基于机器学习的软土压缩模量预测及沉降分析

目前,常规土体试验及预测方法都难以准确获得压缩模量E_(s)。现基于机器学习理论建立一种非参数集成优化法计算E_(s),并与传统回归模型对比分析。从昆明地铁5号线会展中心场地选取203组泥炭质土物理力学指标样本,结合工程经验,选取其中8个重要的物理指标作为输入集,利用遗传算法优化BP神经网络输入层、隐含层及输出层之间的权值及阈值,采用相关系数R、正确率ACC及均方根误差RMSE多个评估指标优化确定算法的重要参数,将建立好的模型应用于多种土体,并与目前应用较多的方法对比分析,最后比较经验公式与本文方法预测地基沉降的性能。结果显示,GA-BP神经网络方法对分析样本适应性强、算法收敛快、所得结果精准可靠,具有较大优越性。该方法对软土场地多参数预测具有一定的指导意义。

基于因子分析法的大深度黄土压缩模量影响因素分析

以中平(中卫─平凉)铁路扩能改造项目62个最大深度21.9~93.7m勘探点的625组土工试验数据为依托,根据物性指标分布特征将大深度范围内的黄土划分为三层,基于因子分析法研究了黄土物性指标与压缩模量的相关性,分析了压缩模量的主要影响因素,提出大深度范围内黄土压缩模量的经验预测方法。结果表明:筛选出大于25 m的黄土层、小于等于25 m的黄土层三个影响最大的公共因子分别为孔隙比、饱和度、液限和孔隙比、含水率、液限;所建立模型的预测结果与实测数据误差较小,对三层黄土压缩模量预测的平均误差分别为5.8%、4.3%、5.6%,比视作单一土层拟合模型的12.4%的平均误差减小一半还多;对大深度黄土分层进行土力学分析,可以提高分析的准确度,但压缩模量的主要影响因素相近,浅层范围内含水率和压缩模量的相关性更高,而深层黄土饱和度与压缩模量的相关性更好。

土的压缩模量与变形模量的理论关系

在实际工程中经常用到土的变形模量,由于测试变形模量需要花费较多的时间和费用,故常常通过压缩模量来估算变形模量,但这种估算有很大争议。本文首先指出长期公认的变形模量与压缩模量间的关系式E_(0)=βE_(s)中存在的问题,然后重新推导了它们的关系式E_(0)=β′E_(s),考虑到土的结构性、应力历史条件以及土体扰动,最后建立了一种新的变形模量与压缩模量的关系式E_(0)=αE_(s)。

基于孔压静力触探试验的黏性土压缩模量预测

为获取真实反映土体天然状态的力学参数,以杭政储出(2018)62号地块商务兼容商业用房项目为例,运用室内试验和原位测试的方法,获取各黏性土层的压缩模量,研究基于孔压静力触探试验的既有经验方法预测土体压缩模量的有效性,提出了杭州软土地区新的孔压静力触探锥尖阻力与压缩模量之间的相互关系。结果表明:不同经验预测方法得到的结果与实际土体压缩模量存在不同程度的偏差;基于实测的孔压静力触探试验锥尖阻力,计算得到修正锥尖阻力,拟合修正锥尖阻力q t与E S-LAB进行拟合,提出了适用于杭州地区软土的压缩模量预测经验公式。

基于CPTU的江浙海上风电工程土体压缩模量解译方法

针对浙江嘉兴和江苏盐城某海上风电工程,开展室内固结试验和孔压静力触探(CPTU)试验,采用线性、指数和对数3种模型建立考虑土体原位有效应力状态压缩模量Es与修正锥尖阻力q_(t)的关系。研究结果显示,考虑原位有效应力的Es与修正锥尖阻力q_(t)的相关性远高于100~200 kPa固结压力段对应的压缩模量E_(s1-2)与q_(t)的相关性,采用线性模型得到的黏性土压缩模量E_(s)与q_(t)之间的关系更加可靠,嘉兴与盐城海域黏性土经验系数α分别为1.820和3.315;两海域砂土的压缩模量E_(s)与q_(t)之间并无明显的相关性,结果显示两海域砂土的压缩模量E_(s)均存在下限值10 MPa。

基于标准压缩模量及土层埋深对河套地区土体压缩模量的预测研究

随着各类建设工程标准越来越高,勘察设计、施工及运营中对沉降的关注也不断提高。当土体埋深较深时,由室内试验获得的标准压缩模量Es1-2已无法切实反映土体在自重应力作用下的压缩性,将其直接用于计算中已不准确。但压缩模量的获取费时费力,因此对土体的压缩模量预测方法非常必要。本文以河套平原地区某铁路代表性地层为研究对象,研究了压缩模量Es与Es1-2之间的关系,并以标准压缩模量Es1-2及土层埋深H为基础,建立了推求各压力段压缩模量的方法。结果表明预测公式可以较好的估算河套平原地区预定深度土体的压缩模量Es,进而验证了本研究中对河套地区压缩模量预测公式的可靠性。

