【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及深基坑工程領(lǐng)域，特別涉及一種深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法。
技術(shù)介紹
1、在深基坑工程施工過程中，地下水位的控制是確保施工安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)有的深基坑地下水位監(jiān)測方法主要依賴于固定測站和點(diǎn)對點(diǎn)的監(jiān)測儀器，并利用軟件平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)集成處理。其不足之處在于：
2、第一、數(shù)據(jù)展示形式單一：現(xiàn)有的水位監(jiān)測數(shù)據(jù)主要以表格形式呈現(xiàn)，數(shù)據(jù)展示較為單調(diào)，管理人員難以通過表格快速掌握基坑降水所有相關(guān)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致決策效率低下。
3、第二、難以直觀監(jiān)測：基坑內(nèi)外水位的變化具有一定的規(guī)律性，但表格數(shù)據(jù)難以直觀地呈現(xiàn)這些規(guī)律，管理人員難以通過表格數(shù)字對比了解基坑內(nèi)外水位的空間分布和動態(tài)變化。
4、第三、監(jiān)測點(diǎn)固定性：基坑內(nèi)的水位監(jiān)測通常依賴于少量固定測點(diǎn)，這些測點(diǎn)無法全面反映基坑整體的水位情況。基坑內(nèi)的水位變化復(fù)雜，單一或固定測點(diǎn)的數(shù)據(jù)不足以準(zhǔn)確反映整體情況，容易造成水位監(jiān)測的盲區(qū)，影響施工安全和管理效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是，提供一種深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，以解決深基坑地下水位表格數(shù)據(jù)監(jiān)測效果差、不直觀、無法展示基坑內(nèi)外地下水的空間分布和動態(tài)變化，以及點(diǎn)監(jiān)測不能反映基坑地下水的整體情況的問題。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，包括：
3、生成深基坑的三維地下圍護(hù)墻；
4、根據(jù)深基坑內(nèi)的觀測井的分布數(shù)據(jù)自動生成及更新位于深基坑的三維地下圍護(hù)墻內(nèi)的坑內(nèi)
5、根據(jù)深基坑外的觀測井的分布數(shù)據(jù)自動生成及更新位于深基坑的三維地下圍護(hù)墻外的坑外水位擬合三維曲面圖；
6、根據(jù)坑內(nèi)外水位擬合三維曲面圖自動識別坑內(nèi)外水位的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)并進(jìn)行自動標(biāo)注；
7、根據(jù)地質(zhì)情況將深基坑平面劃分為多個子區(qū)域，繪制每個子區(qū)域的安全水位平面，在每個子區(qū)域內(nèi)根據(jù)坑內(nèi)外水位擬合三維曲面圖識別各子區(qū)域的擬合水位平面并將其與安全水位平面進(jìn)行對比，評估各子區(qū)域的安全水位是否存在安全風(fēng)險并在坑內(nèi)外水位擬合三維曲面圖的各子區(qū)域上標(biāo)注安全水位埋深；
8、在坑內(nèi)水位擬合三維曲面圖上根據(jù)深基坑內(nèi)減壓井的分布數(shù)據(jù)及啟閉狀態(tài)數(shù)據(jù)自動生成及更新處于開啟狀態(tài)的減壓井的三維位置；
9、根據(jù)坑內(nèi)外水位擬合三維曲面圖及其上的坑內(nèi)外水位的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)、及處于開啟狀態(tài)的坑內(nèi)減壓井的三維位置對深基坑地下水位進(jìn)行三維可視化監(jiān)測。
10、進(jìn)一步地，本專利技術(shù)提供的深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，所述生成深基坑的三維地下圍護(hù)墻的方法包括：
11、利用matlab軟件編寫程序，確定地下圍護(hù)墻各個轉(zhuǎn)角點(diǎn)的平面坐標(biāo)，生成地下圍護(hù)墻的三維結(jié)構(gòu)，將地下圍護(hù)墻的頂部端點(diǎn)坐標(biāo)沿z軸向下平移至地下圍護(hù)墻的底部，生成地下圍護(hù)墻的底部端點(diǎn)，使用fill3函數(shù)繪制每個地下圍護(hù)墻的墻體側(cè)面的三維結(jié)構(gòu)，通過連接頂部和底部的邊界端點(diǎn)構(gòu)建出地下圍護(hù)墻的三維立體圖形成深基坑的三維地下圍護(hù)墻。
