【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩土工程，尤其涉及一种互层结构的膨胀土地基膨胀变形计算方法。
技术介绍
1、在典型膨胀土地层中存在一种特殊的互层结构，该结构由两种及以上具有不同水理性质、强度、抗风蚀能力等特性的膨胀土经沉积旋回而成，当与水发生相互作用时，不同膨胀土层的物理力学性质之间产生差异变化，不同程度的软化、泥化及崩解现象将使得互层结构之间产生悬空失稳，从而导致地基变形较大并诱发上部路基的整体性破坏；因此，在掌握各类膨胀土膨胀变形特性的基础上，正确定量计算互层结构膨胀土地基的膨胀变形，进而采取相应的处治措施确保地基强度、刚度的长期稳定，从而避免大面积的换填处理，是互层结构膨胀土地区高速铁路建设的关键，对于降低工程造价、保证工程质量、提升列车运行舒适性、安全性具有重要的工程意义。
2、近年来，随着互层结构膨胀土所引发的工程病害的不断涌现，国内外学者针对这一特殊结构展开了相关研究，但多聚焦于互层结构边坡稳定性分析方面，采用强度折减法、极限平衡法等推导互层边坡的抗剪强度公式，探究不同岩层倾角、坡角、岩层厚度以及不同上覆荷载、时间、初始含水率等内外部条件对边坡破坏模式的影响；对于互层结构膨胀土地基膨胀变形特性的研究则相对较少，到目前为止尚未出现一套成熟完善且具有普遍适用性的互层结构膨胀土地基膨胀变形计算方法；虽然有的现有技术明确提供了建筑基础下膨胀土地基膨胀变形量计算方法，且公式形式简单，参数意义明确、容易获取，但其并未考虑非膨胀软土层对下伏地层膨胀变形的衰减效应，因此，将规范公式直接用于互层结构膨胀土的膨胀变形量计算是不合理且不准确的；
技术实现思路
1、为了解决现有互层结构膨胀土地基膨胀变形计算不准确以及传统地质建模需依赖大量的人工、费时费力且结果准确性较差的问题，本专利技术提出一种互层结构的膨胀土地基膨胀变形计算方法，能够高效整合稀疏钻孔信息、土工试验结果及现场监测数据，运用脚本语言自动完成互层结构膨胀土地基三维地质模型的搭建及分析，并基于生成式ai技术实现对互层结构膨胀土地基膨胀变形的准确计算，解决上述问题。
2、本申请公开了一种互层结构的膨胀土地基膨胀变形计算方法，包括以下步骤：
3、s1、采用钻探、土工试验和变形监测相结合的综合勘探方法，详细查明工点区的工程地质和水文地质条件，获取膨胀变形计算原始数据集，膨胀变形计算原始数据集包括稀疏钻孔信息数据集，土工试验结果数据集和地基面膨胀变形时序数据集；
4、s2、基于稀疏钻孔信息数据集和土工试验结果数据集，采用数据驱动算法实现对工点区三维地质模型的自动搭建，生成包含有多种可能结果的三维地质模型数据集；
5、s3、编写脚本语言，结合互层结构膨胀土地基膨胀变形计算公式，对三维地质模型数据集进行有限元分析，输出地基面膨胀变形有限元计算结果数据集；
6、s4、搭建生成对抗网络，以膨胀变形计算原始数据集和地基面膨胀变形有限元计算结果数据集为输入，通过多轮迭代优化获得基于生成式ai的互层结构膨胀土地基膨胀变形计算模型z。
7、优选的，所述s1包括以下步骤：
8、s11、确定工点区互层结构膨胀土地基膨胀变形计算深度zen，钻探并采取原状土样，获取工点区稀疏钻孔信息数据集；
9、s12、对采取到的原状土样开展土工试验，获取工点区土工试验结果数据集；
10、s13、在工点区布置地基面膨胀变形监测点，获取地基面膨胀变形时序数据集。
11、优选的，所述s12包括以下步骤：
12、s121、室内开展原状土样的物性、力学、粒径、含水率及膨胀性试验，详细测定原状土样的土样基本特征，包括天然含水率 ωs、天然密度 ρs、干密度 ρd、土粒相对密度 gs、塑限 ωp、自由膨胀率 δef和膨胀力 pe，构成土样基本特性数据集｛b1｝；
13、s122、定义计算深度zen范围内各计算土层的有荷膨胀率与自由膨胀率之比为相对变形，即，定义各计算土层的上覆荷载与膨胀力之比为相对荷载，即，并按下式对所述相对变形与相对荷载之间的函数关系进行拟合，获取各计算土层的规律拟合参数、、的具体数值：
14、
15、s123、测定计算深度zen范围内各非膨胀软土层对其下伏各计算土层累积膨胀变形的衰减效应，并按下式对所述衰减效应进行拟合，获取各非膨胀软土层的规律拟合参数和各非膨胀软土层的衰减系数的具体数值：
16、
17、式中，为非膨胀软土层的层厚；
