【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境岩土工程，特别是一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法。
技术介绍
1、地基加固袋式构件，通常被称为地固件或土袋，是一种由高强度合成纤维材料制成的柔性体。这种材料不仅具备出色的耐久性和抗拉强度，还能够适应各种复杂的地形条件和不均匀沉降情况，在受力条件下展现出优异的稳定性。通过填充砂土或其他类型的土体材料，这些袋式构件可以显著提高内部填充物的抗剪切强度，从而使得整个结构能够承受更大的纵向荷载，这对于确保工程项目的长期稳定性和安全性至关重要。
2、随着现代工程项目规模不断扩大以及应用场景变得越来越多样化，地固件的应用范围也在持续扩展。如今，它们不仅被广泛应用于传统的土木工程和环境工程项目中，如地基加固、减振处理、边坡防护及堤坝修复等，还在抗震工程、海洋工程等极端环境中发挥着重要作用。特别是在地震频发区域或是海洋平台建设等需要面对极端自然条件挑战的地方，土袋因其独特的物理性能而成为不可或缺的关键材料之一。
3、在实际工程实践中，土袋必须能够在长时间内保持其功能的有效性，尤其是在那些面临严苛环境考验的项目中。这要求它们不仅要具有足够的强度来增强土体稳定性、控制沉降并抵抗剪切破坏，还要能够抵御风化、腐蚀等自然因素的影响。因此，土袋的强度特性直接关系到整个工程的安全性与耐久性。
4、值得注意的是，土袋的尺寸设计对其最终性能有着重要影响。合适的尺寸不仅能优化承载能力，减少变形，还能有效控制施工成本。过小的尺寸可能无法提供必要的支撑力，而过大的尺寸则可能导致不必要的材料浪费。因此，研究“尺寸
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提出一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，不仅能为设计人员提供更可靠的设计参数，确保工程结构在各种工况下的安全与稳定，还能有助于优化材料配方和施工工艺，降低工程投入，促进可持续发展。
2、为实现上述目的，本专利技术提出一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，步骤如下：
3、s1、根据土袋加固地基的力学原理，建立土袋理论模型；
4、s2、推导土体和土袋相互作用的理论关系，采用uh模型描述土体的应力应变计算关系，分析土袋的半径和土袋的高度对于土袋承载力和变形的影响；
5、s3、通过有限元模拟，研究尺寸大小对于单个土袋力学性能的影响；
6、s4、构建地基加固结构，研究尺寸大小对于组合形式下的土袋处理地基的效果和程度，找到兼顾力学性能和经济效益的最优尺寸。
7、优选的，s1中，假设土袋的形状为圆柱，土体被土袋约束，根据土袋加固地基的力学原理，土体受约束产生的侧向应力计算公式如下：
8、
9、其中，σr为土体受约束产生的侧向应力，t为土袋对土体的约束张力，h为土袋的高度，r为土袋的半径。
10、优选的，所述土袋对土体的约束张力t的计算公式如下：
11、t＝2πebπ(r-r0)＝eb·2π·δr；
12、其中，eb为土袋的弹性模量，r0为土袋的初始半径，δr为土袋的半径变化量。
13、优选的，s2中，所述uh模型用于描述土体的变形特性，将所述土袋理论模型的变形协调关系代入增量形式的uh模型中，得到所述uh模型的应力应变计算关系，根据所述应力应变计算关系，通过改变其中半径r和高度h的大小，进行土袋理论推导，分析尺寸效应对于土袋强度和变形的影响。
14、优选的，s3中，根据实际土袋尺寸，利用abaqus有限元软件，建立五组三维计算模型尺寸，其半径和高度分别为：0.5m×0.5m、0.75m×0.5m、1m×0.5m、0.5m×0.75m、0.5m×1m，土袋的模量均为5.35gpa，泊松比为0.3，厚度为0.01m，克重为100g/m2；计算前对三维计算模型施加围压，分析尺寸效应对于单个土袋强度和变形的影响，建立与尺寸相关的函数，得出尺寸等效参数。
15、优选的，所述abaqus有限元软件的有限元计算中，土材料采用uh模型的vmat子程序，所述uh已被嵌入到数值计算软件中，并被用于分析岩土工程问题，可以为本研究中土袋的有限元计算提供基础。
16、优选的，s4中，根据工程实际的土袋结构，采用交错布置的形式组合多个土袋的实体计算模型，采用s3中获得的单体土袋的尺寸相关的等效参数，构建地基加固结构，通过分析组合形式下的土袋处理地基的效果和程度，找到兼顾力学性能和经济效益的最优尺寸，为地基加固技术的改进提供了实用依据，能提高地基承载力和减小变形，且有经济环保、节能减材的优点。
