一种粗粒土动力湿化试验方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种粗粒土动力湿化试验方法和系统，方法包括步骤一、数据获取并划分得到训练数据集和测试数据集，步骤二、建立虚拟模型并进行训练，步骤三、模型验证优化并导入计算机终端，步骤四、实地勘探获取数据并输入至试验系统中进行风险预测，系统包括数据获取模块、模型构建模块、互联模块、实际数据输入模块、输出模块和预测模块；本发明专利技术通过在计算机终端建立虚拟模型进行试验，大大节省了真实试验的材料和设备损耗，绿色环保，仅需输入需要测试的实际高速路段的各项数据即可精准的预测出该路段存在的风险，实验数据输出速度快，进而有效快速的采取针对性加固措施，消除高速路段的行车风险，保证了来往车辆的行车安全。保证了来往车辆的行车安全。保证了来往车辆的行车安全。

【技术实现步骤摘要】
一种粗粒土动力湿化试验方法及系统


[0001]本专利技术涉及粗粒土建设性能实验预测
，尤其涉及一种粗粒土动力湿化试验方法及系统。

技术介绍

[0002]随着交通行业的日新月异，高速公路的建设已取得举世瞩目的成就，人们对高速公路的行车舒适度和安全性的要求也逐步提高，考虑到粗粒土具有孔隙率大、透水性强、抗压强度高、压实密度大等特性，在山岭重丘区的路段多采用粗粒土进行建设，形成了大量的粗粒土高速路和堤边工程，但在长期的车辆动力载荷及雨水冲刷的作用下，运营期粗粒土填料常会发生流变现象，导致工程建设服役性能逐步降低，引发一系列道路塌陷，严重威胁到行车安全，因此，对于粗粒土的湿化实验的研究对高速路段风险预测和采取加强措施起着不可忽视的作用。
[0003]目前对于粗粒土的动力湿化实验均是采用真实的粗粒土来搭建测试实验模型或者置于设备中进行测试，此种测试方法需要大量的检测设备，同时需要大量的水源来模拟雨天雨水渗透对粗粒土搭建的试验模型进行测试，测试成本较大，需要反复搭建以测试不同情况和相对数据下的粗粒土的性能，资源消耗大大增加，同时测试过程缓慢，影响粗粒土建设的高速路风险预测效率，可能造成安全事故，因此，本专利技术提出一种粗粒土动力湿化试验方法及系统以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于提出一种粗粒土动力湿化试验方法及系统，该粗粒土动力湿化试验方法通过在计算机终端建立虚拟模型进行试验，大大节省了真实试验的材料和设备损耗，绿色环保，仅需输入需要测试的实际高速路段的各项数据即可精准的预测出该路段存在的风险，实验数据输出速度快，进而有效快速的采取针对性加固措施，消除高速路段的行车风险，保证了来往车辆的行车安全，有效解决了上述的技术问题。
[0005]为实现本专利技术的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种粗粒土动力湿化试验方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一、数据获取，基于历史实验数据整理获得粗粒土类型、粗粒土搭建的模型数据、降雨量数据、降雨后模型的各项变化数据以及模型上施加的载荷数据，将上述数据统计为历史数据，并将历史数据分为训练数据集和测试数据集；
[0007]步骤二、建立虚拟模型，基于有限元软件Abaqus并根据粗粒土的类型及其特性数据建立粗粒土动力虚拟模型，然后利用步骤一中的训练数据集对模型进行训练，得到训练后得虚拟模型；
[0008]步骤三、模型验证，利用步骤一中的测试数据集对训练后的虚拟模型进行验证优化，随后将虚拟模型导入计算机终端并构建数据调控输入界面与虚拟模型建立连接，得到虚拟实验系统；
[0009]步骤四、进行实验预测，先实地观察确定粗粒土类型，然后检测获取实际数据，再将获取的数据通过计算机终端输入至虚拟实验系统进行模拟实验，由系统输出得到实验数据并根据输出数据进行风险预测。
[0010]进一步改进在于：所述步骤一中将历史数据的70％分为训练数据集，30％分为测试数据集，其中训练数据集中的粗粒土类型和测试数据集中的粗粒土类型种类相同但同类型的粗粒土的数据组数不同。
[0011]进一步改进在于：所述步骤二中粗粒土的特性数据包括粗粒土的吸水量数据、粗粒土的吸水张力数据、粗粒土的吸水体积变化数据及粗粒土的渗透力数据。
[0012]进一步改进在于：所述步骤三中数据调控输入界面的构建是基于Windows操作系统并使用Visual studio2005作为开发工具构建出模型变量的输入操作界面。
[0013]进一步改进在于：所述步骤四中实际数据包括实地勘测地区的天气降雨量、风向、高速路面受到的载荷数据和路面受到载荷时的震动数据，所述路面受到的载荷数据根据一定时间段内经过该段路面的车辆类型以及车辆自重和载货重量来统计，所述路面受到载荷时的震动数据根据不同类型的车辆经过该路段时车辆的颠簸震动载荷来统计。
