一种基于含水率的承载力预测方法与流程

1.本发明涉及岩土工程勘察设计技术领域，尤其涉及一种基于含水率的承载力预测方法。


背景技术：

2.在岩土工程勘察设计中，地基承载力是一项非常重要的参数，它是保证地基处理和基础设计方案合理可靠的重要指标。
3.目前岩土工程勘察设计规范对地基含水率影响承载力的问题没有明确的要求，在实际勘察设计过程中也考虑不周。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于含水率的承载力预测方法。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
8.一种基于含水率的承载力预测方法，所述方法包括：
9.s101，根据待预测土层的含水率，获取载荷-沉降曲线；
10.s102，根据所述载荷-沉降曲线确定土层修正系数；
11.s103，确定所述待预测土层的厚度和容重均值；
12.s104，根据所述待预测土层的厚度和所述土层修正系数预测承载力。
13.可选地，所述s101，包括：
14.s101-1，根据待预测土层的含水率，对所述土层进行静载荷实验，确定不同载荷与对应的沉降值；
15.s101-2，将不同载荷与沉降值之间的对应关系绘制成载荷-沉降曲线。
16.可选地，所述静载荷实验为：
17.s201，在所述土层中确定实验区域，并确定载荷初始值，以及调整步长；
18.s202，确定当前压力值为所述载荷初始值；
19.s203，向所述试验区域加载所述当前压力值后，每隔半小时测量一次所述试验区域土层的沉降值，若当前测量的沉降值与前一次测量的沉降值之差小于第一预设阈值，则将该两次沉降值的均值确定为所述前压力值对应的沉降值；
20.s204，记录所述前压力值对应的载荷与沉降值之间的对应关系；
21.s205，将当前压力值增加调整步长后，重复执行s203和s204，直至所述试验区域土层被破坏。
22.可选地，所述确定载荷初始值，包括：
23.通过如下公式确定载荷初始值：
24.25.其中，f0为载荷初始值，w为所述待预测土层的含水率，s0为所述试验区域面积，h0所述试验区域土层的厚度。
26.可选地，若满足如下条件之一，则确认所述试验区域土层被破坏：
27.所述试验区域土层被侧向挤出；
28.当载荷与沉降值之间的对应关系与前一次的载荷与沉降值之间的对应关系变化大于预设条件；
29.连续预设次数的测量值均未满足当前测量的沉降值与前一次测量的沉降值之差小于第一预设阈值。
30.可选地，所述s101-2，包括：
31.按载荷从小到大的顺序，依次取一个载荷与沉降值之间的对应关系；
32.将取到的对应关系绘制为坐标系中的一个点，其中，坐标系的横坐标为载荷，纵坐标为沉降值；
33.将各点连接，形成载荷-沉降曲线。
34.可选地，步骤s205之后，还包括：
35.记录停止测试后所述试验区域土层的回弹值。
36.可选地，所述s102，包括：
37.s102-1，确定所述载荷-沉降曲线中相邻两点的斜率；
38.s102-2，确定最大斜率；
39.s102-3，将最大斜率对应的相邻两点中，载荷大的点的载荷f1和沉降值s1；
40.s102-4，土层修正系数为f1/(s
1-δ)，其中δ为回弹值。
41.可选地，所述s104，包括：
42.通过如下公式预测承载力：
43.f＝b*ω g*h
44.其中，f为承载力，b为土层修正系数，ω为变形量，h为所述待预测土层的厚度，g为所述待预测土层的容重均值。
45.可选地，所述静载荷实验通过压力加载设备实现；
46.通过如下公式计算变形量：
47.ω＝ω0*d0*f2/s2；
48.其中，ω0为所述压力加载设备的材质变形系数，d0为所述压力加载设备的直径，f2为所述载荷-沉降曲线中载荷最小的点的载荷，s2为所述载荷-沉降曲线中载荷最小的点的沉降值。
49.(三)有益效果
50.本发明的基于含水率的承载力预测方法，根据待预测土层的含水率，获取载荷-沉降曲线；根据载荷-沉降曲线确定土层修正系数；确定待预测土层的厚度和容重均值；根据待预测土层的厚度和土层修正系数预测承载力。本发明提供的基于含水率的承载力预测方法，会先根据待预测土层的含水率，获取载荷-沉降曲线，再基于该曲线、待预测土层的厚度和容重均值，对待预测土层的承载力进行预测，为岩土工程勘察设计工作提供了一种考虑地基含水率对承载力影响的可行承载力预测方法，使得预测值更准确。
附图说明
51.图1为本发明一实施例提供的一种基于含水率的承载力预测方法的流程示意图；
52.图2为本发明一实施例提供的一种实现静载荷实验的压力加载设备的结构示意图；
53.图3为本发明一实施例提供的一种载荷-沉降曲线的示意图。
具体实施方式
54.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
55.在岩土工程勘察设计中，地基承载力是一项非常重要的参数，它是保证地基处理和基础设计方案合理可靠的重要指标。目前岩土工程勘察设计规范对地基含水率影响承载力的问题没有明确的要求，在实际勘察设计过程中也考虑不周。
56.基于此，本发明提供一种基于含水率的承载力预测方法，根据待预测土层的含水率，获取载荷-沉降曲线；根据载荷-沉降曲线确定土层修正系数；确定待预测土层的厚度和容重均值；根据待预测土层的厚度和土层修正系数预测承载力。本发明提供的基于含水率的承载力预测方法，会先根据待预测土层的含水率，获取载荷-沉降曲线，再基于该曲线、待预测土层的厚度和容重均值，对待预测土层的承载力进行预测，为岩土工程勘察设计工作提供了一种考虑地基含水率对承载力影响的可行承载力预测方法，使得预测值更准确。
57.参见图1，本实施例提供的基于含水率的承载力预测方法实现流程如下：
58.s101，根据待预测土层的含水率，获取载荷-沉降曲线。
59.具体的，
60.s101-1，根据待预测土层的含水率，对土层进行静载荷实验，确定不同载荷与对应的沉降值。
61.对于静载荷实验，其实验过程如下：
