基於深層水平位移評判的地基處理方案評價方法和系統與流程
2023-12-02 17:17:58 2
1.本發明屬於軟土地基處理技術領域，具體涉及一種基於深層水平位移評判的地基處理方案評價方法和系統。
背景技術：
2.工程實際中軟土的特殊工程性質導致了它的壓縮和固結規律是相當複雜的過程，而沉降的理論計算方法不僅計算比較繁瑣，需要確定的地基參數往往也難以準確獲得，再加之其成立的前提是基於各種假設，而這些假設一般都是基於土體變形極其理想的狀態，與工程實際往往存在較大的出入，從而導致了理論計算方法沒能在工程中的應用收到了很大的局限而難以被廣泛推廣使用。
3.根據《建築地基處理技術規範》(jgj 79-2012)，可對現場預壓的處理效果進行檢驗，可由現場實測豎向位移變形與時間的關係推算出各工藝條件下的最終豎向變形量、在不同時間節點上固結度的大小以及土體的殘餘沉降量，來評價軟基處理的效果。
4.然而現有常用的三種傳統的沉降預測分析方法對軟土地基進行沉降預測時，不僅需要計算多種用於軟基處理評價的參數，並且從實際計算結果上來說asaoka法偏差較大，雙曲線法次之，指數曲線法計算結果雖然較為接近，擬合度較高，但是也有較大的縱向偏差。所以採用傳統的沉降預測方法都不能較好地符合軟土地基處理的沉降規律預測。
技術實現要素：
5.有鑑於此，本發明旨在解決現有的沉降預測分析方法不能較好的適應軟土地基的沉降預測，故而無法準確評價不同方案對軟土地基進行樁處理的經濟效果。
6.為了解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案：
7.第一方面，本發明提供了一種基於深層水平位移評判的地基處理方案評價方法，包括如下步驟：
8.在施工場區內劃分兩個堆載區，其中一個堆載區的施工工序為先堆載後打樁，另一個堆載區的施工工序為先打樁後堆載；
9.在兩個堆載區的區域內外均埋設同樣數量的測斜管，且區域外的測斜管與各自區域邊界的距離均不相同；
10.對於任意一個堆載區，根據對應區域內外測斜管在設定時間節點內的水平偏移量確定沉降量；
11.根據每個測斜管的沉降量和邊界距離繪製沉降量-距離曲線，根據沉降量-距離曲線擬合得到沉降量-距離關係式；
12.基於沉降量-距離關係式，利用場區內待預測點與堆載區的距離預測沉降量，從而評判不同施工工序下，地基處理方案的經濟性。
13.進一步的，根據對應區域內外測斜管在設定時間節點內的水平偏移量確定沉降量，具體為：
34.式中，y為待預測點的沉降量，x為待預測點與先堆載後打樁區邊界的距離，a1和b1為常數。
35.進一步的，在擬合單元中，對於先堆載後打樁區，根據測斜管在打樁後的沉降量以及邊界距離，得到的沉降量-距離關係式具體如下：
36.y＝-a2ln(x)+b237.式中，y為待預測點的沉降量，x為待預測點與先堆載後打樁區邊界的距離，a2和b2為常數。
38.進一步的，在擬合單元中，對於先打樁後堆載區，根據測斜管在在打樁前到堆載後的沉降量以及邊界距離，得到的沉降量-距離關係式具體如下：
39.y＝-a
3 ln(x)+b340.式中，y為待預測點的沉降量，x為待預測點與先堆載後打樁區邊界的距離，a3和b3為常數。
41.綜上，本發明提供了一種基於深層水平位移評判的地基處理方案評價方法和系統，包括在施工場區內劃分兩個堆載區，其中一個堆載區的施工工序為先堆載後打樁，另一個堆載區的施工工序為先打樁後堆載；在兩個堆載區的區域內外均埋設同樣數量的測斜管，且區域外的測斜管與各自區域邊界的距離均不相同；對於任意一個堆載區，根據對應區域內外測斜管在設定時間節點內的水平偏移量確定沉降量；根據每個測斜管的沉降量和邊界距離繪製沉降量-距離曲線，根據沉降量-距離曲線擬合得到沉降量-距離關係式；基於沉降量-距離關係式，利用場區內待預測點與堆載區的距離預測沉降量，從而評判不同施工工序下，地基處理方案的經濟性。本發明通過挖掘施工場區內各點與堆載區之間沉降量與距離的關係，從而實現對軟土地基沉降量的預測，以供地基處理方案的評價。
