CN113111411B - 一种加固深层淤泥地基的***及方法 - Google Patents

一种加固深层淤泥地基的***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于土木工程技术领域，公开了一种加固深层淤泥地基的***及方法，所述加固深层淤泥地基的***包括建筑物结构分析模块、地基深度确定模块、土质检测模块、中央控制模块、深度地基强度测定模块、承载力计算模块、复合地基初定模块、地质模型建立模块、模拟加固模块、加固可行性分析模块、显示模块、复合地基确定模块；所述加固深层淤泥地基的方法包括分析建筑物结构、地基的深度，对地基土质进行检测；计算地基承载力；建立地基区域地质模型，模拟深层地基加固；分析加固方法的可行性。本发明采用复合地基进行深层淤泥地基加固，有效提高了淤泥地基的承载力，同时节省了成本，缩短了建设工期，保护环境，加固效果好。

Description

一种加固深层淤泥地基的***及方法
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，尤其涉及一种加固深层淤泥地基的***及方法。
背景技术
目前：随着城市地下空间的开发与建设，城市建筑建设项目日益增多。城市道路交通繁忙，地下管线密集，纵横交错，而地下空间密集开发的区域多为商业中心区，人流、车流密集，管线复杂，对地基进行勘探开发耗时长，范围大，不适用于城市中心区域的工程建设。深层淤泥地基的土质软，无法对地上建筑物进行支撑，需要进行加固处理。但是现有的加固方式均是与地基整体状况相关，进行地质勘探后选取加固方式的方法耗时长，严重影响城市建设。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的加固方式均是与地基整体状况相关，进行地质勘探后选取加固方式的方法耗时长，严重影响城市建设。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种加固深层淤泥地基的***及方法。
本发明是这样实现的，一种加固深层淤泥地基的***，所述加固深层淤泥地基的***包括：
建筑物结构分析模块、地基深度确定模块、土质检测模块、中央控制模块、深度地基强度测定模块、承载力计算模块、复合地基初定模块、地质模型建立模块、模拟加固模块、加固可行性分析模块、显示模块、复合地基确定模块；
建筑物结构分析模块，与中央控制模块连接，用于通过建筑物结构分析模块分析建筑物结构；
地基深度确定模块，与中央控制模块连接，用于通过地基深度确定程序确定建筑物地基的深度；
土质检测模块，与中央控制模块连接，用于通过土质检测程序对地基土质进行检测；
中央控制模块，与建筑物结构分析模块、地基深度确定模块、土质检测模块、深度地基强度测定模块、承载力计算模块、复合地基初定模块、地质模型建立模块、模拟加固模块、加固可行性分析模块、显示模块、复合地基确定模块连接，用于通过主控机控制各个模块正常运行；
深度地基强度测定模块，与中央控制模块连接，用于通过深层地基强度测定程序测定地基最深处软土的强度；
承载力计算模块，与中央控制模块连接，用于通过承载力计算程序计算地基承载力；
复合地基初定模块，与中央控制模块连接，用于通过复合地基确定程序确定选用复合地基类型；
地质模型建立模块，与中央控制模块连接，用于通过地质模型建立程序建立地基区域地质模型；
模拟加固模块，与中央控制模块连接，用于通过模拟加固程序模拟复合地基加固；
加固可行性分析模块，与中央控制模块连接，用于通过加固可行性分析程序分析选用的复合地基的可行性；
显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器对地质模型、模拟加固过程进行显示；
复合地基确定模块，与中央控制模块连接，用于通过可行性分析结果、地质模型以及模拟加固结果确定复合地基材料、强度。
本发明的另一目的在于提供一种加固深层淤泥地基的方法，所述加固深层淤泥地基的方法包括以下步骤：
步骤一，通过建筑物结构分析模块分析建筑物结构；通过地基深度确定程序确定建筑物地基的深度；通过土质检测程序对地基土质进行检测；
步骤二，通过深层地基强度测定程序测定地基最深处软土的强度；通过承载力计算程序计算地基承载力；
步骤三，通过复合地基确定程序确定选用复合地基类型；
