CN116519569B - 市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验与预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验与预测方法，其包括步骤均匀分布在每一个设置一组传感器；然后分时间周期对每一土层的每一组传感器的数据进行采集，获取多个时间点多个土层的共计多组传感器数据；然后控制时间变量固定，构建传感器数据在空间维度上的变化函数f1，根据变化函数f1还原在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据；然后再构建传感器数据在时间维度上的变化函数f2，根据变化函数f2还原在土层时间维度上的每个坐标土壤的传感数据；然后通过在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据以及在土层时间维度上的每个坐标土壤的传感数据对土层未来时间点目标坐标的土层数据预测确定地基渗流和沉降变形趋势。

Description

市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验与预测方法

技术领域

本发明属于市政建设领域，具体涉及一种市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验与预测方法。

背景技术

现有技术中地基整体渗流与变形需要模拟确定，比如现有技术中专利文献CN111707556A即公开了一种填方地基渗流和沉降变形室内模拟试验技术，该技术中包括以下步骤：一、构建室内模拟试验装置；二、配制湿土样；三、制作除最顶层的单层土柱试样之外的所有的单层土柱试样；四、制作最顶层的单层土柱试样；五、浸水模拟试验；六、多级加载试验，其中构建室内模拟试验装置：支设支撑座，所述支撑座包括底座和固定安装在底座中心位置的支撑平台，之后，在支撑平台上固定安装支架；在支架上安装用于成型土柱试样的试验筒，所述试验筒的底部开设有多个沿所述试验筒的周向方向布设的透水孔，所述试验筒的底部的外侧设置有与所述透水孔相连通的集水漏斗；采用排水管将所述集水漏斗与量杯连通；在底座上固定安装反力架，所述反力架包括多个垂直安装在底座上的立柱和水平安装在所述立柱顶部的横梁，所述横梁在所述立柱上的安装高度可调，在所述横梁反力架上竖直安装顶推螺杆，之后，在底座内安装加载油缸，使加载油缸位于支撑平台的正下方；浸水模拟试验，由计算机对浸水模拟试验的试验数据进行分析计算，得到所述土柱试样渗流时的水分迁移规律和渗透系数；多级加载试验：由计算机对多级加载的试验数据进行分析计算，并绘制出所述土柱试样浸水后沉降变形时的压缩曲线。类似的现有技术中，在应用中只是针对单一的土壤的数据进行单个时间点的采集，不能预测市政地基在长期使用中的立体渗流和沉降变形变化，因为传感器在采集数据中所采集到的数据只是单一的传感器所在点位的数据，不具有代表性，有鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验与预测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验与预测方法，包括首先构造市政地基渗流与沉降变形的模拟装置，市政地基渗流与沉降变形的模拟装置包括均匀分布在每一个土层的传感器，且每一个土层设置一组传感器；然后分时间周期对每一土层的每一组传感器的数据进行采集，获取多个时间点多个土层的共计多组传感器数据；然后控制时间变量固定，构建传感器数据在空间维度上的变化函数f1，根据变化函数f1还原在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据；然后再构建传感器数据在时间维度上的变化函数f2，根据变化函数f2还原在土层时间维度上的每个坐标土壤的传感数据；然后通过在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据以及在土层时间维度上的每个坐标土壤的传感数据对土层未来时间点目标坐标的土层数据预测确定地基渗流和沉降变形趋势。

进一步，构建传感器数据在空间维度上的变化函数f1，具体包括首先根据每一个土层上一组传感器的数据预测该土层每个坐标位置的传感数据，即在目标平面土层建立平面坐标，然后根据需要预测的目标坐标点到每一个传感器所设置的坐标位置距离以及对应传感器的数据预测目标坐标点的传感数据，然后根据每一土层上平面所有目标点坐标位置的传感数据拟合传感器数据在空间维度上的变化函数f1。

进一步，根据需要预测的目标坐标点到每一个传感器所设置的坐标位置距离以及对应传感器的数据预测目标坐标点的传感数据，具体的，定义测量的坐标位置为（x_i,y_i）的传感器的测量值为p_i，则坐标位置为（x,y）的目标点的传感数据中预测测量值为p=（（（（x－x_i）²＋（y－y_i）²）^1/2）^-1)·p_i//>（（（x－x_i）²＋（y－y_i）²）^1/2）^-1，n为传感器个数。