附圖說明
42.為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
43.圖1為本發明實施例提供的基於深層水平位移評判的地基處理方案評價方法的流程圖；
44.圖2為本發明實施例提供的dpz區和zdp區測斜管的埋設示意圖；
45.圖3為本發明實施例提供的dpz區在堆載後到打樁前時段內的沉降量-邊界距離擬合曲線圖；
46.圖4為本發明實施例提供的dpz區在打樁後時段內的沉降量-邊界距離擬合曲線圖；
47.圖5為本發明實施例提供的zdp區在打樁前到堆載後時段內的沉降量-邊界距離擬合曲線圖。
具體實施方式
48.為使得本發明的目的、特徵、優點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本發明實施
例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而非全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。
49.工程實際中軟土的特殊工程性質導致了它的壓縮和固結規律是相當複雜的過程，而沉降的理論計算方法不僅計算比較繁瑣，需要確定的地基參數往往也難以準確獲得，再加之其成立的前提是基於各種假設，而這些假設一般都是基於土體變形極其理想的狀態，與工程實際往往存在較大的出入，從而導致了理論計算方法沒能在工程中的應用收到了很大的局限而難以被廣泛推廣使用。
50.根據《建築地基處理技術規範》(jgj 79-2012)，可對現場預壓的處理效果進行檢驗，可由現場實測豎向位移變形與時間的關係推算出各工藝條件下的最終豎向變形量、在不同時間節點上固結度的大小以及土體的殘餘沉降量，來評價軟基處理的效果。
51.然而現有常用的三種傳統的沉降預測分析方法對軟土地基進行沉降預測時，不僅需要計算多種用於軟基處理評價的參數，並且從實際計算結果上來說asaoka法偏差較大，雙曲線法次之，指數曲線法計算結果雖然較為接近，擬合度較高，但是也有較大的縱向偏差。所以採用傳統的沉降預測方法都不能較好地符合軟土地基處理的沉降規律預測。
52.基於此，本發明提供了一種基於深層水平位移評判的地基處理方案評價方法和系統。
53.以下對本發明的一種基於深層水平位移評判的地基處理方案評價方法的實施例進行詳細的介紹。
54.請參閱圖1，本實施例提供一種基於深層水平位移評判的地基處理方案評價方法，包括如下步驟：
55.s100：在施工場區內劃分兩個堆載區，其中一個堆載區的施工工序為先堆載後打樁，另一個堆載區的施工工序為先打樁後堆載。
56.需要說明的是，先堆載後打樁區被記為dpz區，先打樁後堆載區則被記為zdp區。
57.s200：在兩個堆載區的區域內外均埋設同樣數量的測斜管，且區域外的測斜管與各自區域邊界的距離均不相同。
58.在本實施例中，基於深層水平位移進行地基處理方案的評價。深層水平移量指的是土層的水平位移。本實施例中，採取埋設測斜管的方式，通過測斜管的偏移量來反映土層的深層水平位移。因此，假設測斜管的偏移量數值上與土層的水平位移一致。
59.圖2為施工場區內測斜管的埋設示意圖，其中，在dpz區區域內的測斜管埋設點被記為d-x1，在區域外距離dpz區較近的埋設點被記為d-x2，較遠的則被記為d-x3；在zdp區區域內的測斜管埋設點被記為z-x1，在區域外距離zdp區較近的埋設點被記為z-x2，較遠的則被記為z-x3。
60.s300：對於任意一個堆載區，根據對應區域內外測斜管在設定時間節點內的水平偏移量確定沉降量。
61.需要說明的是，設定時間節點內的水平偏移量指的是某個初始日期到測量日期之間，位移量測量值的差值。
62.對於dpz區，採集區域內外測斜管在堆載後到打樁前以及打樁後的累計水平偏移
量；對於zdp區，採集區域內外測斜管在打樁前到堆載後的累計水平偏移量。