12、進(jìn)一步地，本專利技術(shù)提供的深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，所述根據(jù)深基坑內(nèi)的觀測井的分布數(shù)據(jù)自動生成位于深基坑的三維地下圍護(hù)墻內(nèi)的坑內(nèi)水位擬合三維曲面圖的方法包括：
13、在matlab軟件中根據(jù)深基坑內(nèi)的觀測井分布位置數(shù)據(jù)，確定坑內(nèi)觀測井的平面坐標(biāo)，采用meshgrid函數(shù)對深基坑的平面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，生成坐標(biāo)矩陣，在二維區(qū)域內(nèi)創(chuàng)建對應(yīng)的(x,y)坐標(biāo)網(wǎng)格；根據(jù)深基坑內(nèi)的觀測井的水位數(shù)據(jù)，確定每個觀測井水位的z向坐標(biāo)，得到每個水位觀測點(diǎn)的三維坐標(biāo)；
14、利用三維坐標(biāo)，使用griddata函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)三次插值確定任意點(diǎn)(x,y)的水位z(x,y)，生成位于深基坑的三維地下圍護(hù)墻內(nèi)的坑內(nèi)水位擬合三維曲面圖。
15、進(jìn)一步地，本專利技術(shù)提供的深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，所述三次插值確定任意點(diǎn)(x,y)的水位z(x,y)的方法包括：
16、分段三次多項(xiàng)式插值處理：對于每一個由相鄰的三角形網(wǎng)格構(gòu)成的局部區(qū)域，griddata函數(shù)會在該區(qū)域內(nèi)構(gòu)建公式(1)的三次多項(xiàng)式函數(shù)：
17、z(x,y)＝a+bx+cy+dx2+exy+fy2+gx3+hx2y+ixy2+jy3??(1)；
18、其中a、b、c、…、j是根據(jù)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)與水位值確定的系數(shù)；
19、連續(xù)性和光滑性處理：在進(jìn)行分段插值時，為確保插值曲面的光滑過渡，通過優(yōu)化算法使得相鄰三角形的邊界處一階和二階導(dǎo)數(shù)連續(xù)，以使整個插值曲面在過渡點(diǎn)處的平滑性；
20、計算插值點(diǎn)的值：一旦建立了包含全部數(shù)據(jù)點(diǎn)的三角形網(wǎng)格，并在各個區(qū)域內(nèi)生成三次多項(xiàng)式模型，對于任何插值點(diǎn)，首先確定該點(diǎn)所在的網(wǎng)格，然后將其坐標(biāo)代入對應(yīng)的三次多項(xiàng)式中，以估計該點(diǎn)的水位值。
21、進(jìn)一步地，本專利技術(shù)提供的深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，所述根據(jù)深基坑外的觀測井的分布數(shù)據(jù)自動生成位于深基坑的三維地下圍護(hù)墻外的坑外水位擬合三維曲面圖的方法與生成位于深基坑的三維地下圍護(hù)墻內(nèi)的坑內(nèi)水位擬合三維曲面圖的方法相同。
22、進(jìn)一步地，本專利技術(shù)提供的深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，在坑內(nèi)水位擬合三維曲面圖上根據(jù)深基坑內(nèi)減壓井的分布數(shù)據(jù)及啟閉狀態(tài)數(shù)據(jù)自動生成及更新處于開啟狀態(tài)的減壓井的三維位置的方法包括：
23、數(shù)據(jù)篩選：從數(shù)據(jù)源中獲取每個減壓井的位置、深度及啟閉狀態(tài)，定義平面坐標(biāo)(x,y)、井深h和狀態(tài)open，open＝1為開啟狀態(tài)，open＝0為關(guān)閉狀態(tài)；
24、啟閉狀態(tài)繪制：篩選出開啟狀態(tài)的減壓井；對于每個處于開啟狀態(tài)的減壓井，在matlab軟件中使用surf函數(shù)繪制藍(lán)色圓柱，藍(lán)色圓柱從地表(x,y,0)延伸至井深(x,y,-h)，從而自動生成處于開啟狀態(tài)的減壓井的三維位置。
25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果如下：