18、s124、将各计算土层的规律拟合参数、、、各非膨胀软土层的规律拟合参数和各非膨胀软土层的衰减系数纳入规律拟合参数数据库｛b2｝；
19、s125、将土样基本特性数据集｛b1｝和规律拟合参数数据库｛b2｝合并为工点区土工试验结果数据集。
20、优选的，所述s2中采用数据驱动算法实现对工点区三维地质模型的自动搭建包括以下步骤：
21、所述数据驱动算法为k近邻聚类算法，通过k近邻聚类算法将计算深度zen范围内各计算土层曲面的三维地质点按照层厚、成因时代及岩性描述分成不同的聚簇，遍历并计算各聚簇与其相邻聚簇之间的相似度，将相似度大于相似阈值的聚簇与相邻聚簇进行合并，将相似度小于相似阈值的聚簇添加并更新到三维地质模型的新分层中，直至所有聚簇均合并完成。
22、优选的，所述三维地质模型数据集包含地质界面分层结果，所述地质界面分层结果中包含有各计算土层所对应的稀疏钻孔信息数据集和土工试验结果数据集中的多维数据信息。
23、优选的，所述s3包括以下步骤：
24、s31、编写脚本，将三维地质模型数据集导入有限元软件，自动实现包括地质界面构造、土样属性指派和网格划分的前处理工作；
25、s32、融合行业基础本构关系模型，根据互层结构膨胀土地基膨胀变形计算公式，完成对三维地质模型数据集结果的湿胀变形有限元分析计算；
26、s33、对s32的计算结果进行后处理操作，输出地基面膨胀变形有限元计算结果数据集。
27、优选的，所述互层结构膨胀土地基膨胀变形计算公式为：
28、
29、其中，
30、
31、式中，为地基面膨胀变形总量，为计算土层自底向上的序号，为计算土层总数，表示计算土层自底向上第层土为非膨胀软土层，为第层土的衰减系数，为第层土的规律拟合参数，为第层土的层厚，为第层土的膨胀变形量，为第层土的层厚，为第层土的自由膨胀率，为第层土的干密度，为第层土的塑限，为第层土本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种互层结构的膨胀土地基膨胀变形计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种互层结构的膨胀土地基膨胀变形计算方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种互层结构的膨胀土地基膨胀变形计算方法，其特征在于，所述S12包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种互层结构的膨胀土地基膨胀变形计算方法，其特征在于，所述S2中采用数据驱动算法实现对工点区三维地质模型的自动搭建包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种互层结构的膨胀土地基膨胀变形计算方法，其特征在于，所述三维地质模型数据集包含地质界面分层结果，所述地质界面分层结果中包含有各计算土层所对应的稀疏钻孔信息数据集和土工试验结果数据集中的多维数据信息。
6.根据权利要求5所述的一种互层结构的膨胀土地基膨胀变形计算方法，其特征在于，所述S3包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种互层结构的膨胀土地基膨胀变形计算方法，其特征在于，所述互层结构膨胀土地基膨胀变形计算公式为：
8.根据权利要求7所述的一
...【技术特征摘要】
1.一种互层结构的膨胀土地基膨胀变形计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种互层结构的膨胀土地基膨胀变形计算方法，其特征在于，所述s1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种互层结构的膨胀土地基膨胀变形计算方法，其特征在于，所述s12包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种互层结构的膨胀土地基膨胀变形计算方法，其特征在于，所述s2中采用数据驱动算法实现对工点区三维地质模型的自动搭建包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种互层结构的膨胀土地基膨胀...
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