63.然後對於各個測量點，根據其水平偏移量值和與荷載中線的距離值擬合得到水平偏移量-荷載中線距離關係式，根據該關係式推算各點不同時間節點的沉降量。
64.s400：根據每個測斜管的沉降量和邊界距離繪製沉降量-距離曲線，根據沉降量-距離曲線擬合得到沉降量-距離關係式。
65.需要說明的是，對於先堆載後打樁區，根據測斜管在堆載後到打樁前的沉降量以及邊界距離，得到的沉降量-距離關係式具體如下：
66.y＝-a1ln(x)+b167.式中，y為待預測點的沉降量，x為待預測點與先堆載後打樁區邊界的距離，a1和b1為常數。
68.對於先堆載後打樁區，根據測斜管在打樁後的沉降量以及邊界距離，得到的沉降量-距離關係式具體如下：
69.y＝-a
2 ln(x)+b270.式中，y為待預測點的沉降量，x為待預測點與先堆載後打樁區邊界的距離，a2和b2為常數。
71.對於先打樁後堆載區，根據測斜管在在打樁前到堆載後的沉降量以及邊界距離，得到的沉降量-距離關係式具體如下：
72.y＝-a
3 ln(x)+b373.式中，y為待預測點的沉降量，x為待預測點與先堆載後打樁區邊界的距離，a3和b3為常數。
74.在上述的關係式中，參數a和b均由實際數據擬合得到。
75.s500：基於沉降量-距離關係式，利用場區內待預測點與堆載區的距離預測沉降量，從而評判不同施工工序下，地基處理方案的經濟性。
76.本實施例提供了一種基於深層水平位移評判的地基處理方案評價方法，包括在施工場區內劃分兩個堆載區，其中一個堆載區的施工工序為先堆載後打樁，另一個堆載區的施工工序為先打樁後堆載；在兩個堆載區的區域內外均埋設同樣數量的測斜管，且區域外的測斜管與各自區域邊界的距離均不相同；對於任意一個堆載區，根據對應區域內外測斜管在設定時間節點內的水平偏移量確定沉降量；根據每個測斜管的沉降量和邊界距離繪製沉降量-距離曲線，根據沉降量-距離曲線擬合得到沉降量-距離關係式；基於沉降量-距離關係式，利用場區內待預測點與堆載區的距離預測沉降量，從而評判不同施工工序下，地基處理方案的經濟性。本發明通過挖掘施工場區內各點與堆載區之間沉降量與距離的關係，從而實現對軟土地基沉降量的預測，以供地基處理方案的評價。
77.以下以一工程實例對本實施例的評價方法進行介紹。
78.選取某一工地，該工地土壤屬於珠江三角洲淤泥質土，本工地的地基處理方式為先堆載預壓後樁處理和先樁處理後堆載預壓。對採用兩種處理方式的區域埋設相應的測斜管，埋設方式按圖2所示進行。
79.分別記錄兩個區域打樁前30天和打樁後54天的測斜管水平位移量，如下表：
[0080][0081]
根據上表分析可知，d-x1和z-x1測斜孔打樁前後偏移量變化很大，d-x1打樁後偏移量只有打樁前偏移量的60％，z-x1打樁後偏移量只有打樁前偏移量的33％，說明處於荷載中線附近的樁體能夠對土體的水平位移起到限制作用，先打樁後堆載(zdp)的方式效果更顯著。
[0082]
d-x2和z-x2測斜孔打樁前後偏移量變化很大，d-x2打樁後偏移量為打樁前偏移量的55％，z-x2打樁後偏移量為打樁前的16％，說明樁體對荷載邊界的土體仍能有效限制其水平位移，先打樁後堆載(zdp)的方式效果更顯著。
[0083]
d-x3測斜孔打樁前後偏移量變化不大，但打樁後偏移量仍小於打樁前偏移量，說明樁體對遠離荷載區的影響不大，但仍存在影響。z-x3測斜孔打樁前後偏移量變化較大，說明先打樁後堆載(zdp)的方式對遠離荷載區的影響較大。
[0084]
根據上述偏移量數據以及測量點到荷載中線的距離，可以擬合得到dpz區荷載距離和水平位移量曲線擬合公式為：
[0085]
y＝-14.66ln(x)+27.962 (1)
[0086]
zdp區荷載距離和水平位移量曲線擬合公式為：
[0087]
y＝-0.761ln(x)+4.6931 (2)
[0088]
式中，y表示水平位移量，單位為mm，x表示測量點與荷載中心的距離，單位為m。
[0089]
根據式1，推測得到在先堆載後打樁的工況條件下，各點的沉降量為：
