[发明专利]深基坑开挖土层动态水平抗力系数的测定方法

说明书

本发明涉及一种深基坑开挖土层动态水平抗力系数的测定方法，属于深基坑开挖土层支护设计领域。本发明包括以下步骤：步骤一：深基坑位移监测点的布设及监测方法的确定；步骤二：深基坑土层初始m值的确定；步骤三：深基坑土层m值变形折减系数及折减m值的确定；步骤四：深基坑土层变形等效内摩擦角的确定；步骤五：深基坑土层动态m值BP神经网络预测模型结构的确定；步骤六：BP神经网络预测模型的学习训练和检验；步骤七：深基坑开挖土层动态m值的预测，本发明基于神经网络模型，有效地反应了土层m值随基坑开挖动态变化的过程，建立了深基坑开挖土层动态m值的预测模型，可有效预防由于基坑支护结构变形过大造成的基坑坍塌事故。

技术领域

本发明涉及一种深基坑开挖土层动态水平抗力系数的测定方法，属于深基坑开挖土层支护设计领域。

背景技术

随着城市建设进入发展的快车道，高层、超高层建筑如雨后春笋般拔地而起。于此同时，由于城市用地空间日趋紧张，人们开始开发利用地下空间，致使建筑物基坑开挖深度越来越深，随之而来的即是深基坑支护问题，由此引起的基坑稳定性问题已然成为城市建筑发展的“瓶颈”。深基坑支护结构设计一直都是一个十分复杂的岩土工程问题，由于不合理的支护结构设计造成基坑坍塌事故也时有发生。

由于目前基坑设计主要采用弹性地基梁法中的m法，m法中核心参数即为土层m值，m值为土层的水平抗力系数，该参数可以综合反应各土层抵抗水平变形能力的大小。目前确定土层m值常用的方法有现场试验法和经验公式法两种。现场试验方法是旁压试验法，该法将圆柱形旁压器竖直放入土中，通过旁压器在竖直的孔内加压，使旁压膜膨胀，并由旁压膜将压力传给周围的土体，使土体产生变形直至破坏，通过量测施加的压力和土变形之间的关系，即可绘制出压力变形曲线，再根据土体临塑荷载、原位侧向压力及其相应位置处的径向位移求得土层不同深度处的土体水平基床系数k，将不同深度处k值连线的斜率即为土层m值。该法虽然是试验法中最有效的方法，但是通过该法确定的土层m值是静态值，不能反应土层 m值随着基坑变形的变化规律；经验公式法是目前工程实际中确定土层m值使用最多的方法，该法是根据勘察报告中给出的各土层粘聚力、内摩擦角值，依据《建筑基坑支护技术规程》 4.1.6节给出的经验公式来计算各土层能m值。该法虽然在计算上较为简便，但是其确定的土层m值仍然是一个静态值，不能反映土层变形对m值的影响。由于不同地区地质条件千差万别，所以在m值的取值上差别也很大。所以土层m值取值问题是事关基坑支护结构安全的重要原因之一，如果不能对该参数进行合理的取值，即使有再准确的计算模型也不会得到很好的评价结果。目前在支护结构设计中都将土层m值作为一个定值来考虑，然而在实际基坑开挖过程中，土层m值是不断减小的，即土层m值随着基坑开挖是一个动态变化的量，显然，将土层m值作为定值考虑是不符合实际的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中确定动态水平抗力系数的上述缺陷，基于神经网络模型，根据基坑开挖过程中各土层m值的变化规律，提出各土层m值折减系数α_i，有效地反应了土层m值随基坑开挖动态变化的过程。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

一种深基坑开挖土层动态水平抗力系数的测定方法，包括如下步骤：

步骤一：深基坑位移监测点的布设及监测方法的确定；

(1)深基坑位移监测点的布设

根据《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009第五章中的相关规定，基坑边坡的水平和竖向位移监测点应沿基坑周边布置，周边中部、阳角处应布置监测点。沿基坑竖向每隔 1米设置监测点。基坑变形监测基准点选在监测基坑开挖面以外3倍开挖深度的稳定无变形区域，变形监测基准点和变形监测点共同形成开挖面的变形监测控制网。

(2)监测方法