[0014]一种粗粒土动力湿化试验系统，包括数据处理系统和实验预测系统，所述数据处理系统包括数据获取模块、模型构建模块和互联模块，所述数据获取模块用于获取历史使用真实实验搭建模型测试获得的实验数据以及实地勘测获得的变量数据，所述模型构建模块用于建立虚拟模型并对其进行训练和验证，所述互联模块用于建立的虚拟模型与实验预测系统数据互连，所述实验预测系统包括实际数据输入模块、输出模块和预测模块，所述实际数据输入模块用于选择粗粒土的类型并将实地勘测的变量数据输入数据处理系统中，所述输出模块用于输入变量数据后虚拟模型的输出显示，所述预测模块用于根据输出的数据对高速路段进行风险预测。
[0015]进一步改进在于：所述数据获取模块包含历史数据划分子模块，所述历史数据划分子模块用于将获取的历史使用真实实验搭建模型测试获得的实验数据划分为训练数据集和测试数据集。
[0016]进一步改进在于：所述模型构建模块包括模型建立子模块和训练验证子模块，所述模型建立子模块基于有限元软件Abaqus建立虚拟模型，所述训练验证子模块用于根据数据获取模块获取的数据对虚拟模型进行训练和验证。
[0017]进一步改进在于：所述实际数据输入模块包括粗粒土类型调节子模块、尺寸输入子模块和变量数据输入子模块，所述粗粒土类型调节子模块用于选择实地勘测的高速路段使用的粗粒土类型，所述尺寸输入子模块用于输入实地勘测的高速路段的垫高尺寸、坡度尺寸及宽度尺寸数据，所述变量数据输入子模块用于输入实地勘测时高速路段所处的天气状态。
[0018]本专利技术的有益效果为：本专利技术通过在计算机终端建立虚拟模型进行试验，大大节省了真实试验的材料和设备损耗，绿色环保，仅需输入需要测试的实际高速路段的各项数据即可精准的预测出该路段存在的风险，实验数据输出速度快，进而有效快速的采取针对性加固措施，消除高速路段的行车风险，保证了来往车辆的行车安全。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例1实验方法流程图。
[0020]图2为本专利技术实施例2试验系统架构图。
具体实施方式
[0021]为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术做进一步详述，本实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。
[0022]实施例1
[0023]根据图1所示，本实施例提供了一种粗粒土动力湿化试验方法，包括以下步骤：
[0024]步骤一、数据获取，基于历史实验数据整理获得粗粒土类型、粗粒土搭建的模型数据、降雨量数据、降雨后模型的各项变化数据以及模型上施加的载荷数据，将上述数据统计为历史数据，并将历史数据的70％分为训练数据集，30％分为测试数据集；
[0025]其中训练数据集中的粗粒土类型和测试数据集中的粗粒土类型种类相同但同类型的粗粒土的数据组数不同，例如训练数据集和测试数据集中都包含A、B、C、D四种类型的粗粒土，但训练数据集中A、B、C、D四种类型的粗粒土每种都有8组数据，而测试数据集中A、B、C、D四种类型的粗粒土每种都仅有2组数据。
[0026]步骤二、建立虚拟模型，基于有限元软件Abaqus并根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粗粒土动力湿化试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、数据获取，基于历史实验数据整理获得粗粒土类型、粗粒土搭建的模型数据、降雨量数据、降雨后模型的各项变化数据以及模型上施加的载荷数据，将上述数据统计为历史数据，并将历史数据分为训练数据集和测试数据集；步骤二、建立虚拟模型，基于有限元软件Abaqus并根据粗粒土的类型及其特性数据建立粗粒土动力虚拟模型，然后利用步骤一中的训练数据集对模型进行训练，得到训练后得虚拟模型；步骤三、模型验证，利用步骤一中的测试数据集对训练后的虚拟模型进行验证优化，随后将虚拟模型导入计算机终端并构建数据调控输入界面与虚拟模型建立连接，得到虚拟实验系统；步骤四、进行实验预测，先实地观察确定粗粒土类型，然后检测获取实际数据，再将获取的数据通过计算机终端输入至虚拟实验系统进行模拟实验，由系统输出得到实验数据并根据输出数据进行风险预测。2.根据权利要求1所述的一种粗粒土动力湿化试验方法，其特征在于：所述步骤一中将历史数据的70％分为训练数据集，30％分为测试数据集，其中训练数据集中的粗粒土类型和测试数据集中的粗粒土类型种类相同但同类型的粗粒土的数据组数不同。3.根据权利要求1所述的一种粗粒土动力湿化试验方法，其特征在于：所述步骤二中粗粒土的特性数据包括粗粒土的吸水量数据、粗粒土的吸水张力数据、粗粒土的吸水体积变化数据及粗粒土的渗透力数据。4.根据权利要求1所述的一种粗粒土动力湿化试验方法，其特征在于：所述步骤三中数据调控输入界面的构建是基于Windows操作系统并使用Visualstudio2005作为开发工具构建出模型变量的输入操作界面。5.根据权利要求1所述的一种粗粒土动力湿化试验方法，其特征在于：所述步骤四中实际数据包括实地勘测地区的天气降雨量、风向、高速路面受到的载荷数据和路面受到载荷时的震动数据，所述路面受到的载荷数...

【专利技术属性】
技术研发人员：方怡，吕悦军，彭艳菊，修立伟，
申请(专利权)人：应急管理部国家自然灾害防治研究院，
类型：发明
国别省市：