不能从定量上与结构的损伤一一对应；其他研究如魏海霞等通过在爆破区建筑物内布点监测，对现场实测数据进行定量和定性分析，并借助多分辨小波分析方法，得出爆破地震波作用下建筑结构速度响应方面的一些特性；陈士海等采用有限元时程分析讨论了不同爆破震动频率速度荷载作用下结构的动态响应，指出结构抗震的安全标准在高频时以垂直荷载速度峰值为准，在低频时以水平荷载速度峰值为准；以上所列的这些研究都是通过研究爆破振动波特性的角度来分析建筑物的响应特性，无法定量分析混凝土结构的损伤开裂情况。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种地铁隧道开挖等地下施工影响地面建筑混凝土结构的检测方法，通过现场检测、理论分析、程序实现和数值模拟等手段，定量预测地铁隧道钻爆法开挖影响地面建筑混凝土结构的损伤开裂状况。

为了实现上述目的，本发明的具体工艺步骤为：

（1）、地表沉降值监测和混凝土结构爆破振动监测：地表沉降值为混凝土结构所在位置附近的地下施工开挖处上方的地表沉降值，地表沉降监测点布置为直线走向的不均匀设点，如图2所示，获得的地表沉降数据为各个监测点的累计沉降值和各监测点到隧道中心线的水平距离，地表沉降数据通过地下地铁隧道施工方获取或采集；在开挖隧道上方安放爆破振动监测仪获取爆破振动监测数据，采集振动峰值速度并绘制速度时程曲线；