62.s201，在土层中确定实验区域，并确定载荷初始值，以及调整步长。
63.其中，通过如下公式确定载荷初始值：
[0064][0065]
其中，f0为载荷初始值，w为待预测土层的含水率，s0为试验区域面积，h0试验区域土层的厚度。
[0066]
另外，调整步长为预设的经验值，如调整步长为载荷初始值的一半。
[0067]
s202，确定当前压力值为载荷初始值。
[0068]
s203，向试验区域加载当前压力值后，每隔半小时测量一次试验区域土层的沉降值，若当前测量的沉降值与前一次测量的沉降值之差小于第一预设阈值，则将该两次沉降值的均值确定为前压力值对应的沉降值。
[0069]
第一预设阈值为预设的经验值，如0.1mm。
[0070]
s204，记录前压力值对应的载荷与沉降值之间的对应关系。
[0071]
s205，将当前压力值增加调整步长后，重复执行s203和s204，直至试验区域土层被破坏。
[0072]
其中，若满足如下条件之一，则确认试验区域土层被破坏：
[0073]
试验区域土层被侧向挤出。
[0074]
当载荷与沉降值之间的对应关系与前一次的载荷与沉降值之间的对应关系变化大于预设条件。即沉降s急骤增大。
[0075]
连续预设次数的测量值均未满足当前测量的沉降值与前一次测量的沉降值之差小于第一预设阈值。
[0076]
例如，采用图2所示的压力加载设备进行静载荷实验。
[0077]
1、确定载荷初始值f0及调整步长。
[0078]
2、将当前压力值为载荷初始值f0。
[0079]
3、通过压力加载设备向试验区域加载当前压力值f0后，半小时测量一次试验区域土层的沉降值s
00
，一个小时测量一次试验区域土层的沉降值s
01
，如果s
01-s
00
不小于第一预设值，则一个半小时测量一次试验区域土层的沉降值s
02
，如果s
02-s
01
小于第一预设值，则将确定为前压力值对应的沉降值。如果s
02-s
01
不小于第一预设值，则每隔半小时测量一次试验区域土层的沉降值，直至当前测量的沉降值与前一次测量的沉降值之差小于第一预设阈值，此时将该两次沉降值的均值确定为前压力值对应的沉降值。
[0080]
4、记录f0和的对应关系。
[0081]
5、f0 调整步长后，重复执行3、4。然后f0 2*调整步长后，重复执行3、4，直至试验区域土层被破坏。
[0082]
另外，还会记录停止测试后试验区域土层的回弹值。
[0083]
回弹值为试验区域土层被破坏之前最后一次得到的沉降值与记录停止测试48小时候沉降值之差的绝对值。
[0084]
s101-2，将不同载荷与沉降值之间的对应关系绘制成载荷-沉降曲线。
[0085]
例如，1)按载荷从小到大的顺序，依次取一个载荷与沉降值之间的对应关系。2)将取到的对应关系绘制为坐标系中的一个点，其中，坐标系的横坐标为载荷(p)，纵坐标为沉降值(s)。3)将各点连接，形成载荷-沉降曲线。
[0086]
如图2所示，在待预测土层宣传3个点(分别为试1#，试2#，试3#)进行静载荷实验，得到载荷-沉降曲线。
[0087]
s102，根据载荷-沉降曲线确定土层修正系数。
[0088]
具体的，
[0089]
s102-1，确定载荷-沉降曲线中相邻两点的斜率。
[0090]
s102-2，确定最大斜率。
[0091]
s102-3，将最大斜率对应的相邻两点中，载荷大的点的载荷f1和沉降值s1。
[0092]
s102-4，土层修正系数为f1/(s
1-δ)，其中δ为回弹值。
[0093]
土层修正系数表征了载荷-沉降曲线中最大斜率的情况。载荷和沉降值均会对土地的变形产生影响，因此土层修正系数反映了沉降的急骤增大点对土地变形的影响情况。
[0094]
s103，确定待预测土层的厚度和容重均值。
[0095]
本步骤采用现有的确定方案，此处不再赘述。
[0096]
s104，根据待预测土层的厚度和土层修正系数预测承载力。
[0097]
具体的，通过如下公式预测承载力：
[0098]
f＝b*ω g*h
[0099]
其中，f为承载力，b为土层修正系数，ω为变形量，h为待预测土层的厚度，g为待预测土层的容重均值。
[0100]
通过如下公式计算变形量：
[0101]
ω＝ω0*d0*f2/s2。
[0102]
其中，ω0为压力加载设备的材质变形系数，d0为压力加载设备的直径，f2为载荷-沉降曲线中载荷最小的点的载荷，s2为载荷-沉降曲线中载荷最小的点的沉降值。
[0103]
本实施例的一种基于含水率的承载力预测方法，根据待预测土层的含水率，获取载荷-沉降曲线；根据载荷-沉降曲线确定土层修正系数；确定待预测土层的厚度和容重均值；根据待预测土层的厚度和土层修正系数预测承载力。本发明提供的基于含水率的承载力预测方法，会先根据待预测土层的含水率，获取载荷-沉降曲线，再基于该曲线、待预测土层的厚度和容重均值，对待预测土层的承载力进行预测，为岩土工程勘察设计工作提供了一种考虑地基含水率对承载力影响的可行承载力预测方法，使得预测值更准确。
[0104]
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0105]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0106]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。
[0107]
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。
[0108]
此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0109]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0110]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。