步骤四，通过地质模型建立程序建立地基区域地质模型；通过模拟加固程序模拟复合地基加固；通过显示器对地质模型、模拟加固过程进行显示；
步骤五，通过加固可行性分析程序分析选用的复合地基的可行性；通过可行性分析结果、地质模型以及模拟加固结果确定复合地基材料、强度。
进一步，步骤一中，所述通过建筑物结构分析模块分析建筑物结构包括：
(1)获得表示描述建筑物结构的至少一部分的建筑物信息的电信号；
(2)将点格重叠到所述建筑物信息上；
(3)使用所述重叠的点格通过从所述重叠的点格的多个点投射多条射线来分析所述建筑物信息；
(4)响应于所述分析且至少部分地基于所述重叠的点格和所述建筑物信息来生成表示至少一个路线规划图的电信号。
进一步，步骤一中，所述通过建筑物结构分析模块分析建筑物结构还包括：
按照分析得到的建筑物路线规划图进行建筑物规划，对规划的建筑物的建设地点、建设单位、建筑面积、建筑基底面积、建筑工程等级、建筑层数、建筑高度、建筑分类、人防工程防护等级、抗震设防烈度进行获取，得到建筑物建设信息。
进一步，步骤二中，所述通过承载力计算程序计算地基承载力包括：
根据地基土质进行地基承载力的修正，对于深层淤泥地基上的大面积荷载，修正后的地基承载力fa按下式计算：
fa＝fak+ηdγm(d-0.5)
其中：fak为地基承载力特征值；ηd为基础埋深的地基承载力修正系数，对深层淤泥地基取ηd＝1.0；γm为基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮容重；d为原状地面到防渗结构层与天然地基的接触面的垂直距离。
进一步，步骤三中，所述通过复合地基确定程序确定选用复合地基类型为：
从地质分析结果中提取局部特征描述符；使用学习的判别字典对每个所述局部特征描述符进行编码，其中，所述学习的判别字典包括类别特定子字典，并惩罚与不同类别相关联的子字典的基础之间的相关性；
使用基于编码的局部特征描述符的、训练的机器学习型分类器对所述地基不同深度土质进行分类，其中使用学习的判别字典从对每个所述局部特征描述符进行编码得到所述编码的局部特征描述符；并通过局部特征描述符对地基强度进行确定；
依照地基不同深度土层的强度，确定选用的复合地基类型。
进一步，步骤四中，所述建立地基区域地质模型包括：
(1)对建筑区域至少三个地点的地基进行探测，生成地点不同深度的图纸信息图像；
(2)对于每幅图像，通过用于提取图像轮廓的深度学***面轮廓；
(3)进行尺度归一化，将所估计的在拍摄每幅图像时的拍摄位置的尺度和每幅图像的平面轮廓的尺度进行归一化，得到经过归一化的各图像的平面轮廓；
(4)进行多对象拼接，基于所述经过归一化的各图像的平面轮廓，拼接得到多对象平面轮廓。
进一步，步骤四中，所述建立地基区域地质模型还包括：
基于所述图像处理步骤得到的经过归一化的各图像的平面轮廓，得到各单个三维对象的在三维空间中的平面轮廓；基于各单个三维对象的在三维空间中的平面轮廓，拼接得到在三维空间中的多对象平面轮廓；将拼接得到的在三维空间中的多对象平面轮廓转化为地基区域3D地质模型。
进一步，步骤五中，所述通过加固可行性分析程序分析选用的复合地基的可行性可行性包括：
1)依照地基土质以及深度得到模拟建设建筑物下方土层分布情况与分布规律，通过模拟建设建筑物结构分析结果得到实际传递到模拟建设建筑基础的基底压力；
2)在模拟建设建筑物地基承载力土体A的旁边选择与其土层分布情况和分布规律基本一致的土体B；
3)在土体B上挖一个深度与模拟建设建筑物地基深度相同的坑体，在坑底表面做厚度不超过20mm的找平层；
4)用持载试验仪进行加载试验，当试验荷载达到模拟建设建筑物的使用荷载，即此时基底压力与模拟建设建筑基础的基底压力相同为止；
5)持载阶段一直维持基底压力不变，此时模拟模拟建设建筑物基土受上部结构长期荷载作用，持载完后继续加载一直到土体破坏；得到土体B的P-S曲线；
6)根据土体B的P-S曲线，得出模拟建设建筑物地基承载力土体A在荷载长期作用后的承载力特征值。
进一步，所述进行加载试验中：
根据基底压力分级加载，每级加载后，按间隔10min、10min、10min、15min、15min，以后为每隔半小时测读一次沉降位移量，当在连续两小时内，每小时的沉降位移量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明进行建筑物结构分析以及地基深度与地质情况的分析，综合得到地基承载力；并通过对地基模型构建与地基加固方式的模拟，实现地基加固后对建筑物承载的演示，实现对复合地基类型的确定，能得到最合适的深层淤泥地基加固复合地基，并且兼顾效率，减少建设时间，进而实现对城市建设进程的推进。
