一种黄土高填方变形破坏机制研究方法技术

本发明专利技术公开了一种黄土高填方变形破坏机制研究方法，通过利用室内试验、现场监测和数值模拟方法，探讨黄土地区机场高填方变形破坏全过程，按照土力学、塑性力学和变分等原理，提出黄土水

【技术实现步骤摘要】
一种黄土高填方变形破坏机制研究方法


[0001]本专利技术涉及地质研究
，具体为一种黄土高填方变形破坏机制研究方法。

技术介绍

[0002]目前，“削山填沟”已成为黄土山区机场建设的主要方式，传统湿陷理论和方法已无法满足新要求和解释一些新现象，现有黄土高填方工程也出现一些新问题，如何解决黄土地区机场高填方工程技术难题，减少高填方沉降、滑移及相关病害，降低机场全寿命周期建设运营成本和风险，保障机场安全运行，降低碳排放，实现平安机场、智慧机场和绿色机场建设，是需要亟待解决的问题。
[0003]由于山区场址高差悬殊，常跨越不同地质地貌单元，岩土工程特性差异明显，往往存在不良地质现象。机场填方高度大，加之挖方与填方交错、填方原地基软弱、填方厚度起伏变化显著、工作面宽、填方量大等因素，山区机场面临一系列岩土、环境问题亟待解决。
[0004]1.虽然，我国已建成多个高填方机场，如吕梁机场最大填方厚度达127m，延安新机最大填方厚度达120m等，但差异沉降引起的工程问题依然困扰高填方机场的建设和运营，如成都双流机场、丽江机场、九黄机场等。这种情况在黄土地区发生频繁，危害严重，极大地阻碍了城市和机场建设等事业的快速发展。
[0005]2.机场对沉降和边坡变形要求极其严格，跑道一旦开裂滑移，将对飞机的起降造成极大的威胁，加之近年来全球气候变化加剧，极端气候条件给山区机场的建设和运营安全带来了更大的挑战，如果已经建成的山区机场遭遇如2021年7月河南特大暴雨等极端天气，短时间大量的雨水沿不均匀沉降裂缝贯入填方体内，导致填方体内部迅速饱和，强度降低，极易造成跑道和航站区的大规模垮塌，损失巨大。
[0006]3.水
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高压耦合作用下黄土致沉致滑问题依然是岩土工程的难题之一，传统的湿陷理论和方法已无法满足山区机场高填方的新要求，也无法解释山区高填方工程中出现的一些新的现象和病害，如西北黄土地区某些机场高填方填筑完成10年后，部分区域沉降变形尚未完全稳定，导致高填方区域跑道道面出现了错台、纵缝拉宽等病害。
[0007]4.尽管机场高填方往往采用较为保守的设计，然而在平山填沟的施工过程中，沟谷中原地表水文条件和地下水水文地质条件将被彻底改变，地表水和地下水的排泄路径也会受到较大影响。当存在排水不畅时形成上层滞水或地下水位上升，填料或地基极易产生湿化变形，从而使填方体的变形变得更加复杂，甚至导致边坡的失稳。