17、因此，本专利技术提出了一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，其有益效果如下：
18、(1)本专利技术提出的一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法基于土袋在不同工作状态下的表现，提出土袋的尺寸相关的等效参数，构建地基加固结构，为地基加固技术的改进提供了实用依据，能提高地基承载力和减小变形，且有经济环保、节能减材的优点；
19、(2)本专利技术提出的一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法不仅能为设计人员提供更可靠的设计参数，还能有助于优化材料配方和施工工艺，降低工程投入等；
20、(3)本专利技术提出的一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法可以在保证力学性能的前提下，选择最为经济合理的尺寸规格，从而降低材料成本；同时，优化后的设计方案还能减少施工过程中的物料浪费，进一步节省工程开支。
21、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，其特征在于，S1中，假设土袋的形状为圆柱，土体被土袋约束，根据土袋加固地基的力学原理，土体受约束产生的侧向应力计算公式如下：
3.根据权利要求2所述的一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，其特征在于，所述土袋对土体的约束张力T的计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，其特征在于，S2中，所述UH模型用于描述土体的变形特性，将所述土袋理论模型的变形协调关系代入增量形式的UH模型中，得到所述UH模型的应力应变计算关系，根据所述应力应变计算关系，通过改变土袋的半径r和土袋的高度H的大小，进行土袋理论推导，分析尺寸效应对于土袋强度和变形的影响。
5.根据权利要求1所述的一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，其特征在于，S3中，根据实际土袋尺寸，利用ABAQUS有限元软件，建立五组三维计算模型尺寸，其半径和高度分别为：0.5m×0.5m、0.75m×0.5m、1m×
6.根据权利要求5所述的一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，其特征在于，所述ABAQUS有限元软件的有限元计算中，土材料采用UH模型的VMAT子程序，所述UH模型已被嵌入到数值计算软件中，为土袋的有限元计算提供基础。
7.根据权利要求1所述的一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，其特征在于，S4中，根据工程实际的土袋结构，采用交错布置的形式组合多个土袋的实体计算模型，采用S3中获得的单体土袋的尺寸相关的等效参数，构建地基加固结构，通过分析组合形式下的土袋处理地基的效果和程度，找到兼顾力学性能和经济效益的最优尺寸。
...【技术特征摘要】
1.一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，其特征在于，s1中，假设土袋的形状为圆柱，土体被土袋约束，根据土袋加固地基的力学原理，土体受约束产生的侧向应力计算公式如下：
3.根据权利要求2所述的一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，其特征在于，所述土袋对土体的约束张力t的计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，其特征在于，s2中，所述uh模型用于描述土体的变形特性，将所述土袋理论模型的变形协调关系代入增量形式的uh模型中，得到所述uh模型的应力应变计算关系，根据所述应力应变计算关系，通过改变土袋的半径r和土袋的高度h的大小，进行土袋理论推导，分析尺寸效应对于土袋强度和变形的影响。
5.根据权利要求1所述的一种地基加固袋式构件尺寸效应的研究方法，其特征在于，s3中，根据实际土袋尺寸，利用abaqus有限元软...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚仰平，王婧，柳淏元，闫宸源，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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