一种珊瑚砂地基基于振动环境次压缩系数的沉降计算方法技术

本发明专利技术是一种珊瑚砂地基基于振动环境次压缩系数的沉降计算方法，该方法是通过室内人工振源模拟珊瑚砂吹填岛礁的振动环境，由压缩试验装置测得珊瑚砂地基的次压缩系数，然后使用次压缩系数计算珊瑚砂地基沉降变形，该方法简便易懂，并且易于操作。填补了珊瑚砂振动荷载作用下次压缩系数测试方法的空白，使用次压缩系数计算珊瑚砂地基沉降变形，对后续的珊瑚岛礁的吹填建造、工程设计与施工，具有深远的意义。

A Settlement Calculation Method of Coral Sand Foundation Based on Subcompression Coefficient of Vibration Environment

The present invention is a settlement calculation method of coral sand foundation based on sub-compression coefficient of vibration environment. The method simulates the vibration environment of coral sand dredged reef by indoor artificial vibration source. The sub-compression coefficient of coral sand foundation is measured by compression test device, and then the settlement deformation of coral sand foundation is calculated by sub-compression coefficient. The method is simple, easy to understand and easy to operate. It fills in the blank of the test method of the secondary compression coefficient under the vibration load of coral sand, and calculates the settlement deformation of coral sand foundation by using the secondary compression coefficient, which has far-reaching significance for the subsequent construction, engineering design and construction of coral reefs.