进一步，根据每一土层上平面所有目标点坐标位置的传感数据拟合传感器数据在空间维度上的变化函数f1具体包括，在确定了每一个设置传感器的土层上平面所有目标点坐标位置的传感数据，然后根据不同的土层数据之间的变化趋势确定不同的土层数据之间的变化函数，进而模拟某一个未设置传感器的土层平面所有目标点坐标位置的传感数据。

进一步，传感器数据在空间维度上的变化函数f1具体为平面坐标固定点在纵坐标上变化的一组函数，每一个平面坐标固定点对应一个具体函数，根据变化函数f1确定在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据，所以能够还原在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据。

进一步，构建传感器数据在时间维度上的变化函数f2，具体包括，在根据变化函数f1确定在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据之后，根据同一个坐标点不同的时间之间的变化趋势确定传感器数据在时间维度上的变化函数f2。

有益效果：本申请能够根据变化函数f1确定在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据，所以能够还原在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据，并且能够还原在土层时间维度上的每个坐标土壤的传感数据，所以可以对土层未来时间点目标坐标的土层数据预测，确定地基渗流和沉降变形趋势，解决了现有技术的“针对单一的土壤的数据进行单个时间点的采集，不能预测市政地基在长期使用中的立体渗流和沉降变形变化”问题。

附图说明

图1为本申请市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验与预测方法流程图。

图2为本申请假定的土层结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

因为现有技术中，市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验是针对单一的土壤的数据进行单个时间点的采集，不能预测市政地基在长期使用中的立体渗流和沉降变形变化，因为传感器在采集数据中所采集到的数据只是单一的传感器所在点位的数据，因此本申请提出了一种市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验与预测方法，如图1，其包括首先构造市政地基渗流与沉降变形的模拟装置，市政地基渗流与沉降变形的模拟装置大致结构与现有的结构一致，尤其特点在于包括均匀分布在每一个土层的传感器，且每一个土层设置一组传感器；然后分时间周期对每一土层的每一组传感器的数据进行采集，获取多个时间点多个土层的共计多组传感器数据；然后控制时间变量固定，构建传感器数据在空间维度上的变化函数f1，根据变化函数f1还原在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据；其中的构建传感器数据在空间维度上的变化函数f1，具体包括首先根据每一个土层上一组传感器的数据预测该土层每个坐标位置的传感数据，即在目标平面土层建立平面坐标，然后根据需要预测的目标坐标点到每一个传感器所设置的坐标位置距离以及对应传感器的数据预测目标坐标点的传感数据，具体的，定义测量的坐标位置为（x_i,y_i）的传感器的测量值为p_i，（i表征第i个坐标或第i个测量值），则坐标位置为（x,y）的目标点的传感数据中预测测量值为p=（（（（x－x_i）²＋（y－y_i）²）^1/2）^-1)·p_i//>（（（x－x_i）²＋（y－y_i）²）^1/2）^-1，n为传感器个数；比如实施中，优选的，每一个土层设置一组传感器，每一组传感器中每一个类型传感器的数量为3个，则对于每一个类型的传感器，具体计算过程：

定义测量的坐标位置为（x_i,y_i）的传感器的测量值为p_i，即共计3个测量的坐标位置，坐标分别为（x₁,y₁）、（x₂,y₂）、（x₃,y₃），传感器的测量值分别为p₁、p₂、p₃，则坐标位置为（x,y）的目标点的传感数据中预测测量值为（（（（（x－x₁）²＋（y－y₁）²）^1/2）^-1)·p₁+（（（（x－x₂）²＋（y－y₂）²）^1/2）^-1)·p₂+（（（（x－x₃）²＋（y－y₃）²）^1/2）^-1)·p₃）/（（（（x－x₁）²＋（y－y₁）²）^1/2）^-1+（（（x－x₂）²＋（y－y₂）²）^1/2）^-1+（（（（x－x₃）²＋（y－y₃）²）^1/2）^-1)，通过这样可以计算到任一一个坐标位置的目标点的传感数据中预测测量值，这样可以确定每一个设置传感器的土层上平面所有目标点坐标位置的传感数据；