高速公路路基土动静压缩模量的关系

根据现场瑞利波测试曲线,反演得出了路基土的动压缩模量,与静压缩模量进行了对分析,得出了两者之间的拟合公式。

大断面黄土隧道围岩弹性抗力系数、变形模量与压缩模量试验研究

对于高速铁路大断面黄土隧道严格的设计计算而言,黄土隧道围岩的弹性抗力系数、变形模量和压缩模量十分重要。以郑西客运专线大断面黄土隧道工程为依托,利用现场平板载荷试验研究大断面黄土隧道围岩水平方向和拱底竖直方向的弹性抗力系数、变形和压缩模量,并提出与隧道埋深有关的弹性抗力系数、变形和压缩模量的参考计算公式。

考虑压缩模量深度效应的深厚软土桩基沉降计算

对于深厚软土桥梁桩基础的沉降计算,土层的压缩模量是一个极为重要的参数。针对京沪高速铁路桥梁桩基沉降,以DK152工点处的土工试验数据和现场测试成果为基础,通过拟合分析得到与土层深度有关的天然状态下压缩模量计算公式。在该基础上,进一步运用神经网络建立土层压缩模量与桩基沉降之间的映射关系,对不同土层在不同深度的压缩模量进行反演分析,相关反演结果与经验公式计算值基本一致,得到的桩基沉降量与现场监测位移吻合良好,说明文中提出的压缩模量计算公式的准确性和实用性,相关模型概化和反演计算方法也是合理的,对深厚软土地基下高速铁路桥梁深长桩基的沉降计算有一定的参考价值。

外荷载作用下软土压缩模量的动态演化规律研究

在软土地基的压缩性评价和变形计算中,压缩模量是一个重要的土性参数,目前一般是通过室内侧限压缩试验曲线得到,通常是一个常数。实际上,压缩模量在地基固结过程中会随着土体固结度的增加而逐渐增大,因此,探讨外荷载作用下软土压缩模量的变化规律显得十分必要。以珠江三角洲地区某高速公路代表性软土地基为研究对象,采集天然状态和超载预压后两种状态的淤泥质土样,分别开展不同压力条件下的室内固结试验,通过分析比较两种状态土样的试验数据,得出了两种状态下淤泥质土压缩模量随压力变化的定量关系和压缩模量随压力及时间演化的规律。在此基础上,结合天然状态和超载预压后的淤泥质土样在室内再压缩前后的微观结构图像,分析了两种状态下淤泥质土压缩模量随压力和时间演化的机理。从而为软土变形计算的参数合理取值提供了有用的参考,且对软基堆载预压过程中控制加荷速率和分级荷载的大小具有重要的现实意义。

应用孔压静力触探(CPTU)确定软土压缩模量的试验研究

回顾了采用孔压静力触探(CPTU)测试参数确定压缩模量(Es)的现有方法,并在江苏选择3个高速公路软土场地进行了CPTU试验,以高质量原状土样固结试验得到的Es值作为参考值评估了各经验方法的预测有效性,进而提出了新的江苏典型软土锥尖阻力–压缩模量Es相关关系;同时采用不同CPTU测试参数计算的Es值预测了某条高速公路软基的沉降量,并和现场沉降观测值进行了比较,结果表明:基于净锥尖阻力qn的Senneset(1989)方法能够很好的预测Es值;同样,基于CPTU测试参数预测的高速公路软基沉降量也接近于现场实测沉降,验证了应用CPTU确定软土Es值进而预测软基沉降的可靠性。

松散岩块侧限压缩模量的试验研究

通过对松散岩块进一步的压实试验研究,得出了松散岩块的侧限压缩模量与孔隙率及岩块抗压强度之间的关系。研究结果表明,松散岩块的侧限压缩模量与孔隙率之间既可用指数关系也可用幂函数关系来描述,二者都具有很高的相关系数。同时,岩块强度与压缩模量之间呈线性关系,回归所生成的直线方程斜率和截距均与孔隙率有很强的相关性。最后得出压缩模量与岩块强度、孔隙率之间的统一关系式。

