Procesamiento de datos de monitoreo y medición y retroalimentación de información
Figura 11-10 Curva de tiempo de los datos de medición en sitio
Para los datos de medición en sitio, la curva de desplazamiento-tiempo (o diagrama de dispersión) debe dibujarse en el tiempo. La abscisa de tiempo de la curva debe representar la distancia entre el proceso de construcción y la superficie de excavación y la sección medida. En la disposición de los datos de medición, puede elegir una curva de desplazamiento-tiempo o un diagrama de dispersión.
1. Análisis y procesamiento de datos
Con base en los datos medidos, se puede dibujar la curva de relación entre el desplazamiento u y el tiempo t, y se pueden visualizar visualmente los cambios de desplazamiento de la roca circundante. visto, y se puede juzgar preliminarmente que la roca circundante tiene una tendencia. ¿Es estable o anormal? Se recomienda ingresar los resultados de la medición en formato Excel de manera oportuna y usar su función de gráficos para generar gráficos automáticamente para garantizar que los datos de medición y los gráficos estén sincronizados y que los cambios en la roca circundante se puedan obtener de manera más oportuna e intuitiva. .
Debido a la discreción causada por errores accidentales en la medición, los datos de medición se analizan utilizando principios estadísticos y se describen con las fórmulas matemáticas correspondientes. La relación funcional entre las dos variables U y T se obtiene mediante análisis de regresión. Esta curva de función puede representar la distribución de dispersión de los datos del punto de prueba y puede calcular la tasa de cambio y el valor límite de la variable dependiente. Las siguientes funciones de curva exponencial, logarítmica e hiperbólica se utilizan principalmente para cálculos de regresión lineal. Las fórmulas prototipo de las tres funciones de curva son las mismas.
(1) Función exponencial: u = a e (-b/t) derivación: u′= ab e(-b/t)t-2.
Conviértela en una función lineal:
Fórmula de límite:
(2) Función logarítmica: u = a+b/LG (1+t)
Derivación:
Convertirla en función lineal:
Fórmula límite:
(3) Función hiperbólica: Derivada:
Conviértalo en una función lineal:
Fórmula de límite:
Donde: a y b son constantes de regresión; u es el valor de desplazamiento, mm t es el tiempo inicial; después de leer, d.
En el análisis de regresión lineal, las tres funciones deben retroceder de forma independiente, convertirse en una función lineal Y = A+BX para obtener A y B, y luego convertir de A y B para obtener los valores. de las constantes de la función de curva A y B. Tomando la función exponencial como ejemplo, tome lnu como Y, 1/t como X, y realice cálculos de regresión para obtener las constantes de ecuación lineal A y B, y calcule el coeficiente de correlación R. Después de realizar un análisis de regresión en las tres funciones de curva, de acuerdo con el coeficiente de correlación r de las tres ecuaciones de curva, la ecuación de curva con r más cercano a 1 representa el cambio de los datos medidos. Generalmente, el valor absoluto del coeficiente de correlación r de la función de curva seleccionada debe ser mayor que 0,9. Las fórmulas de cálculo de a, b y r son las siguientes:
Construcción subterránea de ingeniería
Construcción subterránea de ingeniería
El análisis de regresión lineal requiere una gran cantidad de procesamiento de datos y cálculos complicados Por lo tanto, las calculadoras de ingeniería se utilizan generalmente para cálculos de regresión. Las calculadoras de ingeniería de uso común tienen funciones de análisis de regresión que pueden completar cálculos de regresión de datos medidos en poco tiempo.
Según los resultados del análisis de regresión, puede elegir la ecuación de la curva que representa el punto de medición, calcular la tasa de desplazamiento en un día determinado según la fórmula derivada o calcular el desplazamiento total según el límite. fórmula. A través de la ecuación de función de curva que representa los puntos de medición, se pueden eliminar errores accidentales, se puede inferir la estabilidad de la roca circundante o se puede estimar el momento de la construcción del revestimiento secundario.
II. Análisis de datos y ejemplos de aplicación
1. Datos originales
Asentamiento de bóveda y asentamiento de cúpula de una determinada sección durante la excavación de sección completa del entorno de Clase III. roca de un túnel de carretera En la tabla 11-5 se muestran algunos datos medidos del desplazamiento periférico.
Tabla 11-5 Tabla de datos de mediciones parciales del asentamiento de bóveda y desplazamiento periférico de un determinado túnel carretero.
