一种河道淤泥固化土防裂最佳级配设计方法及系统

技术特征：
1.一种河道淤泥固化土防裂最佳级配设计方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、对疏浚河道进行分区，测定不同区域的淤泥级配和含水率，按照测定的级配对土体进行分类，估算不同类型土体的质量；s2、根据不同类型土体的测定的级配和含水率，建立混合土体的级配计算公式如下：式中，i表示土体类型；d
j
表示土体粒径；n表示土体类型总数；w
i
表示类型i土体含水率；m
i
表示混合土体中类型i土体的掺入质量；表示类型i土体中小于粒径d
j
的土颗粒通过百分比；为混合土体中小于粒径d
j
的土颗粒通过百分比；δw
i
表示类型i土体在混合施工过程中的含水率损失；s3、基于河道淤泥固化土的干燥收缩试验，确定土体级配对固化土收缩开裂特性的影响规律，确定抑制固化土开裂的设计级配曲线；s4、根据混合后土体级配曲线与设计级配曲线最接近原理，建立第一目标函数，根据混合土的质量小于混合前不同类型土体的质量之和以及混合后剩余土体质量最小原理，建立第二目标函数，寻找两个目标函数的最优解，确定不同类型土体的掺量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s1中，按照测定的级配对土体进行分类时，将土体分为粘性土、粉质土和砂性土中的两种或三种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s3中，河道淤泥固化土的干燥收缩试验包括：取分类后不同类型的河道淤泥烘干、破碎、筛分成多个粒径组，通过掺配得到不同级配的土料；采用水泥和石灰进行固化，固化土养护7天后完全饱和，将其放入烘箱开展干燥试验，控制烘箱温度为40℃，每隔1天测试试样的含水率和体积收缩变形，并记录试样表面开裂现象；根据变形稳定阶段，体积收缩变形量最小，表面开裂最不明显，确定固化土防开裂设计级配曲线。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一目标函数如下：式中，为设计级配曲线中小于粒径d
j
的土颗粒通过百分比；k为粒径组数；α
j
为不同粒径组对于抑制固化土开裂所占的权重。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当粒径小于0.075mm时，取α
j
＝0.4，当粒径大于0.075mm时，取α
j
＝0.6。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二目标函数如下：
式中，为不同类型土体的实际质量。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s4中，采用改进粒子群算法寻找满足目标函数的不同类型淤泥最优混合量。8.一种河道淤泥固化土防裂最佳级配设计系统，其特征在于，包括：分区测定模块，对疏浚河道进行分区，测定不同区域的淤泥级配和含水率，按照测定的级配对土体进行分类，估算不同类型土体的质量；混合土体级配公式构建模块，根据不同类型土体的测定的级配和含水率，建立混合土体的级配计算公式如下：式中，i表示土体类型；d
j
表示土体粒径；n表示土体类型总数；w
i
表示类型i土体含水率；m
i
表示混合土体中类型i土体的掺入质量；表示类型i土体中小于粒径d
j
的土颗粒通过百分比；为混合土体中小于粒径d
j
的土颗粒通过百分比；δw
i
表示类型i土体在混合施工过程中的含水率损失；设计级配确定模块，基于河道淤泥固化土的干燥收缩试验，确定土体级配对固化土收缩开裂特性的影响规律，确定抑制固化土开裂的设计级配曲线；最佳级配确定模块，根据混合后土体级配曲线与设计级配曲线最接近原理，建立第一目标函数，根据混合土的质量小于混合前不同类型土体的质量之和以及混合后剩余土体质量最小原理，建立第二目标函数，寻找两个目标函数的最优解，确定不同类型土体的掺量。9.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的河道淤泥固化土防裂最佳级配设计方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，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1-7中任一项所述的河道淤泥固化土防裂最佳级配设计方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种河道淤泥固化土防裂最佳级配设计方法及系统，属于河道淤泥固化土开裂防控技术领域。方法包括：对疏浚河道进行分区，测定不同区域的淤泥级配和含水率，按照测定的级配对土体进行分类，估算不同类型土体的质量；根据不同类型土体的级配和含水率，建立混合土体的级配计算公式；基于河道淤泥固化土的干燥收缩试验，确定抑制固化土开裂的设计级配曲线；根据混合后土体级配曲线与设计级配曲线最接近原理，建立第一目标函数，根据混合土的质量小于混合前不同类型土体的质量之和以及混合后剩余土体质量最小原理，建立第二目标函数，寻找两个目标函数的最优解，确定不同类型土体的掺量。本发明实现河道淤泥固化土整体抗裂性能的提升。抗裂性能的提升。抗裂性能的提升。


技术研发人员：王柳江 崔红斌 毛航宇 刘斯宏 吉田宪幸 鲁洋 臧耀辉 方斌昕 李瑞平 江朝华 范春贞
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/9/12