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专利号: 2020112133495
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种岩溶上覆砂层塌陷对地层扰动的评价方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、获取岩溶基本数据以及岩溶换算数据;

S2、建立沙漏型溶洞‑地层三维数值模型,引入所获取的数据模拟计算岩溶上覆砂土漏失塌陷过程,具体模拟计算过程为:对圆柱体溶洞以及漏斗状松散体赋予力学参数折减后的砂土材料参数,计算岩溶塌陷之后的漏斗状松散体具体尺寸;

对塌陷区域周围的建构筑物赋予力学属性,对所有单元施加自重应力,得到初始应力场分布;

考虑自重应力场,通过生死控制法对沙漏型岩溶塌陷过程进行模拟;

S3、提取岩溶塌陷后的底层沉降剖面图,根据熔岩塌陷对周围底层及建筑构筑物的影响确定岩溶沉降等级。

2.根据权利要求1所述的一种岩溶上覆砂层塌陷对地层扰动的评价方法,其特征在于,所述岩溶基本数据包括岩溶溶洞圆柱体位置和尺寸、施工场地各地层深度分布及物理力学参数、砂土松散系数ζ、上覆砂层的塌陷角θ以及松散状的砂土物理力学折减系数η。

3.根据权利要求2所述的一种岩溶上覆砂层塌陷对地层扰动的评价方法,其特征在于,所述施工场地各地层深度分布及物理力学参数包括地层天然重度γ、压缩模量Es、泊松比υ、内摩擦角φ、内粘聚力c;所述折减系数η包括分别与γ、Es、υ、φ、c对应的η1、η2、η3、η4、η5;

密实状转变为松散状的砂土物理力学参数折减后分别为:地层重度η1γ、压缩模量η2Es、泊松比η3υ、内摩擦角η4φ、内粘聚力η5c。

4.根据权利要求1所述的一种岩溶上覆砂层塌陷对地层扰动的评价方法,其特征在于,所述生死控制法为:杀死圆柱体狭长溶洞单元视为溶洞形成,然后激活圆柱体狭长溶洞。

5.根据权利要求1所述的一种岩溶上覆砂层塌陷对地层扰动的评价方法,其特征在于,所述漏斗状松散体具体尺寸通过如下公式计算,V1=Vk+ V0   (a)V1=ζV0    (b)

R=H/tanθ+r    (c)

2 2

V0=πH(R+r+Rr)/3    (d)式中:R为漏斗状松散体倒圆台顶面半径;

r为漏斗状松散体倒圆台底面半径,也为狭长溶洞圆柱体截面半径;

H为漏斗状松散体倒圆台高度;

θ为倒圆台母线与水平面的夹角;

ζ为土层松散系数;

V0为漏斗状松散体体积;

V1为由密实状态转变为松散状态的砂土体积;

2

Vk为狭长溶洞体积,其中Vk=πr h,h为狭长溶洞圆柱体高度。

6.根据权利要求5所述的一种岩溶上覆砂层塌陷对地层扰动的评价方法,其特征在于,所述倒圆台的尺寸计算方法为,通过公式(a)、(b)计算出漏斗状松散体体积V0;

通过公式(c)、(d)计算出倒圆台顶面半径R;

再通过(c)计算出倒圆台高度H。

7.根据权利要求1所述的一种岩溶上覆砂层塌陷对地层扰动的评价方法,其特征在于,所述沙漏型溶洞‑地层三维数值模型单元采用SOLID45单元进行模拟,土体屈服准则采用Drucker‑Prager准则。