本发明采用复合地基进行深层淤泥地基加固，有效提高了淤泥地基的承载力，同时不需要对整体地基进行全方位加固，节省了成本，缩短了建设工期，保护环境，加固效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的加固深层淤泥地基的***的结构框图。
图2是本发明实施例提供的加固深层淤泥地基的方法的流程图。
图3是本发明实施例提供的分析建筑物结构的流程图。
图4是本发明实施例提供的建立地基区域地质模型的流程图。
图5是本发明实施例提供的分析加固方法的可行性的流程图。
图1中：1、建筑物结构分析模块；2、地基深度确定模块；3、土质检测模块；4、中央控制模块；5、深度地基强度测定模块；6、承载力计算模块；7、复合地基初定模块；8、地质模型建立模块；9、模拟加固模块；10、加固可行性分析模块；11、显示模块；12、复合地基确定模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种加固深层淤泥地基的***及方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的加固深层淤泥地基的***包括：
建筑物结构分析模块1、地基深度确定模块2、土质检测模块3、中央控制模块4、深度地基强度测定模块5、承载力计算模块6、复合地基初定模块7、地质模型建立模块8、模拟加固模块9、加固可行性分析模块10、显示模块11、复合地基确定模块12；
建筑物结构分析模块1，与中央控制模块4连接，用于通过建筑物结构分析模块分析建筑物结构；
地基深度确定模块2，与中央控制模块4连接，用于通过地基深度确定程序确定建筑物地基的深度；
土质检测模块3，与中央控制模块4连接，用于通过土质检测程序对地基土质进行检测；
中央控制模块4，与建筑物结构分析模块1、地基深度确定模块2、土质检测模块3、深度地基强度测定模块5、承载力计算模块6、复合地基初定模块7、地质模型建立模块8、模拟加固模块9、加固可行性分析模块10、显示模块11、复合地基确定模块12连接，用于通过主控机控制各个模块正常运行；
深度地基强度测定模块5，与中央控制模块4连接，用于通过深层地基强度测定程序测定地基最深处软土的强度；
承载力计算模块6，与中央控制模块4连接，用于通过承载力计算程序计算地基承载力；
复合地基初定模块7，与中央控制模块4连接，用于通过复合地基确定程序确定选用复合地基类型；
地质模型建立模块8，与中央控制模块4连接，用于通过地质模型建立程序建立地基区域地质模型；
模拟加固模块9，与中央控制模块4连接，用于通过模拟加固程序模拟复合地基加固；
加固可行性分析模块10，与中央控制模块4连接，用于通过加固可行性分析程序分析选用的复合地基的可行性；
显示模块11，与中央控制模块4连接，用于通过显示器对地质模型、模拟加固过程进行显示；
复合地基确定模块12，与中央控制模块4连接，用于通过可行性分析结果、地质模型以及模拟加固结果确定复合地基材料、强度。
如图2所示，本发明实施例提供的加固深层淤泥地基的方法包括以下步骤：
S101，通过建筑物结构分析模块分析建筑物结构；通过地基深度确定程序确定建筑物地基的深度；通过土质检测程序对地基土质进行检测；
S102，通过深层地基强度测定程序测定地基最深处软土的强度；通过承载力计算程序计算地基承载力；
S103，通过复合地基确定程序确定选用复合地基类型；
S104，通过地质模型建立程序建立地基区域地质模型；通过模拟加固程序模拟复合地基加固；通过显示器对地质模型、模拟加固过程进行显示；
S105，通过加固可行性分析程序分析选用的复合地基的可行性；通过可行性分析结果、地质模型以及模拟加固结果确定复合地基材料、强度。
如图3所示，本发明实施例提供的分析建筑物结构具体包括：
S201，获得表示描述建筑物结构的至少一部分的建筑物信息的电信号；
S202，将点格重叠到所述建筑物信息上；
S203，使用所述重叠的点格通过从所述重叠的点格的多个点投射多条射线来分析所述建筑物信息；
S204，响应于所述分析且至少部分地基于所述重叠的点格和所述建筑物信息来生成表示至少一个路线规划图的电信号。