26、本專利技術(shù)提供的深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，通過坑內(nèi)外水位擬合三維曲面圖能夠?qū)ι罨拥叵滤贿M(jìn)行三維可視化監(jiān)測并且方便監(jiān)控坑內(nèi)外水位的整體情況，全面展示基坑內(nèi)外水位的空間分布情況，克服傳統(tǒng)監(jiān)測方式中固定測點(diǎn)帶來的數(shù)據(jù)不全或盲區(qū)問題，提高監(jiān)測的全面性和準(zhǔn)確性；通過坑內(nèi)外水位擬合三維曲面圖上標(biāo)注的水位最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，能夠?qū)觾?nèi)外水位的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)進(jìn)行可視化監(jiān)測；通過在坑內(nèi)外水位擬合三維曲面圖上的安全水位的標(biāo)識，能夠?qū)ι罨痈髯訁^(qū)域的安全水位是否存在安全風(fēng)險進(jìn)行三維可視化監(jiān)測；從而保證在深基坑內(nèi)進(jìn)行安全施工；通過坑內(nèi)水位擬合三維曲面圖上繪制坑內(nèi)減壓井的三維位置能夠?qū)觾?nèi)減壓井的開啟情況及位置、深度進(jìn)行三維可視化監(jiān)測；通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時運(yùn)算和處理，實(shí)現(xiàn)每日水位數(shù)據(jù)的及時更新和展示，確保管理人員能夠隨時掌握基坑水位的動態(tài)變化，具有監(jiān)測的及時性和準(zhǔn)確性，減少了由于數(shù)據(jù)延遲可能導(dǎo)致的施工風(fēng)險，利用數(shù)據(jù)擬合技術(shù)有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)固定監(jiān)測點(diǎn)的局限性，使得監(jiān)測覆蓋范圍得以擴(kuò)大，監(jiān)測精度顯著提高，能夠全面反映基坑的水本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，其特征在于，所述生成深基坑的三維地下圍護(hù)墻的方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)深基坑內(nèi)的觀測井的分布數(shù)據(jù)自動生成位于深基坑的三維地下圍護(hù)墻內(nèi)的坑內(nèi)水位擬合三維曲面圖的方法包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，其特征在于，所述三次插值確定任意點(diǎn)(x,y)的水位z(x,y)的方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)深基坑外的觀測井的分布數(shù)據(jù)自動生成位于深基坑的三維地下圍護(hù)墻外的坑外水位擬合三維曲面圖的方法與生成位于深基坑的三維地下圍護(hù)墻內(nèi)的坑內(nèi)水位擬合三維曲面圖的方法相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，其特征在于，在坑內(nèi)水位擬合三維曲面圖上根據(jù)深基坑內(nèi)減壓井的分布數(shù)據(jù)及啟閉狀態(tài)數(shù)據(jù)自動生成及更新處于開啟狀態(tài)的減壓井的三維位置的方法包括：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，其特征在于，所述生成深基坑的三維地下圍護(hù)墻的方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)深基坑內(nèi)的觀測井的分布數(shù)據(jù)自動生成位于深基坑的三維地下圍護(hù)墻內(nèi)的坑內(nèi)水位擬合三維曲面圖的方法包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的深基坑地下水位三維可視化監(jiān)測方法，其特征在于，所述三次插值確定任意點(diǎn)(x,y)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃淳捷，梅英寶，李炎地，楊帥，方奇，王鑫，范偉波，徐黎祺，范方華，馬帥，王超群，孫瀟杭，
申請(專利權(quán))人：上海建工集團(tuán)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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