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世欧王庄的基坑测斜数据处理.doc

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世欧王庄 基坑 数据处理
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龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目: 世欧王庄的基坑测斜数据处理 资源工程学院世欧王庄的基坑测斜数据处理 【摘要】:测斜一般是指使用测斜仪观测土体内部水平位移。适用在于滑面不明、滑带较厚的斜坡监测;填方后软土层变形监测;深基坑边坡监测;挡土墙变形监测。测斜是基坑监测的必要项目,本文以世欧王庄基坑中测斜数据为依据,在 Excel 中进行数据处理,然后对其进行预测。【关键字】:基坑,测斜,Excel,数据处理目录1.绪论 ........................................................................11.1 研究的目的与意义 ......................................................11.2 主要研究内容 ..........................................................11.3 研究的思路和工作流程 ..................................................12.测斜的原理和步骤 ............................................................22.1 测斜仪的工作原理 ......................................................22.2 观测要点 ..............................................................22.3 数据处理与误差分析 ....................................................33.世欧王庄的测斜数据处理 ......................................................33.1工程概况 ..............................................................33.2检测目的 ..............................................................43.3 CX—3C系列测斜仪 .....................................................43.3.1 CX—3C系列测斜仪的原理 .........................................43.3.2 主要技术指标 ....................................................43.3.3 CX—3C系列测斜仪的操作方法 .....................................53.4 监测点的建立 ..........................................................53.5 监测级别及频率 ........................................................63.6 现场操作 ..............................................................63.6.1 现场操作步骤 ....................................................63.7 实例分析 ..............................................................73.7.1 原始数据的采集 ..................................................73.7.2 原始数据的整理 ..................................................83.7.3 数据在 Excel里的成图 ............................................83.8数据的处理 ............................................................94.总结与展望 .................................................................124.1本文研究内容总结 .....................................................12参考文献: ...................................................................1311.