基于波速的土体多参数耦合测试及钻孔模拟试验

发布时间：2020-07-26 17:39

【摘要】：为确保工程建设安全顺利地进行,需要准确获取施工场地土体的各种参数。通过测试出的参数可以确定场地土类型、提供断层破碎带、计算场地承载力等。从而为场地前期的工程地质评价和后期的设计建造提供科学的依据。目前获取土体参数的方法有两种,分别是室内试验和原位测试。后者由于避免了取样过程中对土体的扰动,极大程度上提高了测试结果的准确性,因此也受到越来越多施工人员的青睐,在岩土工程勘察领域中发挥着重要的作用。但现有的原位测试技术还存在一些不足,包括测试参数较单一,测试设备较落后等。现有的大部分原位测试技术不能满足同时获取多个不同种类土体参数的要求,经济价值不高。测试设备以机械式为主,往往体积较大、自动化低。针对以上问题,作者希望研究一种基于钻孔的土体参数原位测试技术。该技术仅需向钻孔内投入测试设备,通过设备发射信号,信号经钻孔土体吸收后随即携带相应特征,再由该设备接收携带相应特征的信号,最后完成对数据的解译工作即可获得相应的土体参数。与现有的大部分原位测试技术相比,此技术测试方法简单快速,测试设备轻便高效,测试全过程中不会对土体产生扰动,属于无损型测试。而且只要找到各参数与测试信号之间的关系,对数据做出正确的解译,即可实现“一测多”的要求,大大提高经济效益。综上所述,该钻孔土体参数原位测试技术具有重要的研究意义。围绕研究目的,本文开展的工作主要有以下几点:(1)选择测试参数和方法。土体参数种类较多,并不是所有的参数都适合钻孔原位测试,根据钻孔原位测试的要求和土体参数自身的性质,筛选出适合钻孔原位测试的土体参数。分析现有测试方法的优缺点,最后选用声波波速作为钻孔土体参数原位测试的方法。波速测试具有方法简便快速、设备轻便高效等优点,且发射的声波属于无损信号,满足本研究目的。(2)进行土样波速测试。根据要求制备试样,自行编写试验方案,选择市场上可以购买到的声波测试仪进行土样波速测试。试验完成后对测试数据进行整理保存。(3)分析研究所选参数与波速之间的关系,对测试数据做出正确解译。土体参数之间具有一定耦合关系,即相关性,多个参数在共同作用下影响着土体波速,要想了解参数与波速之间的关系就先要对土体参数的耦合关系进行分析。为了准确研究土体参数与波速之间的关系,本文中分别采用了传统线性回归和神经网络预测两种方法进行分析,其结果表明两者都具有较高的准确度,但神经网络运算过程中考虑到了参数之间的耦合关系,因此更符合实际情况。(4)设计搭建钻孔模拟试验平台,通过模拟试验验证钻孔土体参数原位测试技术的可行性。根据钻孔波速测试原理和测试设备的结构外形,设计钻孔模拟物理试验平台,该平台包括试验箱体、上覆压力加载装置、测试深度控制系统以及固定系统等几个部分,能够较好的还原钻孔测试的实际环境。完成模拟试验,结合前阶段的研究成果对测试数据进行分析。(5)完成钻孔土体参数原位测试技术相关软件的设计工作,并开发出一款适用于模拟试验的测试软件。确定软件工作流程,结合软件需求完成结构设计。基于MATLAB开发平台,编写钻孔模拟试验配套软件,该软件可以将所测波速直接转换为对应的土体参数。本文对钻孔土体参数测试技术进行了探索性基础研究,所得成果可为后续研究提供理论基础和设备支持,在一定程度上提高了钻孔土体参数测试技术投入实际工程应用中的可能性。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU41

【参考文献】