如图4所示，本发明实施例提供的建立地基区域地质模型包括：
S301，对建筑区域至少三个地点的地基进行探测，生成地点不同深度的图纸信息图像；
S302，对于每幅图像，通过用于提取图像轮廓的深度学***面轮廓；
S303，进行尺度归一化，将所估计的在拍摄每幅图像时的拍摄位置的尺度和每幅图像的平面轮廓的尺度进行归一化，得到经过归一化的各图像的平面轮廓；
S304，进行多对象拼接，基于所述经过归一化的各图像的平面轮廓，拼接得到多对象平面轮廓。
如图5所示，本发明实施例提供的分析加固方法的可行性包括：
S401，依照地基土质以及深度得到模拟建设建筑物下方土层分布情况与分布规律，通过模拟建设建筑物结构分析结果得到实际传递到模拟建设建筑基础的基底压力；
S402，在模拟建设建筑物地基承载力土体A的旁边选择与其土层分布情况和分布规律基本一致的土体B；
S403，在土体B上挖一个深度与模拟建设建筑物地基深度相同的坑体，在坑底表面做厚度不超过20mm的找平层；
S404，用持载试验仪进行加载试验，当试验荷载达到模拟建设建筑物的使用荷载，即此时基底压力与模拟建设建筑基础的基底压力相同为止；
S405，持载阶段一直维持基底压力不变，此时模拟模拟建设建筑物基土受上部结构长期荷载作用，持载完后继续加载一直到土体破坏；得到土体B的P-S曲线；
S406，根据土体B的P-S曲线，得出模拟建设建筑物地基承载力土体A在荷载长期作用后的承载力特征值。
本发明实施例运行时，通过建筑物结构分析模块分析建筑物结构；通过地基深度确定程序确定建筑物地基的深度；通过土质检测程序对地基土质进行检测；通过深层地基强度测定程序测定地基最深处软土的强度；通过承载力计算程序计算地基承载力；通过复合地基确定程序确定选用复合地基类型；通过地质模型建立程序建立地基区域地质模型；通过模拟加固程序模拟复合地基加固；通过显示器对地质模型、模拟加固过程进行显示；通过加固可行性分析程序分析选用的复合地基的可行性；通过可行性分析结果、地质模型以及模拟加固结果确定复合地基材料、强度。
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种加固深层淤泥地基的***，其特征在于，所述加固深层淤泥地基的***包括：
建筑物结构分析模块、地基深度确定模块、土质检测模块、中央控制模块、深度地基强度测定模块、承载力计算模块、复合地基初定模块、地质模型建立模块、模拟加固模块、加固可行性分析模块、显示模块、复合地基确定模块；
建筑物结构分析模块，与中央控制模块连接，用于通过建筑物结构分析模块分析建筑物结构；
地基深度确定模块，与中央控制模块连接，用于通过地基深度确定程序确定建筑物地基的深度；
土质检测模块，与中央控制模块连接，用于通过土质检测程序对地基土质进行检测；
中央控制模块，与建筑物结构分析模块、地基深度确定模块、土质检测模块、深度地基强度测定模块、承载力计算模块、复合地基初定模块、地质模型建立模块、模拟加固模块、加固可行性分析模块、显示模块、复合地基确定模块连接，用于通过主控机控制各个模块正常运行；
深度地基强度测定模块，与中央控制模块连接，用于通过深层地基强度测定程序测定地基最深处软土的强度；
承载力计算模块，与中央控制模块连接，用于通过承载力计算程序计算地基承载力；
复合地基初定模块，与中央控制模块连接，用于通过复合地基确定程序确定选用复合地基类型；
地质模型建立模块，与中央控制模块连接，用于通过地质模型建立程序建立地基区域地质模型；
模拟加固模块，与中央控制模块连接，用于通过模拟加固程序模拟复合地基加固；
加固可行性分析模块，与中央控制模块连接，用于通过加固可行性分析程序分析选用的复合地基的可行性；
显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器对地质模型、模拟加固过程进行显示；
复合地基确定模块，与中央控制模块连接，用于通过可行性分析结果、地质模型以及模拟加固结果确定复合地基材料和强度；
所述加固深层淤泥地基的方法包括以下步骤：
步骤一，通过建筑物结构分析模块分析建筑物结构；通过地基深度确定程序确定建筑物地基的深度；通过土质检测程序对地基土质进行检测；
步骤二，通过深层地基强度测定程序测定地基最深处软土的强度；通过承载力计算程序计算地基承载力；
步骤三，通过复合地基确定程序确定选用复合地基类型；