技术实现思路

[0008](一)解决的技术问题
[0009]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种黄土高填方变形破坏机制研究方法，通过利用室内试验、现场监测和数值模拟方法，探讨黄土地区机场高填方变形破坏全过程，按照土力学、塑性力学和变分等原理，提出黄土水
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高压耦合致沉致滑的渗流
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变形动态耦合理论模型，揭示水
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高压耦合致沉致滑机理，提出抗剪强度参数确定新方法。
[0010](二)技术方案
[0011]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种黄土高填方变形破坏机制研究方法，具体包括以下步骤：
[0012]S1、提出黄土水与高压耦合致沉致滑的渗流变形动态耦合理论模型；
[0013]S2、揭示水高压作用下黄土斜坡阻渗、富水和升压一致滑机制；
[0014]S3、揭示水高压作用下黄土地基阻渗、富水和升压一致滑机制；
[0015]S4、提出滑坡稳定性评价中抗剪强度参数试验确定新方法；
[0016]S5、综合采用多种InSAR技术，获取研究区mm级地表变形数据，通过联合解算得到三维地表形变数据，经分析得到不同填筑厚度、填筑方式和地基情况下填筑体工后沉降变形规律；
[0017]S6、基于GPR和ERT相结合对病害进行识别并提取其结构特征，通过机场高填方变形的数值反演优化机场工程设计；
[0018]S7、优化机场工程湿陷性黄土地基处理深度；
[0019]S8、提出黄土地区机场高填方“四面一体”抗沉防滑技术，建立黄土地区机场工程系统设计体系。
[0020]优选的，所述步骤S5中综合采用多种InSAR技术为PS
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InSAR和SBAS
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InSAR。
[0021]优选的，所述步骤S1中土水与高压耦合致沉致滑的渗流变形动态耦合理论模型包括水高压耦合作用下压实黄土增湿持水模型、水高压耦合作用下压实黄土增湿渗水模型和水高压耦合作用下压实黄土弹塑性本构模型。
[0022]优选的，所述步骤S4中滑坡稳定性评价中抗剪强度参数试验包括常应力分级浸水试验和常吸力加载试验，所述常应力分级浸水试验包括等向压缩后浸水试验、常规三轴剪切后浸水试验和等应力比三轴压缩后浸水试验，且常吸力加载试验包括等向压缩试验、三轴剪切试验和等应力比压缩试验。
[0023]优选的，所述步骤S4中滑坡稳定性评价中抗剪强度参数试验分别对持水特性、渗水特性、变形特性、屈服特性和临界状态特性进行试验。
[0024]优选的，所述步骤S8中黄土地区机场高填方“四面一体”的体系依次包括填筑体基底面、填筑体顶面、填筑体坡面、填挖交接面和填筑体。
[0025]优选的，黄土地区机场高填方沉降滑移智能化感知识别方法具体包括以下步骤：
[0026]T1、基于时序InSAR技术的三维变形检测：机场及其周边的长时间序列视线向(LOS方向)和竖直方向(U方向)的变形数据获取，以及向机场及其周边的三维变形信息获取；
[0027]T2、基于大数据挖掘的沉降滑移时空变异规律与早期预警：对高填方变形时空变异规律进行研究，并对高填方病害及边坡变形进行早期预警；
[0028]T3、机场高填方沉降滑移的参数反演。
[0029]优选的，所述步骤T3中机场高填方沉降滑移的参数反演包括黄土机场高填方变形预测模型的建立和典型高填方的沉降计算模型的建立。
[0030](三)有益效果
[0031]本专利技术提供了一种黄土高填方变形破坏机制研究方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该黄土高填方变形破坏机制研究方法，通过利用室内试验、现场监测和数值模拟方法，探讨黄土地区机场高填方变形破坏全过程，按照土力学、塑性力学和变分等原理，提
出黄土水
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高压耦合致沉致滑的渗流
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变形动态耦合理论模型，揭示水
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高压耦合致沉致滑机理，提出抗剪强度参数确定新方法。综合采用多种InSAR技术，获取黄土地区多个机场高填方大范围、长序列、海量三维变形数据，通过大数据深度学习方法研究不同因素对变形的影响规律，反演大型载荷下土体的变形参数，解决机场高填方变形计算参数选取难题；识别变形突变点，实现填方病害及变形早期预警。在此基础上，提出黄土地区机场高填方“四面一体”系统，针对不同区域、不同湿陷等级和不同潜在破坏形式，采用神经网络、模糊优化等理论，研究“四面一体”不同要素的防控标准，构建抗沉防滑设计准则，并依托工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种黄土高填方变形破坏机制研究方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S1、提出黄土水与高压耦合致沉致滑的渗流变形动态耦合理论模型；S2、揭示水高压作用下黄土斜坡阻渗、富水和升压一致滑机制；S3、揭示水高压作用下黄土地基阻渗、富水和升压一致滑机制；S4、提出滑坡稳定性评价中抗剪强度参数试验确定新方法；S5、综合采用多种InSAR技术，获取研究区mm级地表变形数据，通过联合解算得到三维地表形变数据，经分析得到不同填筑厚度、填筑方式和地基情况下填筑体工后沉降变形规律；S6、基于GPR和ERT相结合对病害进行识别并提取其结构特征，通过机场高填方变形的数值反演优化机场工程设计；S7、优化机场工程湿陷性黄土地基处理深度；S8、提出黄土地区机场高填方“四面一体”抗沉防滑技术，建立黄土地区机场工程系统设计体系。2.根据权利要求1所述的一种黄土高填方变形破坏机制研究方法，其特征在于：所述步骤S5中综合采用多种InSAR技术为PS
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InSAR和SBAS
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InSAR。3.根据权利要求1所述的一种黄土高填方变形破坏机制研究方法，其特征在于：所述步骤S1中土水与高压耦合致沉致滑的渗流变形动态耦合理论模型包括水高压耦合作用下压实黄土增湿持水模型、水高压耦合作用下压实黄土增湿渗水模型和水高压耦合作用下压实黄土弹塑性本构模型。4.根据权利要求1所述的一种黄土高填方变形破坏机制研究方法，其特征在于：所述步骤S4中...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛小刚，王文良，王新忠，
申请(专利权)人：民航机场建设集团西北设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：