Dibuje una curva de tiempo-desplazamiento basada en los datos anteriores, como se muestra en la Figura 11-11.
Figura 11-11 Curva de tiempo de los datos de medición in situ
(La línea continua es la curva de desplazamiento periférico, la línea de puntos es la curva de asentamiento de la bóveda)
2. Cálculo de regresión de desplazamiento periférico
Sustituya los datos de desplazamiento alrededor de la tabla anterior en tres ecuaciones de función de curva, realice un análisis de regresión de acuerdo con la forma de ecuación lineal de y = a+bx y obtenga los valores. de a, b y r. A partir de a, b obtiene las constantes de a y b en la ecuación de la curva, y las siguientes tres ecuaciones se obtienen mediante cálculo de regresión:
Función exponencial: u = 21,3212e (-1,6219/t) coeficiente de correlación r =-0,9855.
Función logarítmica: u = 24,8028-6,8904/LG (1+t) coeficiente de correlación r =-0,9556.
Función hiperbólica: coeficiente de correlación r = 0,9984.
Conclusión: Entre las tres ecuaciones de regresión anteriores, el valor absoluto del coeficiente de correlación r de la función hiperbólica es el más cercano a 1 y su precisión de regresión es alta, por lo que esta ecuación se selecciona para expresar la convergencia de esta línea horizontal.
3. Cálculo de regresión del asentamiento de la bóveda
Sustituya los datos de asentamiento de la bóveda anteriores en tres ecuaciones de funciones de curva y realice un análisis de regresión en forma de una ecuación lineal de y = a+bx. Obtenga los valores de a, b, r y obtenga las constantes de a y b en la ecuación de la curva de a y b. Las siguientes tres ecuaciones se obtienen mediante cálculo de regresión:
Función exponencial: u = 33,1993 e(-1,5245/t ) coeficiente de correlación r =-0,991.
Función logarítmica: u = 38.2074-10.1388/LG(1+t) coeficiente de correlación r =-0.9726.
Función hiperbólica: coeficiente de correlación r = 0,9913.
Conclusión: Entre las tres ecuaciones de regresión anteriores, el valor absoluto del coeficiente de correlación r de la función exponencial es el más cercano a 1 y su precisión de regresión es alta, por lo que esta ecuación se selecciona para representar la convergencia de esta línea topográfica horizontal.
4. Análisis y aplicación
(1) Análisis de desplazamiento periférico: Según la ecuación de función hiperbólica seleccionada, se analiza el punto de medición y se puede obtener el desplazamiento total final a partir del La fórmula del límite es 1÷b = 1÷0,0379 = 26,39 mm, que es menor que 9. 0 mm en JTJ 042-04 “Especificaciones Técnicas para la Construcción de Túneles de Carreteras”. El desplazamiento es de 21,13 mm, lo que representa el 80,1% del desplazamiento total. Según la fórmula de derivación, la tasa de desplazamiento en el día 23 es de 0,16 mm/d. A partir de esto, se puede juzgar que después de 23 días de excavación, el desplazamiento de la roca circundante y el soporte inicial es básicamente estable, lo que demuestra que el Los parámetros de soporte son razonables y se puede garantizar la seguridad de la construcción.
(2) Análisis de asentamiento de la bóveda: De acuerdo con la ecuación de la función exponencial seleccionada, se analizó el punto de medición y el desplazamiento total final se obtuvo a partir de la fórmula límite como 33,20 mm, que es menor que JTJ 042. -04 “Túnel Autopista” Desplazamiento relativo permitido en el artículo 9.3.4 del “Especificaciones Técnicas de Construcción”. Luego de 19 días de excavación, el desplazamiento fue de 31.065438. Representa el 93,4% del drenaje total. Según la fórmula de derivación, la tasa de desplazamiento en 19d es de 0,13 mm/d. A partir de esto, se puede juzgar que el asentamiento de la roca circundante y la bóveda de soporte inicial después de la excavación en 19d es básicamente estable, lo que demuestra que los parámetros de soporte son razonables y Se puede garantizar la seguridad de la construcción.
(3) A partir de los resultados del análisis anterior, se puede ver que el asentamiento de la bóveda es aproximadamente 1,5 veces el desplazamiento periférico, y el asentamiento de la bóveda cambia más rápido que el desplazamiento periférico. Según los datos relevantes y los resultados de las mediciones reales, el asentamiento de la bóveda del túnel es generalmente de 1 a 2 veces el desplazamiento periférico. Con base en el análisis anterior, se puede sacar la siguiente conclusión: después de 23 días de excavación, el desplazamiento de rocas circundantes y el asentamiento de la bóveda en esta sección se han estabilizado y se puede llevar a cabo la construcción del revestimiento secundario.
