(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211038294.8 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 天津大学 地址 300350 天津市津南区海河教育园雅 观路135号天津大 学北洋园校区 (72)发明人 冯双喜　雷华阳　 (74)专利代理 机构 天津市北洋 有限责任专利代 理事务所 12 201 专利代理师 程毓英 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) E02D 1/00(2006.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 动应力场和渗流场耦合作用下软土路基长 期沉降预测方法 (57)摘要 本发明涉及一种动应力场和渗流场耦合作 用下软土路基长期沉降预测方法， 包括下列步 骤： 不同潮汐荷载与交通荷载耦合作用下的沉降 监测数据和无潮汐荷载作用下的沉降监测数据， 沉降曲线呈现双曲线特征； 将不同潮汐荷载与交 通荷载耦合作用下的沉降监测数据绘制于横坐 标为t‑t0， 纵坐标为 st‑s0中， 建立斜率参数b 与反 复水位幅值A的关系； 分析斜率参数b和截距参数 a与交通荷载的关系， 结合对数函数建立截距参 数b与交通荷载大小的平均值F的关系， 建立截距 参数a与交通荷载大小的平均值F的关系； 建立沉 降增加幅度D与反复水位周期T的关系； 构建考虑 反复水位幅值A、 反复水位周期 T和交通荷载大小 的平均值F多因素耦合的沉降预测公式。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115495815 A 2022.12.20 CN 115495815 A 1.一种动应力场和渗 流场耦合作用下 软土路基长期沉降预测方法， 包括下列步骤： 第一步， 监测在时间t内线性路基工程在典型位置处由潮汐诱发的反复水位幅值A、 反 复水位周期T、 交通荷载大小的平均值F和不同潮汐荷载与交通荷载耦合作用下的沉降监测 数据和无潮汐荷载作用下的沉降监测数据， 不同潮汐荷载与交通荷载耦合作用下的沉降监 测数据与反复水位幅值A、 反 复水位周期T、 交通荷载大小的平均值F和时间t有关， 且沉降曲 线呈现双曲线特 征， 满足公式(1)： 式中， t0为初始时间； st为时间t时的沉降， s0为初始时间t0时的沉降， a为截距参数， b为 斜率参数， D为 沉降的增 加幅度； 第二步， 设初始时间t0为0， 初始沉降s0为0， 将不同潮汐荷载与 交通荷载耦合作用下的 沉降监测数据绘制于横坐标为t ‑t0， 纵坐标为st‑s0中， 求得斜率参数b； 分析斜率参数b与反 复水位幅值A的关系， 利用二次多项式建立斜率参数b与反复水位幅值A的关系， 如公式(2) 所示， b＝c1A2+c2A+c3                    (2) 式中， c1、 c2和c3为二次多项式的待定参数， 通过最小二乘法获得； 第三步， 将不同潮汐荷载与交通荷载耦 合作用下的沉降监测数据绘制于横坐标为t ‑t0， 纵坐标为st‑s0中， 求得斜率参数b和截距参数a； 分析斜率参数b和截距参数a与交通荷载的 关系， 结合对数函数建立截距参数b与交通荷载大小的平均值F的关系， 即公式(3)， 利用指 数函数建立截距参数a与交通荷载 大小的平均值F的关系， 即公式(4)： a＝c4 ln(F)+c5                     (3) 式中， c4、 c5为对数函数的待定参数， c6、 c7为指数函数的待定参数， 通过拟和方法确定， 且要求拟和程度超过90％； 第四步， 将不同潮汐荷载与交通荷载耦合作用下的沉降监测数据与 无潮汐荷载作用下 的沉降监测数据进行对比， 利用线性 函数， 建立 沉降增加幅度D与反复水位周期T的关系： D＝c8T+c9                     (5) 式中， c8、 c9为线性函数的待定参数； 第五步， 结合公式(1)， 综合构建考虑反复水位幅值A、 反复水位周期T和交通荷载大小 的平均值F多因素耦合的沉降预测公式， 如公式(6)： 权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115495815 A 2动应力场和渗流场耦合作用下软土路基长期沉降预测方 法 技术领域 [0001]本发明涉及岩土工程领域中一种动应力场和渗流场耦合作用下软土路基长期沉 降预测方法 背景技术 [0002]滩涂作为重要的土地后备资源， 为沿海城市的发展提供了广阔的利用空间。 滩涂 区广泛分布着具有高含水量、 高孔隙比、 高压缩性、 低抗剪强度和低渗透性的软土地基。 路 基两侧赋存环境差别迥异， 一侧邻接陆地， 水位较低， 一侧邻近大海， 长期受到潮汐作用下 反复水位变化影响。 此外， 运 维期， 路基将承受交通荷载作用。 大量的工程 实践表明， 在长期 反复水位和交通耦合作用下， 软土路基动应力场和渗流场不断发生变化， 容易引发工后沉 降过大等工程事故， 甚至会直接影响工程的安全和正常使用。 因此， 合理探寻一种动应力场 和渗流场耦合作用下 软土路基长期沉降预测方法， 对有效防止 工程灾变具有重要的意 义。 [0003]目前， 适用于软土地基的常用的沉降预测方法主要有分层总和法(又称规范法 GB50007‑2011)、 三点法、 Verhul st模型、 Logi stic模型、 砂井固结理论方法、 有限单元法、 模 型试验方法、 灰色预测方法和双曲线法等。 但在目前 的沉降预测方法中尚未见考虑交通荷 载和反复水位耦合作用的文献报道， 预测的沉降值往往与工程监测沉降数据存在较大的误 差。 [0004]基于上述原因， 研发一种动应力场和渗流场耦合作用下软土路基长期沉降预测方 法， 为软土路基安全服役设计提供设计参 考， 具有切实的工程 意义。 发明内容 [0005]本发明的目的是提供一种高效可行、 准确度高的动应力场和渗流场耦合作用下软 土路基的长期沉降预测方法。 技 术方案如下： [0006]1.一种动应力场和渗流场耦合作用下软土路基长期沉降预测方法， 包括下列步 骤： [0007]第一步， 监测在 时间t内线性路基工程在典型位置处由潮汐诱发的反复水位幅值 A、 反复水位周期T、 交通荷载大小的平均值F和不同潮汐荷载与交通荷载耦合作用下的沉降 监测数据和无潮汐荷载作用下的沉降监测数据， 不同潮汐荷载与交通荷载耦合作用下的沉 降监测数据与反复水位幅值A、 反 复水位周期T、 交通荷载大小的平均值F和时间t有关， 且沉 降曲线呈现双曲线特 征， 满足公式(1)： [0008] [0009]式中， t0为初始时间； st为时间t时的沉降， s0为初始时间t0时的沉降， a为截距参 数， b为斜率参数， D为 沉降的增 加幅度； [0010]第二步， 将不同潮汐荷载与交通荷载耦合作用下的沉降监测数据绘制于横坐标为 t‑t0， 纵坐标为st‑s0中， 求得斜率参数b； 分析斜率参数b与反复水位幅值A的关系， 利用二次说　明　书 1/3 页 3 CN 115495815 A 3