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原文传递一种预判上保护层施工时土工膜局部受压破坏的方法

专利名称：	一种预判上保护层施工时土工膜局部受压破坏的方法
摘要：	本发明公开了一种预判上保护层施工时土工膜局部受压破坏的方法，包括步骤为：土工膜试样的裁剪：下垫层料的填充；土工膜局部受压破坏试验装置的组装；土工膜局部受压试验模拟；不同厚度土工膜的局部受压试验；采用不同相对密度下垫层料时土工膜的局部受压试验；土工膜破坏压力计算公式的建立；公式计算参数的确定；实际工程中土工膜局部受压破坏的预判；土工膜受压破坏预判结果应用。本发明根据建立的双曲线数学模型，预判上保护层施工过程中土工膜是否发生局部受压破坏，进而调整土工膜上的施工荷载；也可根据最大施工压力，用于指导土工膜厚度和下垫层料相对密度设计值的合理选择，确保上保护层施工时土工膜不受破坏。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	河海大学
发明人：	岑威钧;都旭煌;陈司宁;李邓军;戴健健;陈家琦
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201811643744.X
公开号：	CN109781524A
代理机构：	南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：	石艳红
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	211100 江苏省南京市江宁开发区佛城西路8号
主权项：	1.一种预判上保护层施工时土工膜局部受压破坏的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，土工膜试样的裁剪：将厚度t1、t2、t3和t4的土工膜裁剪成所需要的大小；其中，t1、t2、t3和t4互不相等；步骤2，下垫层料的填充：在垫层室内填充相对密度为Dr1的下垫层料；步骤3，土工膜局部受压破坏试验装置的组装，包括如下步骤：步骤31，土工膜铺设及固定：将步骤1准备的厚度t1的土工膜试样铺设在步骤2中垫层室中下垫层料的上表面，通过夹具将土工膜固定在垫层室上；步骤32，加压系统组装：根据上保护层的击实施压方式，选择相对应的顶杆；将选择的顶杆安装在步骤31铺设的土工膜的中心上方，顶杆上端与加压装置相连接；步骤4，土工膜局部受压试验模拟：加压装置带动顶杆按照设定的加压速率在竖直方向对土工膜施加压力，采用压力传感器实时监测顶杆作用力并传输给计算机，采用位移传感器实时测量顶杆的竖向位移并传输给计算机；试验过程中，计算机实时绘制顶杆的作用力和竖向位移的关系曲线，当观察到曲线发生骤降，表明土工膜受压破坏，记录厚度t1的土工膜的破坏压力F11；步骤5，不同厚度土工膜的局部受压试验：将步骤3中厚度t1的土工膜分别更换为厚度t2、t3和t4的土工膜，重复步骤3至步骤4，记录下垫层料相对密度为Dr1时，厚度为t2、t3和t4土工膜的破坏压力F12、F13和F14；步骤6，采用不同相对密度下垫层料时土工膜的局部受压试验：将步骤2中相对密度Dr1的下垫层料分别更换成相对密度为Dr2和Dr3的下垫层料，其中，Dr1、Dr2和Dr3互不相等；重复步骤2至步骤5，得到：相对密度为Dr2的下垫层料时，厚度为t1、t2、t3和t4土工膜的破坏压力依次为F21、F22、F23和F24；相对密度为Dr3的下垫层料时，厚度为t1、t2、t3和t4土工膜的破坏压力依次为F31、F32、F33和F34；步骤7，土工膜破坏压力计算公式的建立：根据不同相对密度下垫层料上不同厚度土工膜的破坏压力的分布特点，建立土工膜破坏压力的双曲线模型，计算公式如下：其中，FP为土工膜的破坏压力，t为土工膜厚度，Dr为下垫层料相对密度，K、α、β和n为公式计算参数；步骤8，公式计算参数的确定：将步骤4至步骤6获得的