【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及软土地基处理，特别涉及一种软基超深旋喷射流侵蚀距离与上覆土压力关联模型的构建方法。
技术介绍
1、高压旋喷注浆技术是一种有效的且应用十分广泛的软弱地基处理方法，具有施工操作简单、成本低、施工方式多、旋喷加固体耐久性好等诸多优点。但由于软土具有含水率高、孔隙比大、压缩性高、强度低、固结程度差等不良工程特性，极易对软弱地基中工程建设的安全与稳定产生不利影响，进而诱发基坑坍塌、地基失稳、路堤差异沉降过大、建筑物开裂或倾覆等工程灾害事故。目前该技术涉及的软弱地基高压旋喷成桩形态合理预测是一大难点，在工程实践中，由于缺乏有效方法，软弱地基高压旋喷成桩形态的预测严重依赖于类似工程经验，易造成预测结果与真实值偏差较大，不确定性高，不仅增加了加固工程失稳破坏、变形过大的风险，而且增加了工程造价。在滨海、滨湖等软弱地基工程建设中，当采用高压旋喷技术进行地基处理时，为满足地基承载力的需求，需要施作超长高压旋喷桩。对于超长高压旋喷桩，其桩身形态受地层上覆压力影响显著，尤其对于超长高压旋喷桩的中下段，其桩身形态主要受地层上覆压力控制。另一方面，由于超长高压旋喷桩的桩身形态与高压旋喷射流侵蚀距离直接相关。
2、因此，为合理预测深厚软基超长高压旋喷桩的桩身形态，须建立旋喷射流侵蚀距离与上覆压力之间的关联数学模型，这对于改善目前高压旋喷成桩形态预测难度大、精度低、不确定性高的问题具有重要的理论与现实意义。
技术实现思路
1、为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
2
3、(1)从拟开展超深高压旋喷注浆加固的深厚软弱地基工程现场进行原位取土样，取土深度约为高压旋喷注浆加固深度的一半；
4、(2)对取回的原位土样进行三种不同围压下的不固结不排水三轴压缩试验，获取土样的有效黏聚力和内摩擦角的试验值，并根据偏应力应变曲线计算土样的初始弹性模量的试验值；
5、(3)基于不固结不排水三轴压缩试验结果并参考已有经验，设定颗粒流分析所需的初始细观参数；
6、(4)采用颗粒流方法开展三种不同侧向约束应力下的双轴压缩数值试验，进行数据处理，获取土体的初始弹性模量、有效黏聚力与内摩擦角的模拟值；
7、(5)根据判断土体的初始弹性模量、黏聚力与内摩擦角的模拟值与试验值的误差值与误差要求值的关系得到最优细观参数；
8、(6)基于相似比并充分考虑模型计算效率与计算结果精度之间的平衡，确定用于模拟地基土的平面颗粒模型的尺寸，建立平面颗粒模型；
9、(7)在平面颗粒模型顶面生成一排采用平行连接键紧密相连的颗粒，作为上覆土压力模拟介质；
10、(8)建立能够将平面颗粒模型淹没的流体网格模型；
11、(9)基于最优细观参数及上覆土压力模拟介质，开展不同上覆土压力下的旋喷射流侵蚀软土颗粒流流固耦合数值模拟，获得不同上覆土压力下的软土地基超深旋喷射流的极限侵蚀距离；
12、(10)绘制标绘制超深旋喷射流极限侵蚀距离随上覆土压力变化数据点的散点图；
13、(11)采用反比例函数拟合超深旋喷射流极限侵蚀距离与上覆土压力之间的关系，得到模型常量α、β的值；
14、(12)将得到的模型常量α、β的值代入反比例函数中，得到表征软土地基超深旋喷射流侵蚀距离与上覆土压力关系的定量关联数学模型。
15、进一步的，步骤(2)中，所述三种不同围压为100kpa、200kpa、300kpa。
16、进一步的，步骤(3)中，初始细观参数包括接触法向刚度、接触切向刚度、摩擦系数和张拉强度和凝聚力。
17、进一步的，步骤(5)中，判断标准为：若误差值小于或等于误差要求值，则设定的初始细观参数即为最优细观参数；
18、反之，转到步骤(4)调整初始细观参数。其中，误差要求值可根据工程精度要求进行确定，一般可取5％。
19、进一步的，步骤(8)中，所述流体网格模型中流体网格的尺寸大于平面颗粒模型中的颗粒尺寸。
20、进一步的，步骤(11)中，反比例函数为：
21、
22、式中：xm为超深旋喷射流极限侵蚀距离(cm)；
23、p0为参考压力值(取值为1kpa)；
24、σv为上覆土压力(kpa)；
25、α、β为模型常量。
26、本专利技术具有以下有益效果：
27、(1)本专利技术充分利用计算机仿真技术效率高、成本低的优势，克服了采用缩尺物理模型试验构建旋喷射流侵蚀距离与上覆土压力关联模型存在的效率低、成本高、边界条件控制难的缺点，能够大幅提高建模效率与预测精度，经济效益显著；
28、(2)本专利技术考虑深厚软基高压旋喷射流破土过程中的流固耦合效应，对高压旋喷实际工况还原度高，可用于快速预估深厚软基超深高压旋喷成桩形态随上覆土压力量值变化规律，为调控优化深厚软基高压旋喷施工工艺参数奠定坚实理论模型基础。
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1.软基超深旋喷射流侵蚀距离与上覆土压力关联模型的构建方法，其特征在于，构建方法包括：
2.根据权利要求1所述的软基超深旋喷射流侵蚀距离与上覆土压力关联模型的构建方法，其特征在于，步骤(2)中，所述三种不同围压为100kPa、200kPa、300kPa。
3.根据权利要求1所述的软基超深旋喷射流侵蚀距离与上覆土压力关联模型的构建方法，其特征在于，步骤(3)中，初始细观参数包括接触法向刚度、接触切向刚度、摩擦系数和张拉强度和凝聚力。
4.根据权利要求1所述的软基超深旋喷射流侵蚀距离与上覆土压力关联模型的构建方法，其特征在于，步骤(5)中，判断标准为：若误差值小于或等于误差要求值，则设定的初始细观参数即为最优细观参数；
5.根据权利要求1所述的软基超深旋喷射流侵蚀距离与上覆土压力关联模型的构建方法，其特征在于，步骤(8)中，所述流体网格模型中流体网格的尺寸大于平面颗粒模型中的颗粒尺寸。
6.根据权利要求1所述的软基超深旋喷射流侵蚀距离与上覆土压力关联模型的构建方法，其特征在于，步骤(11)中，反比例函数为：
【技术特征摘要】
1.软基超深旋喷射流侵蚀距离与上覆土压力关联模型的构建方法，其特征在于，构建方法包括：
2.根据权利要求1所述的软基超深旋喷射流侵蚀距离与上覆土压力关联模型的构建方法，其特征在于，步骤(2)中，所述三种不同围压为100kpa、200kpa、300kpa。
3.根据权利要求1所述的软基超深旋喷射流侵蚀距离与上覆土压力关联模型的构建方法，其特征在于，步骤(3)中，初始细观参数包括接触法向刚度、接触切向刚度、摩擦系数和张拉强度和凝聚力。
4.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭盼盼，汪亦显，白义汉，郭世民，薛鹏徽，李娴，安然，胡学龙，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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