[0090][0091]
將上述沉降量值與各點與區域邊界距離進行擬合，得到圖3和圖4所示的擬合曲線圖，根據該擬合曲線圖，得到對應的關係式為：
[0092]
堆載—打樁前：
[0093]
y＝-43.57ln(x)+118.35
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(3)
[0094]
打樁後：
[0095]
y＝-15.69ln(x)+51.556
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(4)
[0096]
其中，y表示沉降量，x表示測量點與堆載區邊界的距離。
[0097]
另外，根據式2，推測得到在先堆載後打樁的工況條件下，各點的沉降量為：
[0098][0099]
將上述沉降量值與各點與區域邊界距離進行擬合，得到圖5所示的擬合曲線圖，根據該擬合曲線圖，得到對應的關係式為：
[0100]
打樁前-堆載後：
[0101]
y＝-113.91ln(x)+274.9
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0102]
根據以上得到的關係式可以看出dpz區和zdp區，水平方向距離與沉降量均符合對數關係，根據施工場區內某點與堆載區水平距離的大小推算該點的沉降量，這樣可以掌握不同區域的沉降量，方便工程施工規劃。
[0103]
以上是對本發明的一種基於深層水平位移評判的地基處理方案評價方法的實施例進行的詳細介紹，以下對本發明的一種基於深層水平位移評判的地基處理方案評價系統的實施例進行詳細的介紹。
[0104]
本發明提供了一種基於深層水平位移評判的地基處理方案評價系統，包括：
[0105]
沉降計算單元，用於對於任意一個堆載區，根據對應區域內外測斜管在設定時間節點內的水平偏移量確定沉降量，堆載區為兩個在施工場區內劃分得到的區域，其中一個堆載區的施工工序為先堆載後打樁，另一個堆載區的施工工序為先打樁後堆載，在兩個堆載區的區域內外均埋設同樣數量的測斜管，且區域外的測斜管與各自區域邊界的距離均不相同。
[0106]
需要說明的是，在沉降計算單元中，採集對應區域內外測斜管在設定時間節點內的沉降量，具體為：
[0107]
對於先堆載後打樁區，根據區域內外所述測斜管在堆載後到打樁前以及打樁後的累計水平偏移量和距荷載中線的距離關係確定沉降量；
[0108]
對於先打樁後堆載區，根據區域內外所述測斜管在打樁前到堆載後累計水平偏移量和距荷載中線的距離關係確定沉降量。
[0109]
擬合單元，用於根據每個測斜管的沉降量和邊界距離繪製沉降量-距離曲線，根據沉降量-距離曲線擬合得到沉降量-距離關係式。
[0110]
需要說明的是，在擬合單元中，對於先堆載後打樁區，根據測斜管在堆載後到打樁前的沉降量以及邊界距離，得到的沉降量-距離關係式具體如下：
[0111]
y＝-a1ln(x)+b1[0112]
式中，y為待預測點的沉降量，x為待預測點與先堆載後打樁區邊界的距離，a1和b1為常數。
[0113]
對於先堆載後打樁區，根據測斜管在打樁後的沉降量以及邊界距離，得到的沉降
量-距離關係式具體如下：
[0114]
y＝-a2ln(x)+b2[0115]
式中，y為待預測點的沉降量，x為待預測點與先堆載後打樁區邊界的距離，a2和b2為常數。
[0116]
對於先打樁後堆載區，根據測斜管在在打樁前到堆載後的沉降量以及邊界距離，得到的沉降量-距離關係式具體如下：
[0117]
y＝-a
3 ln(x)+b3[0118]
式中，y為待預測點的沉降量，x為待預測點與先堆載後打樁區邊界的距離，a3和b3為常數。
[0119]
預測單元，用於基於沉降量-距離關係式，利用場區內待預測點與堆載區的距離預測沉降量，從而評判不同施工工序下，地基處理方案的經濟性。
[0120]
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。