本发明涉及水利工程基坑构筑地连墙的监测，具体涉及一种基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别方法。
背景技术：
1、地连墙以其整体性强、隔水性好、耐久性佳等优点被广泛应用于基坑开挖工程中。通过构筑地连墙不仅可以保证基坑的安全施工，还减少了水资源的浪费，实现减损、保水、绿色施工。然而，基坑开挖扰动易改变地连墙的应力环境，在侧水压力作用下容易向采空区倾斜破坏。
2、传统的监测方法为间接性监测和点式监测。间接性监测方式无法反映地连墙变形，点式监测存在漏检的情况。分布式光纤传感技术迅速发展，逐渐应用到基坑开挖工程中，其具有分布式、灵敏度高、抗电磁干扰、体积小、耐久性长等优点，可以实现千米深孔的分布式监测。因此，分布式光纤传感技术在地连墙稳定性监测中有巨大潜力。
3、在本发明之前，专利号为202210089110.4的发明专利提出一种用于监测建筑物沉降的系统及方法，该专利技术方案通过在建筑物的纵向和横向布置光纤光栅，获得建筑物的空间沉降模型。然而，该专利技术方案只是通过测试获得建筑物的变形，可以为地连墙的监测提供指导，但该专利技术方案无法判断地连墙是不是失稳，当该专利技术方案监测很大变形时也没有依据可以判定地连墙是否失稳，因此该专利技术方案无法为地连墙的稳定性判别提供借鉴。
技术实现思路
1、有鉴于此，有必要针对上述的问题，提出一种基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别方法，以克服上述背景技术中的若干缺点，并解决以下技术问题：如何通过由分布式光纤监测获得的地连墙实测数据，对地连墙的稳定性进行高效且精准的判别。
2、为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：
3、本发明提出一种基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别方法，包括顺序执行的步骤s1-s5：
4、s1，分析基坑开挖引起的地层变形对地连墙的扰动规律；
5、s2，根据于s1获得的扰动规律，结合弹性地基梁的计算模型建立地连墙失稳判别计算模型；
6、s3，根据于s2获得的地连墙失稳判别计算模型，设立该地连墙失稳判别计算模型的边界条件；
7、s4，建立地连墙失稳判别计算模型的力学平衡方程，根据地连墙失稳判别计算模型的边界条件求解所述力学平衡方程，从而获得地连墙失稳变形控制方程；
8、s5，在地连墙布置分布式光纤，获取地连墙的变形曲线；
9、s6，将于s5获得的变形曲线与于s4获得的失稳变形控制方程对应的计算曲线进行对比，并根据对比结果判定地连墙的稳定性。
10、进一步地，于s1中，地层变形对地连墙的扰动因素包括地层总沉降、地层任意方向上的水平位移、基坑开挖引起的地层沉降变形和含水层疏水引起的地层沉降变形；
11、所述扰动规律符合以下公式(1)：
12、
13、于公式(1)中，w(x,y,z)为地层总沉降值；为地层任意方向上的水平位移，w1(x,y,z)为基坑开挖引起的地层沉降变形值，w2(x,y,z)为含水层疏水引起的地层沉降变形值，b1为开挖引起的地层水平移动系数，b2为含水层疏水引起的地层水平移动系数，r1为开挖引起的地层主要影响的半径，r2为含水层疏水引起的地层主要影响的半径。
14、进一步地，于s2中，假定地连墙符合winkler地基假设，即符合以下公式(2)：
15、r(x)＝kω(x) (2)
16、于公式(2)中，r(x)为地基压力，k为winkler地基系数，ω(x)为地基下沉量。
17、进一步地，于s3中，该地连墙失稳判别计算模型的边界条件通过挠度及挠度的导数表示为以下公式(3)或公式(4)：
18、
19、
20、于公式(3)中，岩梁在x＝0处的挠度和转角为0，在x＝l处的剪力和弯矩为0；x为竖向坐标轴；l为地连墙高度；ω1为扰动段的挠度方程；ω2为非扰动段的挠度方程；
21、于公式(4)中，在边界条件的变化处，即x＝x1梁的挠度、转角、弯矩和剪力都相等。
22、进一步地，于s4中，对应力学平衡方程的挠曲微分方程为受力平衡方程，结合边界条件可得s4中的力学平衡方程，该挠曲微分方为：
23、
24、于方程(5)中，e为岩梁弹性模量，i为岩梁截面惯性矩；侧水压力荷载由上向下逐渐增加，k为安全模型的地基系数，x2为开挖造成的扰动高度；侧水压力为梯形，顶部荷载为q0，底部荷载为h2q0，变形区的侧水压力为h1q0，，ω(x)为地基下沉量，ω(4)为ω的四次求导，ω为地连墙的挠度，地连墙的挠度求一次导为转角，求二次导为弯矩，三次导为剪力，四次导为荷载；x为竖向坐标轴，x1为扰动高度，q0为地连墙顶部的侧水压力，l为地连墙高度，h2为侧水压力计算参数；
25、解微分方程(5)，0≤x≤x1和x1≤x≤l得到岩梁的挠度方程(6)，岩梁的挠度方程(6)即是于s4中的地连墙5失稳变形控制方程，岩梁的挠度方程(6)分列为：
26、
27、
28、于方程(6a)及方程(6b)中，c1、c2、c3、c4和d1、d2、d3、d4为常数，
29、根据公式(4)和方程(5)中的8个连续条件可求解8个未知量，即常数c1～c4、d1～d4。
30、进一步地，s5包括以下顺序执行的步骤s51-s55：
31、s51,将光纤封装成光缆，通过竖向钻孔植入地连墙，于光缆8下放过程中，光缆处于整体拉伸状态；
32、s52,进行注浆封孔且封孔注浆材料与地连墙浇筑材料相同，以保证光缆能反映地连墙的变形；