绪论1.1 研究的目的与意义当今社会经济发展迅速,许多高楼大厦不断拔地而起,各种新奇的大型建筑物也陆续建设起来。由于当今的大厦越建越高,人们的地基越挖越深,对变形监测的要求也越来越高,深基坑的安全问题成为工程界十分关注的问题在一个工程项目施工过程中,基坑的变形监测时必须的。而测斜是基坑监测的必要项目,如何对测斜数据进行分析就显得非常的重要。基坑开始挖掘的时候,土体向坑内移动,土体移动距离的大小既影响围护结构上土压力的大小又危及周围建筑物的安全。因为能够反映基坑性状,深层土体位移监测慢慢被重视。使用测斜仪监测深层土体变形的位移,收集相关信息,反映支护结构位移和应力变化各四周建筑物的安全状况。在深基坑监测项目工程中,测斜仪适用与打桩位或基坑挖掘导致的土体水平位移测量;挡土结构(墙、桩)的水平位移测量;地下室竖向墙面的水平位移测量。与其他监测仪器相比,测斜仪的优点在于它不受通视条件的限制和现场施工的影响,精确度高,且适应性强。适用于基坑的监测,尤其是复杂基坑。1.2 主要研究内容本文主要是通过世欧王庄中的基坑测斜数据作为实例来进行分析处理,并研究基于Excel 软件的测斜数据处理,在 Excel 上,将测斜数据根据不同的时间一一填入表格中,最终绘制出基坑变形量和时间关系的图形,更加直观的看到变形的趋势。要是变形超限,要对工程进行预警,要是没有超限,未来的变形进行人为预测。1.3 研究的思路和工作流程本文首先会先阐述测斜的原理,以及数据处理的基本方法,利用在实习的过程中所采集的数据,即世欧王庄测斜数据,基于 Excel 软件上进行数据的分析与预测。工作的流程如下:1、了解测斜仪的工作原理和操作方法,了解基坑变形监测中测斜的主要内容。2、上网查询测斜数据处理的方法,并且掌握。了解数据的传输和格式。3、实地采集基坑测斜数据,这个历时的时间将会相对比较长,基本上都是通过基坑实测得到的真实数据。4、对数据进行初步的整理,比如数据的剔除,筛选等等。5、在 Excel 中绘制出变形量在各个时间的的位移量的图表,以便于能做直观的看到其变化。6、对变形进行预测。2.测斜的原理和步骤2.1 测斜仪的工作原理根据不同的使用方法,测斜仪可分为固定式测斜仪和滑动式测斜仪,大部分基坑工程2采用的都是滑动式测斜仪。 “滑动式测斜仪主要由测头、测读仪、电缆和测斜管四部分组成。使用的时候,预先在土体中埋设测斜管,在土体发生变形后,测斜管会随之产生变形,用测斜仪测量每一段倾斜角度 ,然后计算得到测斜管每一段的水平位移增量 【4】 ”,测斜仪工作原理见图 1:Δi=Lsinθi (2—1)式中:L 为探头轮距,一般为 0.5 米;θi 为某一深度倾斜角。“在测斜管伸入稳定土层或非变形土层的时候,可以把管底当作位移不动点,管口的水平位移值 Sn 就可以表示为每一段位移增量的总和 【2】 ”:(2—2)niiLS1s如果测斜管的上下两端都有水平位移,必须测量出管口的水平位移值 Sn,从而往下推算每个测量点位 Sm 的水平位移值:(2—3)nmiiLS1s2.2 观测要点(1)测斜仪的探头必须通过检验,数据采集仪、电缆等必须是合格品。(2)取连续三次测量采集得到的平均值作为监测位移的初始值,并且应在基坑开挖和降水之前进行测量。(3)遵守“四同”原则。即同一个人,同一仪器,观测同一测斜孔,同一槽口观测。(4)为消除空气中温度差的影响,在每一次的观测时间内,要先将探头放入孔中些许时间(约 5min) 。从上到下,通常是每隔 50 厘米测一次,同一方向的观测要正反测试,两次测量同一测点的读数绝对值之差不能大于百分之十 ,且符号必须相反,不合格的数据应去除,重测整组数据。(5)观测时,做好记录工作,不丢失和增加数据,检查合格后才可收线,如果数据不合格,要及时分析原因,然后纠正。32.3 数据处理与误差分析在做完外业测量后,用数据线将仪器数据导出,用计算机进行处理,绘制出变形速率-深度曲线和位移-深度曲线,让我们更直观地看到深基坑发生变形的性状。测斜仪在测量过程中会产生很多误差。比如,仪器轴线零点偏移误差;传感器角度定位旋转误差;深度测量误差;测斜管导向槽扭转误差。以上误差的消除方法如下:仪器轴线零点偏移误差可通过正、反两次测量消除;传感器角度定位旋转误差在测斜管埋置较深,可认为测斜管底部不动时,可通过底部位移量测值计算修正转角来消除;深度测量误差可以通过精确测量管口高程的方法来控制;测斜管导向槽扭转误差一般影响较小,要求精确测量时可用扭曲测定仪测量测斜管导槽的扭曲度来进行修正。3.世欧王庄的测斜数据处理3.1 工程概况世欧王庄,位于福州市中心,是福州迄今为止规模最大的旧城改造区。为了保证建设过程中的安全,进行了很多的变形监测,本次论文所要讲的就是其中一个的基坑测斜监测数据处理。基坑开挖深度为 18m~20m,由于本次开挖深度较深,我们要进行测斜的数据分析。因为地处福州的繁华地段,周围建筑物较多,均在基坑影响范围内。根据国家现行的规范强制性条文, “开挖深度大于五米或开挖深度小于五米但现场地质情况和周围环境较复杂的基坑工程以及其他需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测 【1】 ”。此次主要是做测斜的数据分析。图 3-1 是世欧王庄项目的基坑实地图。图 3-1 基坑实地图43.2 检测目的在基坑的施工阶段,在外侧土压力的作用下,会引起四周围护结构的内力发生变化,然后产生变形;同时由于降水的原因,水位的下降会使土体变硬,进而引起地面下沉。