[发明专利]一种基于离心模型试验的填方沉降预测方法

说明书

本发明公开了基于离心模型试验的填方沉降预测方法，涉及填方工程技术领域，包括以下步骤：步骤S1，设置填方工程沉降试验专用模型箱，模型箱内部为分隔模型空间；步骤S2，制作工程关键节点的离心模型试样，制作多参数影响的普遍规律性研究的离心模型试样；步骤S3，模型箱内与离心机数据传输，完成个性化模型试验和共性化模型试验；步骤S4，绘制空间散点集群，拟合、平滑和生成三维空间曲面。本发明节约了时间成本和经济成本，可对客观实体工况的填方沉降进行预先模拟，同时可以用于多种备选方案的比选和设计参数的优化；可以同时建立沉降相关的三项参数关系，并形成空间曲面，避免了现场试验或数值计算的繁琐操作。

技术领域

本发明涉及填方工程技术领域，具体来说，涉及一种基于离心模型试验的填方沉降预测方法。

背景技术

随着我国经济飞速发展与城市化进程的快速推进，许多地区都出现了建设用地紧张这一局面。在适度开发的前提下，″削山填沟″、″治沟造地″、″固峁保塬″等填方工程成为我国国土资源开发利用和储备保护的重要决策和发展方向之一。

填方造地工程的沉降与变形直接决定着后续建筑工程的开工时间与建设时序，造地面沉降过大时往往会影响整个填方工程以及后续上部设施的运营安全。因此，填方工程沉降稳定对于后期在填方工程造地面上所修建建(构)筑物的安全非常关键。

通过现场沉降监测可以获得填方区域沉降的第一手资料，对于分析其工后沉降特征与变化规律发挥着重要作用。但是，现有工程实践过程中，传统的现场工后监测方法是在填筑体内部埋设大量沉降监测元器件，并且通过人工长期监测沉降数据，不仅费时、费力、成本高昂、受施工干扰明显、检测元器件受施工破坏严重，且由于实体工程的客观唯一性，只有工程沉降实际发生后才可以知晓，不利于特定沉降诱因的分析。

检索中国发明专利CN108876918A公开了高填方黄土体沉降变形预测方法主要包括如下步骤：建立高填方黄土体所在区域地下水三维饱和非饱和数值模型，预测区域地下水位以及非饱和带填方黄土体中含水率的变化规律；利用高压固结试验分析黄土体的固结沉降和湿陷沉降特征；综合考虑区域地下水的实时变化规律以及黄土体的固结沉降和湿陷特征，利用编程软件将高填方黄土体所在区域剖分成网格进行沉降量的计算，得到不同时间点区域沉降量的分布图以及某个点沉降量随时间的变化曲线。通过提出的预测方法考虑了高填方黄土体中地下水的实时变化，时沉降量的预测结果更加精确；同时可以得到各个时间点区域沉降的空间分布图，有利于管理部门更加有效地对土地进行的规划设计。但监测方法是在填筑体内部埋设大量沉降监测元器件，并且通过人工长期监测沉降数据，费时费力，且成本高昂。

针对以上技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于离心模型试验的填方沉降预测方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

一种基于离心模型试验的填方沉降预测方法，包括以下步骤：

步骤S1，设置、组装填方工程沉降试验专用模型箱，模型箱内部为分隔模型空间；

步骤S2，概化实体工程典型断面，确定工程关键节点，按照相似比制作离心模型试样。

S201，将实际工程的典型填方断面进行模型概化与抽象，并确定实际工程的最大、最小、平均填方厚度，利用相似准则，通过换算，制作工程关键节点的离心模型试样；

S202，根据研究需求，另行增设和制作基于参数多样性的普遍规律的研究性离心模型试样；

其中，离心加速度为Ng，则相似率为n，且满足n＝N，个性化模型中三个土柱模型分别对应实际最大、最小、平均填方厚度，土柱高度为原型土柱高度1/n，含水率、密度、压实度等参数均与原型相等；共性化模型由于是普遍性沉降规律的模拟与探讨，应保证各分隔区内土柱的参数多样性，以及统计学上的最小样本数量要求。