城市深基坑沉降监测数据处理应用研究.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月辽宁科技学院学报 .文章编号:():./.城市深基坑沉降监测数据处理应用研究张 辉朱威威卢 燚卞振羽(.泸州职业技术学院四川 泸州.四川省一一三地质工程有限公司四川 泸州.四川化工职业技术学院四川 泸州)摘要:文章针对城市深基坑监测高精度监测数据存在误差难以剔除问题选择三种常见的数据处理方法对比分析各方法的特点择优选择更适合深基坑沉降监测数据处理的方法 研究结果表明线性回归分析只能获得沉降监测数据的变化趋势无法保留监测数据的更多细节而 变换和小波滤波在处理深基坑沉降监测数据时都表现出了优势但通过残差和误差率对比分析小波滤波是更适合深基坑沉降监测数据的处理方法关键词:深基坑
2、沉降监测数据处理小波滤波 滤波中图分类号:文献标识码:引言随着我国城市建筑物高度的不断创造新纪录基坑建设也在向着地下不断扩展 基坑建设的不断发展有限的城市空间使得基坑安全建设问题不断出现基坑安全问题也逐渐引起有关部门的高度重视基坑安全监测的数据可靠性问题也成了热点话题 许多学者也为此做出了深入的研究谭永华等以深基坑工程为研究对象通过基坑现场监测等手段分析深基坑支护结构的安全性 何忠明等建立了一套远程自动化监测系统对超大深基坑开挖变形进行远程自动化处理形成较完整的远程监测体系实现了深基坑监测的自动化和信息化 在深基坑监测数据处理方面刘文朝等分析了深基坑工程沉降监测数据特点通过计算得基坑沉降变形的
3、变化规律 郭健等通过构建小波网络 预测模型分析和预测了深基坑地表沉降量的变化过程 岳仁宾等利用灰色理论、小波滤波和神经网络分析等方法对深基坑变形监测数据处理和预测分析获得了较高精度的监测成果 王江荣等利用经验模态傅里叶分析方法分析和预测了基坑变形观测数据研究获得了较高的精确度能满足工程变形监测需要 基坑监测过程中不可避免地存在误差包括仪器本身误差、观测误差以及外界环境干扰产生的误差等而基坑变形与监测误差很难区分然而测量误差具有一定的随机性基坑变形不具有随机性可以根据这一特点将基坑变形与监测误差提出为工程测量的成果提供精度 为了获得高精度的基坑变形 在基坑监测数据处理时 应收稿日期:作者简介:张
4、辉()男陕西镇安人本科讲师.研究方向:变形监测、测量、地籍测量、摄影测量与遥感等.采用一定的数据处理方法消除或减弱基坑监测过程中产生的测量误差影响文章通过傅里叶变换和小波滤波剔除和削弱基坑监测过程中测量误差的影响并对比分析了线性回归方法与这两种方法的优缺点为城市基坑监测数据处理选择一个优化的方案 傅里叶变换傅里叶提出任意函数()可以分解为无穷多个不同频率正弦波和的谐波分析方法该方法是当今应用得非常多的一种信号分析方法傅里叶变换将时间域和频率域联系起来傅里叶变换的离散时间序列的处理方法如下:在给定的离散时间序列 中假设该序列满足 即绝对可和则称:()()()为序列 的离散傅里叶变换而称下式为傅里
5、叶逆变换:()()傅里叶变换实现了时域信号到频域信号的互相转化它的实质是把()波形分解成许多不同频率的正弦波的和这样把对原函数()的分析研究转化为了研究其权系数的数学方法使函数()的研究变得更为简单 小波滤波小波滤波在继承了短时傅里叶变换“加窗”的思想基础上更推进一步根据信号的峰宽变换小波的长度在低频处使用大尺度的小波在高频处使用小尺度的小波最终在高低频段获得了最佳的时频分析效果小波滤波是一种时域 频域分析方法根据信 辽宁科技学院学报 第 卷号不同的频率在时域和空间域自动调节信号的采样“窗口”它是采用逐渐精细化的时域或频域采样步长来分析频率成分的因此可以聚焦到信号的任意细节对细节进行分析 原则
6、上讲传统的傅里叶分析基本上都可以进行小波滤波得到的结果会更深化因此小波是具有广泛应用前景的数学工具根据连续小波滤波方法构建的小波为:()/()()式中:并且 是容许值而文章则是利用时间序列离散数据因此相应的离散小波滤波为:()()()得到相应的离散小波族函数为:/()/()()要用函数的离散小波滤波()数值稳定的重构()就需要离散族()是()空间的一个框架或一个基这个框架就是小波框架基就是小波基 工程应用傅里叶变换和小波滤波都能够对离散时间序列进行分析在变形监测工程项目中沉降监测点的周期监测数据可以看作是时间序列上的离散信号 根据上述分析可以采用傅里叶变换和小波滤波来进行噪声(观测误差)的剔除
7、获得更为准确的沉降变形情况能够更好地获得深基坑的安全状态.工程概况某基坑开挖深度为 四周为高层建筑 东侧有一锅炉房(层)距离基坑最近.南侧为已建 层高楼距离基坑边界最近处.西侧为已建的高.楼距离基坑边界最近处.北侧有已建高层 距离基坑最近.深基坑图 基坑周边环境与监测点布置采用独立平面坐标系统采用假定高程基准在基坑周边布设 个监测点和 个基准点.监测数据处理与分析该深基坑工程项目的安全性要求非常高本工程每天监测两个周期数据 经过 个周期的沉降监测获得了一组时间序列的监测数据 为了更好地分析基坑支护结构的变形规律减小测量误差影响采用傅里叶变换、线性回归分析以及小波滤波进行数据处理分析在深基坑沉降
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