[发明专利]一种软基地区变电站地质变形安全评估方法

权利要求书

1.一种软基地区变电站地质变形安全评估方法，其特征在于，步骤如下：

（1）现场踏勘、收集、分析变电站既有的地质勘察、基础设计资料，查明变电站地基的地质特征特别是软土分布情况与各软土层的物理力学性质指标，并查明地下水对软基变形的影响及相关参数；

（2）建立地质概化模型与数值分析模型

基于步骤（1）建立地质概化模型，包括变电站的地基地层厚度、分布及物理力学参数；同时建立变电站的荷载模型，包括作用在地基上的荷载特征及分布、可变荷载及偶然荷载；然后在地质概化模型与荷载模型的基础上利用数值模拟软件FLAC^3D建立数值模拟模型；

（3）数值模拟与监测控制标准的确定

基于蠕变本构模型，利用步骤（2）建立的数值模拟模型进行荷载作用下变电站软基长期的变形演化特征计算，一方面利用数值分析方法得到变电站软基在荷载作用下随时间变化的位移场，确定软基在可能的极限荷载条件下变形的控制值，即阈值，另一方面选择变形最大的3～10点作为关键的地质变形监测控制点；

（4）现场自动化监测

基于北斗地基增强网，在步骤（3）选择的关键监测控制点上安装北斗GNSS进行软基变电站地质变形自动化监测，基于通用的GNSS坐标解算方法获取地基的实际变形监测数据；

（5）数学建模

基于步骤（3）位移场分析结果以及工程类比和经验，研究关键监测点的数据变化时空规律，并采用人工智能方法建立监测点的时空变化规律数学模型；数学模型包含的参数有监测点所在的软基厚度、压缩模量、荷载；对比时空变化规律数学模型所得数据与步骤（4）实际监测数据的差异，不断反馈修正模型，经过一段时间的试运行最终确定适合于具体项目、地质及荷载条件的模型；

（6）以步骤（3）得到的控制值的100%作为极限值，即Ⅲ级；控制值的85%作为报警值即Ⅱ级；控制值的70%作为预警值，即Ⅰ级，从而建立三级预警体系；判断步骤（4）获得的监测数据位于预警体系的哪一级内进行变电站软基地质变形安全等级划分与预警。

2.根据权利要求1所述的软基地区变电站地质变形安全评估方法，其特征在于：采用CAD或3DGIS构建地质概化模型，采用非线性多项式函数L(x,y,z)来构建荷载模型。

3.根据权利要求1所述的软基地区变电站地质变形安全评估方法，其特征在于：蠕变本构模型为Merchant模型、Burgers模型、幂函数模型或Singh-Mitchell模型，采用数值模拟方法计算荷载作用下软基长期的变形演化特征，以此求得考虑极限荷载条件下的长期值，并将其作为变形控制值，即阈值。

4.根据权利要求1所述的软基地区变电站地质变形安全评估方法，其特征在于，监测点的时空变化规律数学模型的建立步骤：首先基于RS属性约简算法对输入多因素进行筛选，剔除对预测输出结果--软基变形影响较小的冗余因素，保留对预测输出结果--软基变形影响较大的主要因素，从而得到输入多因素的最简集；其次采用多元自适应回归样条MARS模型建立经上一步筛选得到的影响因素最简集与预测输出结果之间的非线性映射关系，并采用灰狼优化算法GWO优化影响MARS建模精度的两个关键参数：样本数据最小步长和端点；最终得到基于粗糙集和GWO-MARS的人工智能组合预测模型。