本发明专利技术公开了一种块石填料地基有限元瞬时变形计算方法及装置，通过在块石填料地基上进行地基载荷试验以及利用自然安息角堆填试验获取块石填料的内摩擦角，进而计算得出块石填料的粘聚力，再通过有限元模拟载荷试验加载过程试算出弹性模量，从而获取较为真实的块石填料摩尔库仑塑性本构模型的变形参数，即块石填料地基土弹性模量，以用于建模计算块石填料地基上部建筑荷载作用下的瞬时弹塑性变形。整个过程操作简单、试验方便，计算结果准确、可靠，满足了岩土工程领域设计、施工的需要。施工的需要。施工的需要。
【技术实现步骤摘要】
一种块石填料地基有限元瞬时变形计算方法及装置
[0001]本专利技术属于岩土工程数值模拟领域，具体涉及一种基于地基载荷试验的块石填料地基有限元瞬时变形计算方法及装置。
技术介绍
[0002]对于复杂岩土工程，通常需要采用有限元法来进行理论分析，摩尔库仑塑性本构模型以其参数简单的特点在岩土工程有限元分析中应用广泛。而摩尔库仑塑性本构模型中弹性模量参数在工程中常规试验方法难以获取，通常只能采用经验进行取值，取值误差较大。另外，对于块石填料地基来说，由于块石填料粒径较大，试验设备尺寸有限，难以通过直剪和三轴剪切试验获取其粘聚力和内摩擦角，导致有限元法在计算块石填料地基瞬时变形时受到较大制约。
[0003]如何解决有限元法计算块石填料地基瞬时变形是岩土工程领域急需解决的问题。
技术实现思路
[0004]为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于地基载荷试验的块石填料地基有限元瞬时变形计算方法及装置，通过现场试验获取块石填料地基土重度，开展地基载荷试验，获取地基承载力特征值、地基承载力特征值对应的承压板沉降变形量以及块石填料地基土变形模量；接着，对现场块石填料进行自然安息角堆填试验，获取块石填料的自然安息角，即内摩擦角；再接着，根据地基载荷试验获得的地基承载力特征值和块石填料内摩擦角计算块石填料粘聚力；建立有限元模型模拟地基载荷试验，块石填料采用摩尔库仑塑性本构模型，输入所得到的块石填料粘聚力和内摩擦角，按块石填料地基土的变形模量设置弹性模量，通过调整试算弹性模量，使得有限元模型承压板在加载量为地基承载力特征值时的沉降变形量与地基载荷试验时的承压板沉降变形量保持一致，以此获取正确的块石填料地基土弹性模量；最后，根据试算得到的块石填料地基土内摩擦角、粘聚力和弹性模量，即可通过有限元建模计算上部建筑荷载作用下的瞬时变形。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种块石填料地基有限元瞬时变形计算方法，具体步骤包括：步骤1、根据现场试验获取块石填料地基土重度。
[0006]步骤2、对块石填料地基土开展地基载荷试验，获取地基承载力特征值、地基承载力特征值对应的承压板沉降变形量以及块石填料地基土变形模量。
[0007]步骤3、进行块石填料现场自然安息角堆填试验，获取块石填料的自然安息角，即内摩擦角，设定块石填料地基处理不影响块石填料的内摩擦角。
[0008]步骤4、计算块石填料粘聚力：其中，f
ak
为地基承载力特征值；γ为块石填料地基土重度；c为块石填料粘聚力；M
b
、
M
c
分别为与块石填料内摩擦角相关的系数。
[0009]步骤5、建立有限元模型模拟地基载荷试验，承压板加载量选用地基承载力特征值，块石填料采用摩尔库仑塑性本构模型，输入上述步骤得到的块石填料粘聚力和内摩擦角，按块石填料地基土变形模量设置弹性模量。
[0010]步骤6、调整弹性模量，使有限元模型承压板在加载量为地基承载力特征值时的沉降变形量和地基载荷试验时的承压板沉降变形量保持一致，以此获取正确的块石填料地基土弹性模量。
[0011]步骤7、根据得到的块石填料地基土内摩擦角、粘聚力和弹性模量，通过有限元模型计算得出上部建筑荷载作用下的瞬时变形。
[0012]一种数据处理装置，根据现场试验获取块石填料地基土重度及开展地基载荷试验，获取地基承载力特征值、地基承载力特征值对应的承压板沉降变形量以及块石填料地基土变形模量，进行块石填料现场自然安息角堆填试验，设定块石填料地基处理不影响块石填料内摩擦角的前提下，获取块石填料的内摩擦角，装置具体包括：第一单元，计算块石填料粘聚力，建立有限元模型模拟地基载荷试验，承压板加载量选用地基承载力特征值，块石填料采用摩尔库仑塑性本构模型。
[0013]其中，块石填料粘聚力；f
ak
为地基承载力特征值；γ为块石填料地基土重度；c为块石填料粘聚力；M
b
、M
c
分别为与块石填料内摩擦角相关的系数。