33、s53,在地面建立监测站并设置与监测站通信的云端和pc端，收集处理监测数据，并将监测数据发送到云端和pc端；
34、s54,获取地连墙的变形曲线；
35、s55,根据于s4获得的地连墙5失稳变形控制方程设立变形预警值，将于s54获得的地连墙5的变形曲线与变形预警值比对，当地连墙变形达到该变形预警值时则发出警报。
36、进一步地，于s6中，将于s5获得的地连墙的变形曲线与由方程(6)获得的变形曲线进行对比，当方程(6)和s5的变形曲线不相符时则判定为地连墙稳定；
37、将由方程(6)获得的变形曲线分别与于s5获得的地连墙的变形信息的曲线特征、于s5获得的地连墙的变形信息的变形值进行对比，当方程(6)获得的变形曲线与于s5获得的地连墙的变形信息的曲线特征相同且于s5获得的地连墙的变形信息的变形值小于方程(6)的变形值，则地连墙判定为有失稳趋势；当方程(6)获得的变形曲线与于s5获得的地连墙的变形信息的曲线特征相同且于s5获得的地连墙的变形信息的变形值大于或小于方程(6)的变形值，则地连墙判定为失稳状态。
38、本发明又提出一种基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别装置，包括：
39、扰动规律分析模块，用于分析基坑开挖引起的地层变形对地连墙的扰动规律；
40、地连墙失稳判别计算模型，根据于扰动规律分析模块获得的扰动规律，结合弹性地基梁的计算模型建立；
41、边界条件设立模块，用于根据所述地连墙失稳判别计算模型，设立该地连墙失稳判别计算模型的边界条件；
42、地连墙失稳变形控制方程设立模块，用于建立地连墙失稳判别计算模型的力学平衡方程，根据地连墙失稳判别计算模型的边界条件求解所述力学平衡方程，从而获得地连墙失稳变形控制方程；
43、在地连墙布置的分布式光纤，用于获取地连墙的变形曲线；
44、连墙的稳定性分析判断模块，用于由分布式光纤获得的变形曲线与由地连墙失稳变形控制方程设立模块获得的失稳变形控制方程对应的计算曲线进行对比，并根据对比结果判定地连墙的稳定性。
45、本发明又提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别方法的步骤。
46、本发明又提出一种电子设备，包括储存器、处理器以及储存在所述储存器中并可被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一项所述的基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别方法的步骤。
47、本发明的有益效果为：
48、本发明通过建立地连墙失稳模型，给出了地连墙失稳时的变形控制方程，为光纤实测地连墙的数据分析、判别提供了客观、准确的依据，为地连墙的稳定性判别提供借鉴。本发明为地连墙失稳判别提供理论依据，为地连墙监测数据的分析提供指导，可以判断开挖对地连墙扰动高度，还可以反映地质参数对地连墙变形的影响，为地连墙的设计提供指导。
1.一种基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别方法，其特征在于，包括顺序执行的步骤s1-s5：
2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别方法，其特征在于，于s1中，地层变形对地连墙的扰动因素包括地层总沉降、地层任意方向上的水平位移、基坑开挖引起的地层沉降变形和含水层疏水引起的地层沉降变形；
3.根据权利要求1所述的基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别方法，其特征在于，于s2中，假定地连墙符合winkler地基假设，即符合以下公式(2)：
4.根据权利要求1所述的基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别方法，其特征在于，于s3中，该地连墙失稳判别计算模型的边界条件通过挠度及挠度的导数表示为以下公式(3)或公式(4)：
5.根据权利要求4所述的基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别方法，其特征在于，于s4中，对应力学平衡方程的挠曲微分方程为受力平衡方程，结合边界条件可得s4中的力学平衡方程，该挠曲微分方为：
6.根据权利要求1所述的基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别方法，其特征在于，s5包括以下顺序执行的步骤s51-s55：
7.根据权利要求1所述的基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别方法，其特征在于，于s6中，将于s5获得的地连墙的变形曲线与由方程(6)获得的变形曲线进行对比，当方程(6)和s5的变形曲线不相符时则判定为地连墙稳定；
8.一种基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别装置，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别方法的步骤。
10.一种电子设备，其特征在于：包括储存器、处理器以及储存在所述储存器中并可被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的基于分布式光纤监测的地连墙稳定性判别方法的步骤。