砂类土体隧道围岩压缩模量的试验研究

砂类土的压缩模量与砂类土体隧道围岩稳定性有较大的关系。从影响砂类土体隧道围岩稳定性因素及围岩稳定性分级的角度出发,探讨了与砂类土体隧道围岩稳定性相关的压缩模量的影响因素,发现砂类土的细粒(d<0.074 mm)含量对其压缩模量有较显著的影响,二者呈负相关;砂类土的相对密实度并非完全是越大而压缩模量也越大,还与细粒含量及细粒含水状态有关;采用砂类土细粒含水率而不是砂类土含水率的方法来评定潮湿砂类土的压缩模量,得出了细粒含水率对砂类土压缩模量的影响规律。根据细粒含量和相对密实度对压缩模量的影响规律,提出了两指标的分级界限。

X-cor夹层结构压缩模量有限元分析

通过两种有限元模型的对比,提出了符合实际的X-cor夹层结构压缩模量有限元计算模型,利用大型有限元软件ANSYS对其压缩模量进行了数值计算,得到了X-cor夹层结构的应力场和压缩模量。研究了Z-pin半径、密度、植入角度和体积分数的改变对模型压缩模量的影响。结果表明:X-cor夹层结构压缩模量随Z-pin植入角度增加而减小,随Z-pin半径、密度和体积分数增加而增加,且与Z-pin体积分数呈线性关系,改变Z-pin半径与改变Z-pin密度对X-cor夹层结构压缩模量影响是等效的。通过有限元模型的计算,得到了X-cor夹层结构参数对其压缩模量的影响规律,验证了所提有限元模型的合理性。

土体侧限压缩模量简易计算方法及其应用

地基土的模型已不下数百个,但真正能反映土体真面目的几乎没有,其原因是土体本身太复杂。要想全面地考虑土体本构关系,其模型参数将会多得难以在实践中应用。因此,从实用角度出发,应建立简单的(包括形式和参数的可得到性)、能够反映研究问题主要矛盾的模型。结合建筑工程关心的沉降问题,根据e-p曲线和e-lgp曲线的关系,建立了与土体竖向应力有关的土体侧限压缩模量的计算方法,并假定泊松比根据不同的土类,确定为不同的常量,从而,可以较为简单地计算土体的沉降及其应力,工程实例计算结果表明:该方法具有合理性。

软基处理中土体抗剪强度与压缩模量的研究

以福州江阴港铁路大型货场的软基处理项目为背景,对四种常用的软基处理工法(包括排水板堆载预压、砂桩堆载预压、真空联合排水板堆载预压、搅拌桩联合排水板堆载预压)进行了工程适用性研究。通过对现场监测、原位测试与室内试验数据的分析,在现有规范公式的基础上引入了两个新参数,提出了东南滨海相欠固结软土的抗剪强度与压缩模量随上覆荷载增长的经验公式。这种反映软土主要力学指标随上覆荷载发展的规律,可以为东南沿海地区类似条件下的软基处理工程提供借鉴与参考。

参变量变分原理求解土的变形模量与压缩模量间的关系

运用参变量最小势能原理推导了弹性及塑性状态下的土的变形模量与压缩模量间的关系 ,认为两者比值与土的内摩擦角、泊松比 μ及粘聚力c等土性指标有关 .提出了塑性影响因子α及临界应力p 的概念 ,指出当试验时土体应力大于土体的临界应力值时 ,变形模量与压缩模量的理论关系式应引入塑性影响因子α,从而克服了以往基于弹性理论得出的变形模量理论值远小于试验值的不足 .

压缩模量的问题及解决途径

本文研究和比较了我国现行几本规范有关压缩模量和沉降计算的规定,讨论了压缩模量计算的表达、勘察单位如何提供压缩模量以及用压缩模量计算基础沉降存在的问题,并提出了解决问题的途径。

基于链化模型的磁流变弹性体磁致压缩模量分析

基于链化模型的磁流变弹性体,在受到压缩形变时,基体中的颗粒链会弯曲变形,变形后相邻颗粒间的相互作用力沿压缩方向和垂直于压缩方向的分量均不同。分析了压缩模式下链弯曲对磁流变弹性体磁致压缩模量的影响。随着磁场强度和压缩应变的增大,磁流变弹性体的磁致压缩模量在压缩方向的磁致力分量和垂直于压缩方向的磁致回复力的共同作用下逐渐变大。

土的变形模量和压缩模量

土的变形模量和压缩模量对岩土工程设计具有非常重要的意义。对这两个参数,很多学者从理论和实践的角度进行了大量的探索,但至今仍无法理清两者之间到底存在怎样的对应关系。本文提出土的变形模量可以采用与固结试验类似的方法获得,且其与广义虎克定律的理论关系较为对应。文中对由载荷试验所得变形模量在理论与实践方面存在差异的原因进行了分析,并提出应对该参数进行重新定义的观点。