步骤四，通过地质模型建立程序建立地基区域地质模型；通过模拟加固程序模拟复合地基加固；通过显示器对地质模型、模拟加固过程进行显示；
步骤五，通过加固可行性分析程序分析选用的复合地基的可行性；通过可行性分析结果、地质模型以及模拟加固结果确定复合地基材料和强度；
步骤二中，所述通过承载力计算程序计算地基承载力包括：
根据地基土质进行地基承载力的修正，对于深层淤泥地基上的大面积荷载，修正后的地基承载力fa按下式计算：
fa＝fak+ηdγm(d-0.5)
其中：fak为地基承载力特征值；ηd为基础埋深的地基承载力修正系数，对深层淤泥地基取ηd＝1.0；γm为基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮容重；d为原状地面到防渗结构层与天然地基的接触面的垂直距离；
步骤三中，所述通过复合地基确定程序确定选用复合地基类型为：
从地质分析结果中提取局部特征描述符；使用学习的判别字典对每个所述局部特征描述符进行编码，其中，所述学习的判别字典包括类别特定子字典，并惩罚与不同类别相关联的子字典的基础之间的相关性；
使用基于编码的局部特征描述符的、训练的机器学习型分类器对所述地基不同深度土质进行分类，其中使用学习的判别字典从对每个所述局部特征描述符进行编码得到所述编码的局部特征描述符；并通过局部特征描述符对地基强度进行确定；
依照地基不同深度土层的强度，确定选用的复合地基类型。
2.如权利要求1所述加固深层淤泥地基的***，其特征在于，步骤一中，所述通过建筑物结构分析模块分析建筑物结构包括：
(1)获得表示描述建筑物结构的至少一部分的建筑物信息的电信号；
(2)将点格重叠到所述建筑物信息上；
(3)使用所述重叠的点格通过从所述重叠的点格的多个点投射多条射线来分析所述建筑物信息；
(4)响应于所述分析且至少部分地基于所述重叠的点格和所述建筑物信息来生成表示至少一个路线规划图的电信号。
3.如权利要求1所述加固深层淤泥地基的***，其特征在于，步骤一中，所述通过建筑物结构分析模块分析建筑物结构还包括：
按照分析得到的建筑物路线规划图进行建筑物规划，对规划的建筑物的建设地点、建设单位、建筑面积、建筑基底面积、建筑工程等级、建筑层数、建筑高度、建筑分类、人防工程防护等级、抗震设防烈度进行获取，得到建筑物建设信息。
4.如权利要求1所述加固深层淤泥地基的***，其特征在于，步骤四中，所述建立地基区域地质模型包括：
(1)对建筑区域至少三个地点的地基进行探测，生成地点不同深度的图纸信息图像；
(2)对于每幅图像，通过用于提取图像轮廓的深度学***面轮廓；
(3)进行尺度归一化，将所估计的在拍摄每幅图像时的拍摄位置的尺度和每幅图像的平面轮廓的尺度进行归一化，得到经过归一化的各图像的平面轮廓；
(4)进行多对象拼接，基于所述经过归一化的各图像的平面轮廓，拼接得到多对象平面轮廓。
5.如权利要求4所述加固深层淤泥地基的***，其特征在于，步骤四中，所述建立地基区域地质模型还包括：
基于图像处理步骤得到的经过归一化的各图像的平面轮廓，得到各单个三维对象的在三维空间中的平面轮廓；基于各单个三维对象的在三维空间中的平面轮廓，拼接得到在三维空间中的多对象平面轮廓；将拼接得到的在三维空间中的多对象平面轮廓转化为地基区域3D地质模型。
6.如权利要求1所述加固深层淤泥地基的***，其特征在于，步骤五中，所述通过加固可行性分析程序分析选用的复合地基的可行性包括：
1)依照地基土质以及深度得到模拟建设建筑物下方土层分布情况与分布规律，通过模拟建设建筑物结构分析结果得到实际传递到模拟建设建筑基础的基底压力；
2)在模拟建设建筑物地基承载力土体A的旁边选择与其土层分布情况和分布规律基本一致的土体B；
3)在土体B上挖一个深度与模拟建设建筑物地基深度相同的坑体，在坑底表面做厚度不超过20mm的找平层；
4)用持载试验仪进行加载试验，当试验荷载达到模拟建设建筑物的使用荷载，即此时基底压力与模拟建设建筑基础的基底压力相同为止；
5)持载阶段一直维持基底压力不变，此时模拟建设建筑物基土受上部结构长期荷载作用，持载完后继续加载一直到土体破坏；得到土体B的P-S曲线；
6)根据土体B的P-S曲线，得出模拟建设建筑物地基承载力土体A在荷载长期作用后的承载力特征值。
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