然后根据每一土层上平面所有目标点坐标位置的传感数据拟合传感器数据在空间维度上的变化函数f1，在确定了每一个设置传感器的土层上平面所有目标点坐标位置的传感数据，然后根据不同的土层数据之间的变化趋势确定不同的土层数据之间的变化函数，进而模拟某一个未设置传感器的土层平面所有目标点坐标位置的传感数据，具体的如图2，假设设置传感器的土层有3层，能够确定第一层上的一个目标点a点的测量值，第二层上的a点的正下方为目标点b点，第三层上的b点的正下方为目标点c点，其中a点、b点、c点测量值均为已知量，根据a点、b点、c点测量值即可以拟合建立平面坐标不变的点在纵坐标上变化的函数，进而可以确定该同一个平面坐标上不同的纵坐标点的预测值，这即根据不同的土层数据之间的变化趋势确定不同的土层数据之间的变化函数，进而模拟某一个未设置传感器的土层平面所有目标点坐标位置的传感数据；

所以，传感器数据在空间维度上的变化函数f1具体为平面坐标固定点在纵坐标上变化的一组函数，每一个平面坐标固定点对应一个具体函数，根据变化函数f1确定在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据，所以能够还原在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据；然后再构建传感器数据在时间维度上的变化函数f2，在根据变化函数f1确定在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据之后，根据同一个坐标点不同的时间之间的变化趋势确定传感器数据在时间维度上的变化函数f2，具体的与“确定了每一个设置传感器的土层上平面所有目标点坐标位置的传感数据，然后根据不同的土层数据之间的变化趋势确定不同的土层数据之间的变化函数”采用的方法一致，不再赘述；

根据变化函数f2还原在土层时间维度上的每个坐标土壤的传感数据；

然后通过在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据以及在土层时间维度上的每个坐标土壤的传感数据对土层未来时间点目标坐标的土层数据预测，确定地基渗流和沉降变形趋势。

可见本申请能够根据变化函数f1确定在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据，所以能够还原在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据，并且能够还原在土层时间维度上的每个坐标土壤的传感数据，所以可以对土层未来时间点目标坐标的土层数据预测，确定地基渗流和沉降变形趋势，解决了现有技术的“针对单一的土壤的数据进行单个时间点的采集，不能预测市政地基在长期使用中的立体渗流和沉降变形变化”问题。

本申请需要保护的实施例包括：

市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验与预测方法，包括首先构造市政地基渗流与沉降变形的模拟装置，市政地基渗流与沉降变形的模拟装置包括均匀分布在每一个土层的传感器，且每一个土层设置一组传感器；

然后分时间周期对每一土层的每一组传感器的数据进行采集，获取多个时间点多个土层的共计多组传感器数据；

然后控制时间变量固定，构建传感器数据在空间维度上的变化函数f1，根据变化函数f1还原在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据；

然后再构建传感器数据在时间维度上的变化函数f2，根据变化函数f2还原在土层时间维度上的每个坐标土壤的传感数据；

然后通过在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据以及在土层时间维度上的每个坐标土壤的传感数据对土层未来时间点目标坐标的土层数据预测确定地基渗流和沉降变形趋势。

优选的构建传感器数据在空间维度上的变化函数f1，具体包括首先根据每一个土层上一组传感器的数据预测该土层每个坐标位置的传感数据，即在目标平面土层建立平面坐标，然后根据需要预测的目标坐标点到每一个传感器所设置的坐标位置距离以及对应传感器的数据预测目标坐标点的传感数据，然后根据每一土层上平面所有目标点坐标位置的传感数据拟合传感器数据在空间维度上的变化函数f1。

优选地根据需要预测的目标坐标点到每一个传感器所设置的坐标位置距离以及对应传感器的数据预测目标坐标点的传感数据，具体的，定义测量的坐标位置为（x_i,y_i）的传感器的测量值为p_i，（i表征第i个坐标或第i个测量值），则坐标位置为（x,y）的目标点的传感数据中预测测量值为p=（（（（x－x_i）²＋（y－y_i）²）^1/2）^-1)·p_i//>（（（x－x_i）²＋（y－y_i）²）^1/2）^-1，n为传感器个数。