(4) Para garantizar el uso seguro del carro de encofrado de revestimiento secundario, así como los requisitos para las superficies de trabajo en diversos procesos como excavación, amortiguación y operaciones de capa impermeable, la distancia mínima entre la superficie de excavación y el carro de encofrado de revestimiento secundario es La distancia es de 120 m, la velocidad de excavación de este tramo es de 3 m/d y tarda 40 días. Según la ecuación de la curva de regresión, el desplazamiento periférico después de 40 días de excavación es de 23,75 mm, lo que representa el 90% del desplazamiento total. La tasa de desplazamiento es de 0,06 mm/d, el asentamiento de la bóveda es de 31,96 mm, lo que representa el 96,3% del asentamiento total, y la tasa de asentamiento es de 0,03 mm, lo que cumple con el artículo 9.3.5 de JTJ042-04 "Especificaciones técnicas para la construcción de túneles de carreteras". " con respecto a los requisitos de construcción del revestimiento secundario.
(5) Con base en los resultados anteriores, se puede concluir que después de 2 a 3 días de excavación, la tasa de desplazamiento de la roca circundante es inferior a 0,2 mm/d, el desplazamiento representa el 80% de la desplazamiento total y la tasa de asentamiento de la bóveda es inferior a 0,10 mm/d, el asentamiento representa el 93,8% del asentamiento total, cumpliendo con los requisitos para la construcción de revestimiento secundario. El revestimiento secundario se construye utilizando un carro de encofrado de 12 m. Se puede completar un encofrado cada dos días, con un promedio de 6 m completados en un día. Según el cálculo anterior, la velocidad máxima de excavación permitida es 120 ÷ 23 = 5,2 m, pero la excavación real es de 3 m por día, por lo que la excavación es el factor principal que controla el progreso de la construcción. De acuerdo con las condiciones reales del sitio, se puede aumentar la velocidad de excavación y acelerar el progreso del proyecto.
Tercera aplicación integral
En la construcción de túneles, se utilizan diferentes métodos de construcción para diferentes rocas circundantes, como el método escalonado, el método del pozo guía de la pared lateral, el método del suelo central, etc. Los métodos y resultados también varían. JTJ 042-04 "Especificaciones técnicas para la construcción de túneles de carreteras" estipula los requisitos de medición para diferentes rocas circundantes y métodos de construcción. Por lo tanto, se pueden adoptar métodos razonables de diseño y medición de acuerdo con las condiciones reales de construcción.
Diferentes métodos y procedimientos de construcción pueden causar que el desplazamiento y los cambios de tiempo de la deformación de la roca circundante sean diferentes de una sola curva, como se muestra en la Figura 11-12. Según los resultados reales de la medición, se cree que la excavación en la sección inferior puede causar que la roca circundante estabilizada se deforme nuevamente, como se muestra en la Figura 11-12 a la izquierda. La excavación invertida también puede causar cambios repentinos en el desplazamiento de la roca circundante, pero si el concreto invertido se vierte a tiempo, la deformación de la roca circundante se puede controlar de manera efectiva. Después de que el concreto se vierte hasta cierta resistencia (generalmente 2-3 días), la deformación de la roca circundante se estabilizará rápidamente, por lo que el cambio repentino en el medio de la curva desplazamiento-tiempo es cercano a una línea recta (lado derecho de Figura 11-12). Por lo tanto, la descripción del desplazamiento de la roca circundante mediante una ecuación de curva única no puede reflejar con precisión los cambios dinámicos de la roca circundante. Es necesario fortalecer la observación visual de la estabilidad de la roca circundante y su soporte inicial con base en la regresión. Método de análisis y realizar la deformación de la roca circundante. Un análisis más completo. El análisis de regresión se puede realizar en la curva dibujada en función de los datos medidos, y diferentes intervalos se describen mediante diferentes ecuaciones de curva. Cuando la curva cambia repentinamente a una curva (imagen de la izquierda en la Figura 11-12), la curva 0-A se puede usar como primer intervalo y la curva A-C se puede usar como segundo intervalo para el análisis de regresión, y los límites de las ecuaciones de regresión de las dos curvas se pueden calcular y comparar. Cuando la mutación es aproximadamente lineal (a la derecha en la Figura 11-12), el segmento B-C se puede mover al punto A para el análisis de regresión, ignorando su segmento de cambio lineal. Al calcular el límite de la ecuación de la curva obtenida mediante el cálculo de regresión, se debe agregar δ U al valor límite.
