[发明专利]一种基于多级模糊控制器的水泥搅拌桩施工参数确定方法

说明书

本发明公开了一种基于多级模糊控制器的水泥搅拌桩施工参数确定方法，包括以下步骤：步骤一：确定输入输出变量的论域和模糊集合并进行模糊化处理；步骤二：以地质分层G、含水率W来控制水泥掺量AW构建第一级模糊控制器；步骤三：以水泥掺量AW和塑性指数IP来控制下钻提升速度V构建第二级模糊控制器；步骤四：以喷浆量Q和深度L为输入，以喷浆量Q′为输出构建第三级模糊控制器；步骤五：将待施工区域每个地层的地质情况、含水率、塑性指数、深度依次代入步骤二到步骤四模糊控制器，通过三级模糊推理即可获得每个地层的桩机施工参数，该方法考虑了不同土层需要不同的施工参数，节省了施工用料，同时使用模糊控制器智能化地确定桩基施工参数更加快捷有效。

技术领域

本发明涉及一种水泥搅拌桩施工参数确定方法技术，结合施工经验构建多级模糊控制器以软土的地质分层信息和软土特性包括“含水率”、“塑性指数”、“深度”作为控制器的输入来控制桩基施工工艺参数“水泥掺量”、“下钻提升速度”、“喷浆量”，“搅拌转速”的大小，属于计算机科学与技术领域。

背景技术

水泥搅拌桩是一种常见且经济有效的软地基加固方法。桩基施工质量的好坏直接决定了整个建筑工程的安全性，而施工参数直接关系到了水泥搅拌桩的施工质量。因此为了保证水泥搅拌桩的成桩质量，对其施工参数精确控制尤为重要。

桩基施工常见的施工参数包括水泥掺量、喷浆量、搅拌头钻进与提升速度、搅拌轴转速等。水泥掺量对水泥搅拌桩的成桩强度有很大的影响，一般越软弱的土质会使用更多的水泥。工程上为了确定水泥掺量首先会进行钻孔取出原位土壤，获得最软弱土层的类型及位置，再根据软弱土层的原位土壤设计几个预计的水泥掺量值进行实验室配比试验获得标准的水泥土试件，然后对水泥土试件进行无侧限抗压强度试验，判断试件强度是否满足要求，从而确定最终水泥掺量。这种水泥掺量确定方法虽然可以得到有效的水泥掺量，但是通过实验室配比的方法确定水泥掺量是基于最软弱土层的情况而定的，用于工程实际施工出来的水泥搅拌桩强度超出目标强度很多。这样就造成了施工材料的浪费，并且试验方法十分麻烦，时间周期长。另外，实验室配比法一次试验只能确定一种类型土的水泥掺量，如果地基土层分布十分不均匀则这种方法更加实行起来很麻烦。其他的施工参数包括下钻提升速度、搅拌转速、喷浆量都是通过施工人员的经验来控制的，这种方法受施工人员的经验所影响，具有不确定性。

针对这些问题，以软土的地质分层信息和软土特性为指标设计一个多输入分级模糊控制器以确定水泥搅拌桩施工工艺参数。通过这种方法，可以更加方便准确地确定桩基施工参数，对于保证桩基施工质量有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以软土的地质分层信息和软土特性为指标设计一个多输入分级模糊控制器以确定水泥搅拌桩施工工艺参数的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于多级模糊控制器的水泥搅拌桩施工参数确定方法，包括以下几个步骤：

步骤一：确定输入输出变量的论域和模糊集合，并对变量进行模糊化处理得到模糊变量。将多输入多输出的模糊控制器分为多个双输入单输出的模糊控制器构成多级模糊控制器，每个模糊控制器采用Mamdani法进行模糊推理；

步骤二：以地质分层G、含水率W为输入，以水泥掺量AW为输出构建第一级模糊控制器；

步骤三：以第一级的输出水泥掺量AW和塑性指数IP为输入，下钻提升速度V为输出构建第二级模糊控制器；通过下钻提升速度、搅拌转速以及喷浆量相互匹配关系确定搅拌转速M以及喷浆量Q；

步骤四：以第二级的输出喷浆量Q和深度L为输入，以喷浆量Q′为输出构建第三级模糊控制器；通过下钻提升速度、搅拌转速以及喷浆量相互匹配关系确定搅拌转速M′以及下钻提升速度V′；

步骤五：将待施工区域每个地层的地质情况、含水率、塑性指数以及深度，按照输入变量依次代入步骤二到步骤四的模糊控制器，通过三级模糊推理后，即可获得每个地层的桩机施工参数。