基于数据驱动的地铁施工地连墙变形参数的相关关系研究

作     者：沙梦宜 

作者单位：武汉轻工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李炜明

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：地铁施工 数据驱动 变形参数 相关关系 

摘      要：由于地铁工程受到城市规划线路的影响,可能存在线路交叉、管道过线等情况,导致施工过程中存在不确定性因素,而地铁工程施工安全由多方面组成,地连墙的横向变形、地表沉降、邻近建筑物地表沉降倾斜等,其中地连墙变形的影响因素包括土质条件、施工内容、支护结构类型、天气状况等,故有必要对地连墙的横向变形进行多角度研究。本文以武汉地铁某车站工程为背景,以数据驱动为依托,引入皮尔逊相关系数,从空间、时间两个角度对该工程地连墙的监测数据进行研究,主要研究了施工过程中地连墙横向变形间的相关关系,进一步研究了其相关关系在实际工程中的应用,提出了一种异常信息识别方法,并得到以下的结论:(1)从空间角度出发,基于每日地连墙横向变形的相关系数,提出了一种地连墙的横向变形模式,可分为过渡阶段—第Ⅰa阶段与分段变形阶段—第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段,其中各分段变形阶段内地连墙的变形趋势相同,且两两相关系数大于等于0.90,第Ⅰ阶段的特征曲线与第Ⅱ阶段的相关系数大于等于0.80小于0.90,与第Ⅲ阶段的相关系数小于0.80,第Ⅱ阶段的特征曲线与第Ⅲ阶段的相关系数小于0.90。(2)本文将该工程中13个地连墙测点组的变形模式分为了3种,分别为7个单阶段模式、2个多阶段模式以及4个复合多阶段模式,其中10个测点组在过渡阶段内的横向变形量均在10.00mm内,7个单阶段模式变形测点组在分段变形阶段内相关系数大于0.95的日期比例均大于80%,含第Ⅲ阶段的6个测点组在该阶段内相关系数大于0.95的日期比例均大于95%。(3)从时间角度出发,计算各测点组变形时序曲线的相关系数,得出-5.0m以上深度地连墙变形呈强或中强相关关系,弱相关关系出现在-9.0m以下,11个测点组在强相关关系深度区间范围内空间变形曲线不存在拐点。相关系数不仅能反映趋势变化,相关系数突变也能反映趋势变化,本工程中共有9处相邻深度相关系数的突变值大于0.30,其中7处为空间曲线的拐点所在深度,在实际工程中可利用相关系数突变来判断变形趋势是否发生改变。(4)研究了地连墙变形相关关系在实际工程中的应用,提出了一种基于相关系数的异常信息识别方法:分析全阶段相关系数,判断是否存在异常信息,划分监测期,计算不同时间窗口的相关系数,对比分析各时间窗口相关系数,确定异常信息的时间位置,本文通过2个测点组的实际异常值以及假设不同时段出现缺失数据对该方法进行了验证,结果表明划分时间窗口计算相关系数对识别异常信息有较高的适用性。