[发明专利]开挖膨胀土边坡坡面新生胀缩变形深度的观测及计算方法

摘要

本发明公开了一种开挖膨胀土边坡坡面新生胀缩变形深度的观测及计算方法，通过在浅井埋设位移计进行跟踪观测，并基于胀缩变形随坡面深度线性衰减的假定对观测结果进行时间效应统计分析，在观测数据验证线性假定合理的前提下，用线性方程求取气候作用下边坡坡面土体胀缩变形深度，本发明克服了地表标点测量方法难以准确设置不动点的困难，还具有比地表标点测量方法的观测数据精度高、受人为因素影响少的优点，提供的计算方法合理，计算简便，按本发明进行观测和计算得到的结果能为开挖膨胀土边坡坡面防护提供符合当地气候条件的防护设计的分析参数。

主权项

1.一种开挖膨胀土边坡坡面新生胀缩变形深度的观测及计算方法，其特征是：观测和分析步骤如下：(1)、选择位移计；(2)、制作位移计埋设安装附件：埋设安装附件必须既能保证位移计不受土体压力的影响，又能保证观测到标度范围的土体微小的变形量；(3)、开挖观测浅井：在开挖坡面每一层土体各挖一个观测浅井；(4)、位移计安装：选择用两个位移计来解决坡表0mm-500mm分析层竖向相对线胀缩变形量的观测问题，即在0mm～200mm深度按平行坡面方向布设第一个位移计，假定0mm～200mm土层的线胀缩变形率具有各向同性，通过换算将平行坡面方向的线胀缩变形量观测结果转换成竖向方向的观测结果，第二个位移计则按竖向方向布置在200mm～500mm深度层，将两者观测结果相加便得到了0mm～500mm分析层的同期竖向相对线胀缩变形量，第三个位移计按按竖向方向埋设在500mm～1000mm分析层；(5)、观测次数、基本统计时段与气候效应统计期的确定：通过分析主要气候作用要素降雨量、蒸发量随时间的变化特征选取合适的基本统计时段和气候效应统计期，基本统计时段内观测次数在2～3次以上；具体统计时，将气候效应统计期旱季或雨季的第一基本统计时段的观测值为零值；(6)、基本统计时段相对线胀缩量计算：按式(1)，计算每次观测的相对线胀缩量λti，再按式(2)，计算旬平均相对线胀缩量λti=(λt-λi0)λ0×L---(1)]]>式中：λi₀-位移计初读数；l_t--第t次位移计读数；λ₀--实际观测长度；L-代表观测分析厚度，竖向方向分别为200mm、300mm、500mm。λ10j=1nΣi=1nλti---(2)]]>式中：i＝1，2，3，…n-为本基本统计时段内线胀缩量的观测次数；(7)、0mm～500mm深度土层竖向相对线胀缩量计算：用0mm～200mm深度土层平行坡面方向的变形量代表坡表层0mm～200mm深度土层竖向方向的变形量，通过将同期开挖边坡坡面表层0mm～200mm及200mm～500mm两个深度层位移计观测整理值相加可得到竖向0mm～500mm深度土层竖向方向的变形量；(8)、基本统计时段平均竖向相对线胀缩量的线性衰减假定检验：分旱季和雨季按线性衰减假定拟合求出各观测浅井中0cm～50cm深度、50cm～100cm深度两个观测土层的基本统计时段平均竖向相对线胀缩量的时间演化线性方程，以判别系数大于0.8作为可按线性衰减假定进行分析的标准；(9)、建立气候效应统计期的相对线胀缩量平均值随深度变化的线性方程：先按式(3)计算出与0.5m和1.0m深度的气候效应统计期相对线胀缩量的平均值再按由两点式列出各观测井气候效应统计期的相对线胀缩量的平均值随深度变化的线性方程式(4)；λd‾=1tΣj=1tλ10j---(3)]]>式中：j＝1，2，3，…t-为气候效应统计期内的基本统计时段数，d为两个观测分析层深度(m).d₁＝0.5m，d₂＝1.0m.λ=λd2‾-λd1‾d2-d1d+λd1-λd2‾-λd1‾d2-d1d1---(4)]]>式中：λ为开挖膨胀土边坡新生竖向相对线胀缩量，d为距开挖坡面深度(m)令k=λd2‾-λd1‾d2-d1,]]>b=λd1-λd2‾-λd1‾d2-d1d1]]>代入(4)得：λ＝kd+b    (5)(10)、求膨胀土开挖坡面的新生胀缩变形深度：依线性方程(5)，令开挖膨胀土边坡新生竖向相对线胀缩量为零，即λ＝0，求得与新生胀缩变形为零时对应的深度式(6)即为所求的新生胀缩变形深度，d=-bk---(6).]]>