[0014]第二单元，根据块石填料粘聚力和内摩擦角，按块石填料地基土变形模量设置弹性模量，通过调整弹性模量，使有限元模型承压板在加载量为地基承载力特征值时的沉降变形量和地基载荷试验时的承压板沉降变形量保持一致，并以此最终获取正确的块石填料地基土弹性模量。
[0015]第三单元，根据得出的块石填料地基土内摩擦角、粘聚力和弹性模量，通过有限元模型计算得出块石填料地基土上部建筑荷载作用下的瞬时变形。
[0016]一种用于数据处理的装置，包括有存储器和一个以上程序，一个以上程序存储于存储器中，且经配置由一个以上处理器执行所述一个以上程序，一个以上程序包含用于执行上述一种块石填料地基有限元瞬时变形计算方法的指令。
[0017]一种可读存储介质，其上存储有指令，当所述指令由装置的一个或多个处理器执行时，使得装置执行上述一种块石填料地基有限元瞬时变形计算方法的指令。
[0018]本专利技术所述一种块石填料地基有限元瞬时变形计算方法及装置，通过在块石填料地基上进行地基载荷试验以及利用自然安息角堆填试验获取块石填料的内摩擦角，进而计算得出块石填料的粘聚力，再通过有限元模拟地基载荷试验加载过程试算出弹性模量，从而获取较为真实的块石填料摩尔库仑塑性本构模型的变形参数，即块石填料地基土弹性模量，以用于建模计算上部建筑荷载作用下的瞬时弹塑性变形。整个过程操作简单、试验方便，计算结果准确、可靠，满足了岩土工程领域设计、施工的需要。
附图说明
[0019]图1为地基载荷试验承压板加载量与沉降变形量曲线图；
图2为弹性模量按变形模量设置的有限元模型承压板沉降变形量云图；图3为弹性模量调整试算后的有限元模型承压板沉降变形量云图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图1、图2、图3对本专利技术做进一步的详细描述：本专利技术所述的一种块石填料地基有限元瞬时变形计算方法，具体步骤包括：步骤1、根据现场试验获取块石填料地基土的重度γ。
[0021]具体地，如现场获得的块石填料地基土重度γ=20.5kN/m3。
[0022]步骤2、对块石填料地基土开展地基载荷试验，获取地基承载力特征值f
ak
、地基承载力特征值对应的承压板沉降变形量以及块石填料地基土变形模量E0。
[0023]具体地，如采用边长0.5m的正方形承压板进行地基载荷试验，加载量与沉降变形量曲线如图1所示，存在比例界限荷载为700kPa，荷载加载至900kPa时承压板周围土体出现明显侧向挤出，由此确定地基承载力特征值f
ak
=450kPa，此时对应承压板沉降量为12.15mm，地基变形模量为E0=14.97MPa。
[0024]步骤3、进行块石填料现场自然安息角堆填试验，获取块石填料的自然安息角，即内摩擦角φ，同时，设定块石填料地基处理不影响块石填料的内摩擦角φ。
[0025]具体地，由于块石填料最大粒径可达0.8m，通本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种块石填料地基有限元瞬时变形计算方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤1、根据现场试验获取块石填料地基土重度；步骤2、对块石填料地基土开展地基载荷试验，获取地基承载力特征值、地基承载力特征值对应的承压板沉降变形量以及块石填料地基土变形模量；步骤3、进行块石填料现场自然安息角堆填试验，获取块石填料的自然安息角，即内摩擦角，设定块石填料地基处理不影响块石填料的内摩擦角；步骤4、计算块石填料粘聚力：其中，f
ak
为地基承载力特征值；γ为块石填料地基土重度；c为块石填料粘聚力；M
b
、M
c
分别为与块石填料内摩擦角相关的系数；步骤5、建立有限元模型模拟地基载荷试验，承压板加载量选用地基承载力特征值，块石填料采用摩尔库仑塑性本构模型，输入上述步骤得到的块石填料粘聚力和内摩擦角，按块石填料地基土变形模量设置弹性模量；步骤6、调整弹性模量，使有限元模型承压板在加载量为地基承载力特征值时的沉降变形量和地基载荷试验时的承压板沉降变形量保持一致，以此获取正确的块石填料地基土弹性模量；步骤7、根据得到的块石填料地基土内摩擦角、粘聚力和弹性模量，通过有限元模型计算得出上部建筑荷载作用下的瞬时变形。2.一种数据处理装置，其特征在于，根据现场试验获取块石填料地基土重度及开展地基载荷试验，获取地基承载力特征值、地基承载力特征值对应的承压板沉降变形量以及块石...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈志平，许飞洲，赵东，付君宜，刘慧，孙秀东，刘欢，
申请(专利权)人：贵州正建兴业工程质量检测有限公司，
类型：发明
国别省市：
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