【技术实现步骤摘要】
一种珊瑚砂地基基于振动环境次压缩系数的沉降计算方法
本专利技术是一种珊瑚砂地基基于振动环境次压缩系数的沉降计算方法，属于测试

技术介绍
珊瑚砂，通常是指海洋生物(珊瑚、海藻、贝壳等)成因的富含碳酸钙或其它难溶碳酸盐类物质的特殊岩土介质，也叫钙质土。它的主要矿物成分为碳酸钙(>50％)，是长期在饱和的碳酸钙溶液中，经物理、生物化学及化学作用过程(其中包括有机质碎屑的破碎和胶结过程，以及一定的压力、温度和溶解度的变化过程)，而形成的一种与陆相沉积物有很大差异的碳酸盐沉积物。由于其沉积过程大多未经长途搬运，保留了原生生物骨架中的细小孔隙等原因，形成的土颗粒多孔隙(含有内孔隙)、形状不规则、易破碎、颗粒易胶结等，使得其工程力学性质与一般陆相、海相沉积物相比有较明显的差异，存在明显次压缩特征。由珊瑚砂吹填的岛礁一般位于大洋内，受潮汐等影响，振动环境与大陆相比，存在较大差异，因此研究珊瑚砂地基在岛礁振动环境下的次压缩特征，计算珊瑚砂地基沉降变形尤为重要。深入研究珊瑚砂地基在振动环境下的沉降变形，对珊瑚岛礁的工程设计和施工，加强国防建设等方面具有重大的意义。
技术实现思路
本专利技术正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种珊瑚砂地基基于振动环境次压缩系数的沉降计算方法，其目的是通过室内人工振源模拟珊瑚砂吹填岛礁的振动环境，由压缩试验装置测得珊瑚砂地基的次压缩系数，然后使用次压缩系数计算珊瑚砂地基沉降变形，次压缩系数的含义如图1所示。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：该种珊瑚砂地基基于振动环境次压缩系数的沉降计算方法，其特征在于：该方法的步骤如下：步骤一、在安放土工试验用压缩仪的室内实验室里，按《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)制作珊瑚砂样品，放在压缩仪里，在实验室里安放一套可以调节频率和振幅的振源给压缩仪提供振动环境，振源可调节的频率范围1～50Hz，可调节的振幅范围10-7～10-3m/s2，把振动环境的频率和振幅调整到与需要进行工程建设的珊瑚砂岛礁的地脉动环境一致，以工程要求的压力设定压缩仪的压力，对珊瑚砂样品进行压缩试验，根据试验数据绘制振动环境下变形-时间对数曲线；步骤二、在振动环境下变形-时间对数曲线上，按时间顺序将该曲线划分为初始压缩阶段A-B、主压缩阶段B-C、次压缩阶段ⅠC-D和次压缩阶段ⅡD-E四个阶段，其中，A点为试验开始点，E点为试验结束点，初始压缩阶段A-B和压缩阶段ⅡD-E为直线段，主压缩阶段B-C和次压缩阶段ⅠC-D为曲线段，D点为压缩阶段Ⅰ拟合的直线与次压缩阶段ⅡD-E的直线的交点；步骤三、计算次压缩阶段ⅠC-D的次压缩阶段的次压缩系数CαvⅠ和次压缩阶段ⅡD-E的次压缩阶段的次压缩系数CαvⅡ，计算公式如下：CαvⅠ＝(dⅠ2-dⅠ1)/(d0·lg(tⅠ2/tⅠ1))式中：dⅠ1—在C-D试验段上，经历tⅠ1试验时间(min)时试样高度变化值(mm)dⅠ2—在C-D试验段上，经历tⅠ2试验时间(min)时试样高度变化值(mm)d0—试样的初始高度(mm)CαvⅡ＝(dⅡ2-dⅡ1)/(d0·lg(tⅡ2/tⅡ1))式中：dⅡ1—在D-E试验段上，经历tⅡ1试验时间(min)时试样高度变化值(mm)dⅡ2—在D-E试验段上，经历tⅡ2试验时间(min)时试样高度变化值(mm)d0—试样的初始高度(mm)；步骤四、根据次压缩系数CαvⅠ、CαvⅡ计算珊瑚砂地基的沉降变形Screepv＝CαvⅠ·H0·(lgtd-lgtstart)+CαvⅡ·H0·(lgtend-lgtd)式中：H0—珊瑚砂地基土层厚度tstart—次压缩开始时间(min)td—由第一压缩阶段转变到第二次压缩阶段的时间(min)tend—次压缩计算截止时间(min)。该方法通过室内人工振源模拟珊瑚砂吹填岛礁的振动环境，由压缩试验装置测得珊瑚砂地基的次压缩系数，再使用次压缩系数计算珊瑚砂地基沉降变形。附图说明图1是Craig’sSoilMechanics(EighthEdition)中关于次压缩系数含义的示意图图2是本专利技术实施例中绘制的振动环境下变形-时间对数曲线具体实施方式以下将结合附图和实施例对本专利技术作进一步地详述：本实施例为某海域珊瑚砂地基上修建一混凝土飞机跑道，跑道以下至礁灰岩间珊瑚砂地层厚度H0为8米，采用本专利技术所述的珊瑚砂地基基于振动环境次压缩系数的沉降计算方法的步骤如下：步骤一、调节人工振源，使试验室内振动环境与建设场地一致在安放土工试验用压缩仪的室内实验室里，按《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)制作珊瑚砂样品，放在压缩仪里，样品取自该场地内珊瑚砂样品干密度1.43g/cm3、颗粒密度2.78g/cm3、样品高度d0为20mm；在实验室里安放一套可以调节频率和振幅的振源给压缩仪提供振动环境，振源可调节的频率范围1～50Hz，可调节的振幅范围10-7～10-3m/s2，把振动环境的频率和振幅调整到与需要进行工程建设的珊瑚砂岛礁的地脉动环境一致，以工程要求的压力设定压缩仪的压力，对珊瑚砂样品进行压缩试验，根据试验数据绘制振动环境下变形-时间对数曲线；步骤二、在振动环境下变形-时间对数曲线上，按时间顺序将该曲线划分为初始压缩阶段A-B、主压缩阶段B-C、次压缩阶段ⅠC-D和次压缩阶段ⅡD-E四个阶段，其中，A点为试验开始点，对应跑道修完时间200天的开始，E点为试验结束点，对应跑道设计寿命30年的结束，对应第一次跑道检修评价时间5年的初始压缩阶段A-B和压缩阶段ⅡD-E为直线段，主压缩阶段B-C和次压缩阶段ⅠC-D为曲线段，D点为压缩阶段Ⅰ拟合的直线与次压缩阶段ⅡD-E的直线的交点；次压缩阶段ⅠC-D经历tⅠ1试验时间为12min时，试样高度变化值dⅠ1为0.101mm，经历tⅠ2试验时间为4320min时，试样高度变化值dⅠ2为0.1319mm；次压缩阶段ⅡD-E经历tⅡ1试验时间为12960min时，试样高度变化值dⅡ1为0.1401mm，经历tⅡ2试验时间为77760min时，试样高度变化值dⅡ2(0.1895mm)；步骤三、计算次压缩阶段ⅠC-D的次压缩阶段的次压缩系数CαvⅠ和次压缩阶段ⅡD-E的次压缩阶段的次压缩系数CαvⅡ，计算公式如下：CαvⅠ＝(dⅠ2-dⅠ1)/(d0·lg(tⅠ2/tⅠ1))＝(0.1319-0.101)/(20*lg(4320/12))＝0.0006式中：dⅠ1—在C-D试验段上，经历tⅠ1试验时间(min)时试样高度变化值(mm)dⅠ2—在C-D试验段上，经历tⅠ2试验时间(min)时试样高度变化值(mm)d0—试样的初始高度(mm)CαvⅡ＝(dⅡ2-dⅡ1)/(d0·lg(tⅡ2/tⅡ1))＝(0.1895-0.1401)/(20*lg(77760/12960)＝0.0032式中：dⅡ1—在D-E试验段上，经历tⅡ1试验时间(min)时试样高度变化值(mm)dⅡ2—在D-E试验段上，经历tⅡ2试验时间(min)时试样高度变化值(mm)d0—试样的初始高度(mm)；步骤四、根据次压缩系数CαvⅠ、CαvⅡ计算珊瑚砂地基的沉降变形Screepv＝CαvⅠ·H0·(lgtd-lgtstart)+CαvⅡ·H0·(l本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种珊瑚砂地基基于振动环境次压缩系数的沉降计算方法，其特征在于：该方法的步骤如下：步骤一、在安放土工试验用压缩仪的室内实验室里，按《土工试验方法标准》(GB/T50123‑1999)制作珊瑚砂样品，放在压缩仪里，在实验室里安放一套可以调节频率和振幅的振源给压缩仪提供振动环境，振源可调节的频率范围1～50Hz，可调节的振幅范围10