优选地根据每一土层上平面所有目标点坐标位置的传感数据拟合传感器数据在空间维度上的变化函数f1具体包括，在确定了每一个设置传感器的土层上平面所有目标点坐标位置的传感数据，然后根据不同的土层数据之间的变化趋势确定不同的土层数据之间的变化函数，进而模拟某一个未设置传感器的土层平面所有目标点坐标位置的传感数据。

优选地传感器数据在空间维度上的变化函数f1具体为平面坐标固定点在纵坐标上变化的一组函数，每一个平面坐标固定点对应一个具体函数，根据变化函数f1确定在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据，所以能够还原在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据。

优选地构建传感器数据在时间维度上的变化函数f2，具体包括，在根据变化函数f1确定在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据之后，根据同一个坐标点不同的时间之间的变化趋势确定传感器数据在时间维度上的变化函数f2。

可理解的为了实现市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验方法，本申请也公开了市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验系统，其包括前面提到的市政地基渗流与沉降变形的模拟装置，还包括对传感器采集数据和分析的上位机，该上位机的功能可以通过程序代码实现，相应的程序代码存储在机器可读介质，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。

机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的上位机，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

Claims (3)

1.市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验与预测方法，其特征在于，包括首先构造市政地基渗流与沉降变形的模拟装置，市政地基渗流与沉降变形的模拟装置包括均匀分布在每一个土层的传感器，且每一个土层设置一组传感器；然后分时间周期对每一土层的每一组传感器的数据进行采集，获取多个时间点多个土层的共计多组传感器数据；然后控制时间变量固定，构建传感器数据在空间维度上的变化函数f1，根据变化函数f1还原在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据；然后再构建传感器数据在时间维度上的变化函数f2，根据变化函数f2还原在土层时间维度上的每个坐标土壤的传感数据；然后通过在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据以及在土层时间维度上的每个坐标土壤的传感数据对土层未来时间点目标坐标的土层数据预测确定地基渗流和沉降变形趋势；构建传感器数据在空间维度上的变化函数f1，具体包括首先根据每一个土层上一组传感器的数据预测该土层每个坐标位置的传感数据，即在目标平面土层建立平面坐标，然后根据需要预测的目标坐标点到每一个传感器所设置的坐标位置距离以及对应传感器的数据预测目标坐标点的传感数据，然后根据每一土层上平面所有目标点坐标位置的传感数据拟合传感器数据在空间维度上的变化函数f1；根据需要预测的目标坐标点到每一个传感器所设置的坐标位置距离以及对应传感器的数据预测目标坐标点的传感数据，具体的，定义测量的坐标位置为（x_i,y_i）的传感器的测量值为p_i，则坐标位置为（x,y）的目标点的传感数据中预测测量值为p=（（（（x－x_i）²＋（y－y_i）²）^1/2）^-1)·p_i//>（（（x－x_i）²＋（y－y_i）²）^1/2）^-1，n为传感器个数；根据每一土层上平面所有目标点坐标位置的传感数据拟合传感器数据在空间维度上的变化函数f1具体包括，在确定了每一个设置传感器的土层上平面所有目标点坐标位置的传感数据，然后根据不同的土层数据之间的变化趋势确定不同的土层数据之间的变化函数，进而模拟某一个未设置传感器的土层平面所有目标点坐标位置的传感数据。

2.根据权利要求1所述的市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验与预测方法，其特征在于，传感器数据在空间维度上的变化函数f1具体为平面坐标固定点在纵坐标上变化的一组函数，每一个平面坐标固定点对应一个具体函数，根据变化函数f1确定在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据，所以能够还原在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据。

3.根据权利要求1所述的市政填方地基渗流和沉降变形模拟试验与预测方法，其特征在于，构建传感器数据在时间维度上的变化函数f2，具体包括，在根据变化函数f1确定在土层空间维度上的每个坐标土壤的传感数据之后，根据同一个坐标点不同的时间之间的变化趋势确定传感器数据在时间维度上的变化函数f2。