对基坑及周边环境进行监测,是对建筑物和基坑工程的安全的一种必要手段。避免过大位移、变形与工程事故的发生。为了能够得到实时的变形数据,了解基坑四周围护结构的受力和变化状况,要对基坑进行监测,在预知可能出现危险的情况下及时报警,以便能够采用相应的应急措施,从而让基坑在施工期间保证围护结构不产生过大的变形,使得基坑工程能够正常的进行施工和挖掘。3.3 CX—3C 系列测斜仪3.3.1 CX—3C 系列测斜仪的原理本次在世欧王庄的变形监测中,我们使用的是 CX—3C 系列测斜仪,CX—3C 系列测斜仪主要用于测量深基坑、边坡、地基、水平位移。首先将测量槽管埋入地下,在产生形变的过程中,测斜管也会将产生变形,然后将测斜探头从上到下每一点进行测试,最后精确测量出位移量 ,Y。根据 ,Y 的值大小,作出预报,指导现场的施工。xx“在测斜仪的探头相对于地球重心方向产生倾角 的同时,在重力的作用下,传感器中的敏感元件会在相对于铅锤方向摆动一个角度,经微电子换能器将这一角度转换成电信号,经过仪器的处理,在显示屏上显示出被测点的水平位移増量 ,Y 值,存在仪器中,通过x数据连接口导入计算机中进行处理 【3】 ”。探头抗震性达到 50kg,超过进口同类产品的 20倍。仪器的原理框架图(图 3-2)图 3-2 仪器的原理框架图 3.3.2 主要技术指标测量精度:±0.01mm/500mm,分辨率±4 秒系统精度:±4mm/30m;数字量显示 : 5 位;记录方式:自动采集角度测量范围:0°~±15°;测试深度最大 1000m;水压 10Mp工作电压:内置可充锂电池组+7.2V;工作温度:-10℃~+60 ℃;3.3.3 CX—3C 系列测斜仪的操作方法1、将测斜仪的插头按照插槽顺序对应插入仪器,拨动开关,探头垂直竖立正中时,仪器屏幕显示初始值。 mθ 敏感元件电 子换能器伺 服放大器显示仪表存贮器 计算机52、把测斜仪的探头伸向某一方向,显示数字在此方向上增大时,就把这一方向作为正方向,将该方向对准基坑位移方向,沿着测斜管向下,每间隔 0.5 米读取一个数字。电缆标记为 0.5m 一个点(也可选择 1 米测一个点) 。(1)基准点设定方法一:将孔底作为起始点,自下而上每间隔 0.5m 测一个点(测斜管放在孔底,底部点应为位移不动点) 。方法二:将孔口作为起始点,自上而下每间隔 0.5m 测一个点。此次我们采用的是方法一。 3.4 监测点的建立我们主要负责的是 A1、 A3基坑的变形监测,我们分别在两个基坑中各布设 12 个测斜的监测点,编号为 A1X1~A1X12和 A3X1~A3X12,如图 3-3 和图 3-4 所示。图 3-3 监测点布设(单位:m)图 3-4 基坑现场图3.5 监测级别及频率根据国家相关规范要求,基坑的检测级别为二级。基坑有效使用期为六个月,如果没有特殊的变形情况,土方挖掘一次就必须监测一次,大雨过后必须再测一次,基坑挖掘到底层后,必须每一天监测一次变形情况。63.6 现场操作3.6.1 现场操作步骤1、按照说明书,将仪器的插头和仪器面板连上,拧紧螺帽。找到探头有十字架标记的一方,对准正方向缓慢放入孔底,在往下放探头的同时,根据电缆标记计算深度。注:正方向的确定:十字架面向位移方向为正;①若是测基坑,则面向基坑方向为正;②若是测边坡,则面向边坡坡外为正;③若是测路基,则面向路基外为正;2、拨动仪器开关,选择“参数设置”选项,对测孔的属性进行设置;如果是首次测量,需要依照顺序输入“孔号” “起始点” “孔深”及“间距” ,第二次及以后测量只需调出所测孔号即可。3、选择“开始测量” ;在每次缓慢向上提 0.5 米的过程中,观察仪表数据,待仪表显示数据稳定后,按“确定”键采样;①必须要等到数据稳定后再采样,否则记录的数据将不准确;②每采样一次,仪表上显示的深度会减少 0.5 米;4、正向采样完毕后,要是需要进行方向测量,就在弹出的“方向测量”的对话框上,选择“是” 。5、将探头从孔中取出,对准负方向缓缓放至孔底;6、同步骤 3 操作,进行反向测量即可;7、测量完毕,取出探头,关闭仪表电源,拔出插头;若需要进行多孔测量,重复以上步骤操作即可;下图为我们采集到的测斜数据(如表 3-1) 。表 3-1Excel 测量数据表格这是采集来的数据的形式,可以看出在每一个测点上都至少采集两次的数据,因为我们至少要分别采集正反两个数据,并且我们是以孔底为基准点。规定面对基坑方向倾斜为正方向值,背向基坑方向为负方向值,仪器读数值单位为毫米。测孔时,正反方向各测一次,利用以下公式得到该点位置 的数值。i7单位:( mm))(5.0负正 Vi式中, 为正方向观测值, 为负方向观测值正 负图 3-5 测孔原理图每次测试值减去初次测量值就得到各测点的水平位移值, Y。i3.7 实例分析3.7.1 原始数据的采集我们以 A1X3点为例。我们确定原始数据备份好后,对原始数据进行过修改,在很多时候我们可能会对原始数据进行修改,在这个过程中很可能对原始数据进行错误的修改,所以,对原始数据的备份是非常重要的。并且在备份命名文件时一定要区分开各个文件缩代表的时间点和测区的地点。当确认备份好后才可以对原始数据进行修改。如下图是的原始数据(表 3-2)表 3-2 原始数据表3.7.2 原始数据的整理对其进行一些必要的计算和分析。1、基本公式: 2/-2)( 负正)( V)(负正 1)2( }2/)-{V△i2△in△i1
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