【技术特征摘要】
1.一种珊瑚砂地基基于振动环境次压缩系数的沉降计算方法，其特征在于：该方法的步骤如下：步骤一、在安放土工试验用压缩仪的室内实验室里，按《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)制作珊瑚砂样品，放在压缩仪里，在实验室里安放一套可以调节频率和振幅的振源给压缩仪提供振动环境，振源可调节的频率范围1～50Hz，可调节的振幅范围10-7～10-3m/s2，把振动环境的频率和振幅调整到与需要进行工程建设的珊瑚砂岛礁的地脉动环境一致，以工程要求的压力设定压缩仪的压力，对珊瑚砂样品进行压缩试验，根据试验数据绘制振动环境下变形-时间对数曲线；步骤二、在振动环境下变形-时间对数曲线上，按时间顺序将该曲线划分为初始压缩阶段A-B、主压缩阶段B-C、次压缩阶段ⅠC-D和次压缩阶段ⅡD-E四个阶段，其中，A点为试验开始点，E点为试验结束点，初始压缩阶段A-B和压缩阶段ⅡD-E为直线段，主压缩阶段B-C和次压缩阶段ⅠC-D为曲线段，D点为压缩阶段Ⅰ拟合的直线与次压缩阶段ⅡD-E的直线的交点；步骤三、计算次压缩阶段ⅠC-D的次压缩阶段...

【专利技术属性】
技术研发人员：王笃礼，李建光，陆亚兵，陈文博，邹桂高，
申请(专利权)人：中航勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11