Figura 11-12 Curvas de deformación y desplazamiento de la roca circundante con el tiempo para diferentes métodos y procesos de construcción.
Analice los factores que influyen en los cambios en cada intervalo y divida los factores que influyen en factores controlables y factores incontrolables para guiar la construcción, eliminar la influencia de los factores controlables y reducir la influencia de los factores incontrolables. Por ejemplo, el método de construcción debe ajustarse para reducir la perturbación de la roca circundante, o deben reforzarse los parámetros de soporte para garantizar la seguridad de la construcción. La excavación de la siguiente sección es incontrolable, pero la deformación de la roca circundante se puede reducir de acuerdo con la longitud de excavación de la pared lateral, de modo que se pueda controlar la deformación de la roca circundante. El impacto de la excavación en arco invertido sobre la roca circundante también se puede mejorar controlando la calidad y el proceso de construcción. La práctica ha demostrado que los anclajes de bloqueo utilizados inicialmente para sostener el arco pueden reducir efectivamente el impacto de la excavación del arco invertido sobre la deformación de la roca circundante. Por lo tanto, la calidad de la instalación de los pernos de bloqueo debe controlarse estrictamente durante la construcción del arco, especialmente los pernos de bloqueo de los pies. Según la situación real, los pernos radiales en los pies se pueden cambiar apropiadamente por pernos de bloqueo. También es necesario que los pernos radiales estén soldados firmemente al arco. Al mismo tiempo, también se puede ajustar la tecnología de construcción, como verter el hormigón invertido inmediatamente después de calificar la medición de la excavación invertida y llenarlo inmediatamente después de 24 horas. Una vez solidificados el hormigón invertido y el relleno, se puede controlar rápidamente la deformación de la roca circundante. Además, si el soporte inicial no es oportuno, el metraje de excavación es demasiado largo y el plan de perforación y voladura no es razonable, el impacto en la roca circundante es controlable y puede eliminarse ajustando el proceso y mejorando el plan.
Además, también podemos dibujar la relación entre la velocidad de desplazamiento y el tiempo y la relación entre el desplazamiento y la distancia del rumbo para una evaluación integral. El primero puede reflejar de manera más intuitiva la estabilidad de la roca circundante, mientras que el segundo puede reflejar el impacto de la excavación y la voladura en los cambios de desplazamiento de la roca circundante, y tiene cierto valor de referencia para el análisis de los cambios de desplazamiento de la roca circundante. El monitoreo y la medición de túneles son inherentemente un proceso dinámico. Es necesario utilizar plenamente los principios de control dinámico en la teoría de la gestión de proyectos para gestionar el monitoreo y la medición de túneles, y resumirlos y mejorarlos continuamente para que el monitoreo y la medición puedan guiar mejor la construcción y garantizar la seguridad del túnel. .
El monitoreo y medición del desplazamiento de la roca circundante no puede seguir completamente el principio del revestimiento secundario después de que la roca circundante se haya estabilizado. Especialmente en la sección de entrada del túnel, la roca circundante suele ser pobre y se debe implementar un revestimiento secundario. a tiempo.
Debido al retraso en la construcción del revestimiento secundario en la sección de entrada del túnel, la roca circundante se deformó severamente, con la bóveda asentándose hasta 60 cm y el desplazamiento circundante alcanzando los 40 cm, lo que resultó en una reelaboración del soporte inicial. Por lo tanto, cuando el desplazamiento de la roca circundante cambia linealmente o fluctúa continuamente sin estabilizarse o incluso cambia en una curva cóncava, se debe formular un plan de tratamiento de inmediato y se debe reforzar inmediatamente el soporte o se debe implementar un revestimiento secundario. si es necesario, controlar la deformación de la roca circundante para garantizar la seguridad de la construcción. Por lo tanto, el análisis de los datos de monitoreo no es un análisis de datos único, sino una aplicación integral de estadísticas matemáticas, mecánica geotécnica, observación en el sitio y acumulación de experiencia. Es un método científico indispensable para evaluar las características de la roca circundante y guiar la construcción de túneles. .