下垫层料相对密度、土工膜厚度以及土工膜破坏压力数据代入公式(1)中，并进行数学运算，得到K、α、β和n的具体数值；步骤9，实际工程中土工膜局部受压破坏的预判，包括如下步骤：步骤91，实际工程中土工膜厚度t和下垫层料相对密度Dr的获取：在工程现场测量土工膜的厚度t和下垫层料相对密度Dr；步骤92，土工膜破坏压力的计算：将步骤91中获得的土工膜厚度t和下垫层料相对密度Dr代入公式计算参数已确定的公式(1)中，计算得到土工膜的破坏压力FP；步骤93，土工膜受压破坏的预判：根据工程的设计和施工资料，获取上保护层施工过程中对土工膜施加的最大局部压力F实；比较F实与步骤92中计算的FP，若FP大于或等于F实，则预判为：上保护层施工时土工膜不会受压破坏；若FP小于F实，则预判为：上保护层施工时土工膜会受压破坏。 2.根据权利要求1所述的预判上保护层施工时土工膜局部受压破坏的方法，其特征在于：还包括步骤10，土工膜受压破坏预判结果应用：当步骤9中预判结果为上保护层施工时土工膜会受压破坏时，采用如下两种方式中的一种，确保土工膜在上保护层施工时不会受压破坏；其中：方式一：通过调整上保护层的施工荷载，减小对土工膜作用力，使得施工过程中F实小于FP；方式二：当上保护层的施工荷载不易调整时，根据最大施工压力，通过选择土工膜厚度和下垫层料的相对密度，确保土工膜在上保护层施工时不会受压破坏。 3.根据权利要求1所述的预判上保护层施工时土工膜局部受压破坏的方法，其特征在于：步骤8中，公式计算参数的确定方法，包括如下步骤：步骤81，线性转换：令a＝KDrn，b＝αDr+β，代入步骤7中的公式(1)，则通过转换得到与t的线性表达式：步骤82，不同下垫层料相对密度Dr时参数a和b的确定：对步骤4至5中测试得到的下垫层料相对密度为Dr1时的4组数据和代入公式(2)，拟合得到下垫层料相对密度Dr1时的线性参数a＝a1和b＝b1；同样获得下垫层料相对密度为Dr2时的线性参数a＝a2和b＝b2以及下垫层料相对密度为Dr3时的线性参数a＝a3和b＝b3；步骤83，公式计算参数K和n的确定：对表达式a＝KDrn两边同时进行对数转换，得到Log(a)与Log(Dr)的线性关系式： Log(a)＝Log(K)+nLog(Dr) (3) 将步骤82中得到的3组数据(Log(Dr1)，Log(a1))、(Log(Dr2)，Log(a2))和(Log(Dr3)，Log(a3))，代入公式(3)，拟合得出参数K和n；步骤84，公式计算参数α和β的确定：由表达式b＝αDr+β可知b与Dr呈线性关系，将步骤82中得到的3组数据(Dr1，b1)、(Dr2，b2)和(Dr3，b3)，代入b＝αDr+β中，拟合得到参数α和β。 4.根据权利要求1所述的预判上保护层施工时土工膜局部受压破坏的方法，其特征在于：步骤91中，采用灌水法测定下垫层料相对密度Dr。 5.根据权利要求1所述的预判上保护层施工时土工膜局部受压破坏的方法，其特征在于：通过计算选取下垫层料，并将下垫层料分层压实，全部充满于垫层室内；其中，充填的下垫层料质量的计算公式如下：其中，m为下垫层料质量；Dr为下垫层料的相对密度；ρdmax为下垫层料的最大干密度；ρdmin为下垫层料的最小干密度；V为垫层室体积。 6.根据权利要求5所述的预判上保护层施工时土工膜局部受压破坏的方法，其特征在于：下垫层料的最大干密度ρdmax采用振击法测定；下垫层料的最小干密度ρdmin采用漏斗法测定。 7.根据权利要求1所述的预判上保护层施工时土工膜局部受压破坏的方法，其特征在于：步骤32中，顶杆的形式有平头顶杆和半弧形顶杆，其中，平头顶杆用于模拟压实机械或作业人员的平面接触对土工膜的施压条件；半弧形顶杆用于模拟施工过程中运输车辆的轮胎类弧形接触对土工膜的施压条件。 8.根据权利要求7所述的预判上保护层施工时土工膜局部受压破坏的方法，其特征在于：保护层室填充上保护层材料，通过压力板对上保护层施加压力，模拟上保护层颗粒材料对土工膜的局部受压破坏作用。
所属类别：	发明专利