[发明专利]一种非均质河床中双壁钢围堰下沉的稳定性分析方法

说明书

本发明提供一种非均质河床中双壁钢围堰下沉的稳定性分析方法，包括以下步骤：1、建立河床及双壁钢围堰的二维模型；2、将河床及双壁钢围堰的二维模型划分为多个非规则土层区域；3、生成并记录每个非规则土层区域的块石数据；4、确定随机场统计参数；5、计算粘聚力c及内摩擦角φ的均值、变异系数、垂直波动范围和水平波动范围；6、生成每个非规则土层区域粘聚力c的随机场数据及内摩擦角φ的随机场数据；7、构建非均质河床及双壁钢围堰的二维模型；8、基于Abaqu对非均质河床及双壁钢围堰的二维模型进行分析。本发明构建符合实际非均质河床及双壁钢围堰的二维模型，有效提高了非均质河床中双壁钢围堰下沉稳定性分析的精确性。

技术领域

本发明涉及一种非均质河床中双壁钢围堰下沉的稳定性分析方法，属于工程地质勘测分析领域。

背景技术

双壁钢围堰作为一种桥梁基础施工的临时设施，其通过双壁钢体以及底部的封底混凝土，为承台提供无水的施工环境，因此，被广泛使用。但是，由于水流和河床与双壁钢围堰之间的作用，影响了河床及双壁钢围堰的稳定性，尤其是在非均质的复杂的河床之中其影响更大，从而影响工程的进度和质量。

一般情况，基于随机场方法对非均质土体进行稳定性分析时，研究较多的是仅采用一组随机场统计参数生成随机场数据，对不同的土体没有采用不同的统计参数，且对于分层土体随机场问题的研究，较多的采用的规则分层，对于非规则分层的研究较少，如赵炼恒[1]提出的考虑空间变异性的分层边坡可靠度分析中，对边坡模型进行规则分层，且上下两层有着相同的自相关系数、变异系数及波动范围等，仅考虑一组随机场数据；除此之外，目前已有研究中，较多的是只考虑单个土体参数的影响，而没有考虑多参数互相关性影响的情况，这不符合实际情况，从而导致分析结果与实际存在一定的偏差。

在非均质河床中，水流、非均质河床与双壁钢围堰之间的作用，其对河床及双壁钢围堰的稳定性影响很大，故而急需提出一种更接近实际工程情况的分析方法，为工程建设提供更加具有参考性的分析结果。

参考文献：

[1]赵炼恒,董潇阳,胡世红,左仕,潘秋景.考虑空间变异性的分层边坡可靠度分析[J].铁道科学与工程学报,2021,18(12):3180-3187。

发明内容

本发明针对以上待解决的问题，提供一种根据土壤信息将河床及双壁钢围堰的二维模型分成多个不规则区域，对不同的不规则区域使用不同的统计参数生成相应的随机场数据并将其随机赋予至相应的不规则区域中，同时，根据不同的不规则区域块石生成块石数据并将其随机赋予至相应的不规则区域中，以生成非均质河床及双壁钢围堰的二维模型的非均质河床中双壁钢围堰下沉后的稳定性分析方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种非均质河床中双壁钢围堰下沉的稳定性分析方法，包括以下步骤：

步骤1：采集工程区域河床及双壁钢围堰的影像，根据采集的影像在Abaqus中建立河床及双壁钢围堰的二维模型；

步骤2：采集工程区域的河床土壤信息，根据河床土壤信息将河床及双壁钢围堰的二维模型划分为多个非规则土层区域，对每个非规则土层区域建立多个网络；

步骤3：采集工程区域的每个非规则土层区域的块石二维投影，根据所采集的块石二维投影，通过MATLAB构建每个非规则土层区域的块石多边形，并记录每个非规则土层区域的块石多边形顶点坐标数据；

步骤4：确定随机场统计参数为粘聚力c和内摩擦角

步骤5：根据现场所取土体样本，通过土工试验测出每个非规则土层区域的粘聚力c和内摩擦角利用数理统计方法计算对应的粘聚力c的均值和变异系数的取值范围，根据粘聚力c的均值、变异系数及互相关系数，利用自相关函数法计算出对应的粘聚力c的垂直波动范围和水平波动范围的取值范围，内摩擦角的均值、变异系数、垂直波动范围和水平波动范围的取值范围与粘聚力c的均值、变异系数、垂直波动范围和水平波动范围的取值范围计算方法分别一致；