【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于地面沉降監測預警，涉及一種基于立體式監測網的地面沉降預測方法。
技術介紹
1、目前常用insar、地面標、分層標組、模糊層次分析法、機器學習算法等手段進行沉降監測、分析和預測，但應用過程中基本以一種或兩種為主，不同技術之間相互配合和相互補充不足，而且沉降監測只能反映單點或局部的沉降變化，除不能顯示整體區域內地面沉降的時空分布情況外，還缺乏以發展的角度研判地面沉降動態變化問題。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的不足，本專利技術的目的在于提供一種基于立體式監測網的地面沉降預測方法。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種基于立體式監測網的地面沉降預測方法，包括：
4、s1，基于地質鑒別孔的試驗數據和地下水位監測孔、分層標孔、孔隙水壓力監測孔的觀測數據，概化水文地質結構和量化各層體積壓縮系數；
5、s2，構建三維地下水滲流模型，計算各個含水層的地下水位空間分布數據；
6、s3，地下水位監測孔觀測數據與計算結果擬合，反演三維地下水滲流模型中的參數；
7、s4，運行反演后的地下水滲流模型，得到各個含水層和隔水層的地下水位降深和孔隙水壓力差空間分布數據；
8、s5，在一維非線性固結條件下，將不同空間位置的水位差或孔隙水壓力差作用所產生的變形疊加起來得到地面最終沉降值。
9、在本專利技術中，優選的，s1包括：
10、s11，基于地質鑒別孔的試驗數據，
11、s12采用等效滲透系數法繪制導水系數隨深度的累積變化曲線，依據曲線的斜率變化對全井段巖性層進行組合，概化場地含水介質的空間分布，包括量化含水層、隔水層的埋藏深度、厚度及各層滲透性分區；
12、s13，根據土層一維非線性有限應變固結的頂面最終沉降公式：
13、
14、推導出土層骨架的體積壓縮系數公式為：
15、
16、其中mv為土層骨架的體積壓縮系數，s為對應土層的頂面最終沉降，h為含水層或隔水層厚度，qu為水壓力變化引起的豎向應力變化，qu=×sw,其中為水重度，sw為對應土層水位或孔隙水壓力變化；
17、s14，根據實測的同一時間段內的地下水位降深數據、孔隙水壓力差數據、各層頂面沉降數據，應用土層骨架的體積壓縮系數公式求解各含水層和隔水層的體積壓縮系數。
18、在本專利技術中，優選的，s12中所述的含水層是指能給出并透過水的由礫土、砂土、粉土中的至少一種介質組成的地層。
19、在本專利技術中，優選的，s12中所述的隔水層是指既不能給出又不能透過水的由黏土、粉質粘土中的至少一種介質組成的地層。
20、在本專利技術中，優選的，所述s2包括：
21、s21，根據量化的含水層、隔水層埋藏深度及各層滲透性分區，建立水文地質結構模型；
22、s22，將滲透系數、給水度、彈性釋水率、補給量、開采量輸入水文地質結構模型；
23、s23，計算場地各個含水層的地下水位空間等值線圖。
24、在本專利技術中，優選的，所述s3中反演三維地下水滲流模型中的參數的方式為：
25、對比場地計算的地下水位值與觀測的地下水位值之間的偏差，通過不斷調整滲透系數、給水度、彈性釋水率的數值，重復運行模型，直到計算地下水位值與觀測的地下水位值趨勢能完全擬合，且均方根誤差不大于2%，此時模型中的參數就是適合本場地的水文地質參數。
26、在本專利技術中，優選的，所述s4中采用不同降雨環境下的規劃開采量代入反演后的地下水滲流模型中，運行反演后的地下水滲流模型得到不同空間位置的地下水水位降深值或孔隙水壓力差值。
27、在本專利技術中，優選的，所述的不同降雨環境是指枯水期、豐水期、平水期和n年平均的降雨時期。
28、在本專利技術中，優選的，所述s5包括：
29、s51，將模型運行后各層的地下水位差或孔隙水壓力差數據導出，導出數據排列格式為x、y、sw，在一維非線性固結條件下，利用分層總和法，求出不同空間位置的地面最終沉降值，計算公式如下：
30、
31、其中s總為地表最終沉降值；hi為第i層含水介質厚度；qui為第i層含水介質水壓力變化引起的豎向應力變化，qui=×swi,其中為水重度，swi為第i層含水介質水位或孔隙水壓力變化；mvi為第i層含水介質土層骨架的體積壓縮系數，x、y為平面坐標，sw為含水介質水位變化或孔隙水壓力變化；
32、s52，將不同空間位置的地面最終沉降值導入到地理數據網格化繪圖軟件sufer中，得到場地范圍內地面沉降等值線圖。
33、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
34、本專利技術引入了地面沉降立體監測網技術和土層一維非線性有限應變固結原理，有效提升了地面沉降預測的準確性。本專利技術利用地下水滲流仿真技術，獲取不同條件下的地下水位動態時空變化值，進而直觀展現出地面沉降時空分布特征，指導性強，便于采取有針對性的防沉措施，節約了災害防治時間和經濟成本。
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1.一種基于立體式監測網的地面沉降預測方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述含水層是指能給出并透過水的由礫土、砂土、粉土中的至少一種介質組成的地層。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述隔水層是指既不能給出又不能透過水的由黏土、粉質粘土中的至少一種介質組成的地層。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2包括：
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中反演三維地下水滲流模型中的參數的方式為：
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4中采用不同降雨環境下的規劃開采量代入反演后的地下水滲流模型中，運行反演后的地下水滲流模型得到不同空間位置的地下水水位降深值或孔隙水壓力差值。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述的不同降雨環境是指枯水期、豐水期、平水期和N年平均的降雨時期。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S5包括：
【技術特征摘要】
1.一種基于立體式監測網的地面沉降預測方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述含水層是指能給出并透過水的由礫土、砂土、粉土中的至少一種介質組成的地層。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述隔水層是指既不能給出又不能透過水的由黏土、粉質粘土中的至少一種介質組成的地層。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2包括：
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【專利技術屬性】
技術研發人員：尚海敏，崔慶國，于進慶，隋孝民，鮑曉東，楊旭，文海光，熊沖沖，
申請(專利權)人：中國鐵路設計集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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