[发明专利]高压变电站深回填区旋挖钻进中的入岩深度确定方法

摘要

本发明公开了一种高压变电站深回填区旋挖钻进中的入岩深度确定方法，首先是基于探地雷达监测，对地层进行界定；其次是基于旋挖钻进过程的地层辨识，确定旋挖机所在的地层类型；然后是基于得到的旋挖钻进的工作参数，根据力学原理计算抗压强度及抗剪强度；再是根据判定得到的地层类型，结合结构承载力的要求，考虑桩基至少埋入中风化岩层，判定持力层所在位置；最后建议地层‑桩基三维精细化有限元模型，并考虑桩基与岩土地层的接触面力学特性，分析不同荷载组合及不同嵌岩深度组合下的桩基变形以及内力分布，最终确定最优的嵌岩深度。本发明是一种直接评估山地城市高压变电站赋存地层旋挖钻进过程入岩判定的可行性方法。

主权项

1.高压变电站深回填区旋挖钻进中的入岩深度确定方法，其特征在于：所述入岩深度确定方法包括以下步骤内容；1)首先以软质岩土深回填区的高压变电站赋存地层为研究对象，确定不同埋深地层的物理力学参数及强度特征值，明确软质岩土深回填区主要导致地层沉降变形及大范围的负摩阻力；2)基于高精度探地雷达的现场探测及图形软件的可视化处理，构建地层结构的分析模型以辨识特殊地层及地层分界面；3)分析旋挖钻进工作参数的实时变化过程，建立旋挖钻进工作参数数据库及地层辨识模型，确定地层类型及可能的持力层界面；所述旋挖钻进工作参数包括给进力、转速、转矩以及钻进速度；4)基于旋挖钻进工作参数与地层强度特征的关联性，确定不同埋深地层类型的辨识指标；5)构建精细化三维有限元模型，分析地层‑桩基耦合体系的承载力特性、变形及内力变化规律，进一步判定深回填区旋挖钻进过程的最优入岩深度；地层‑桩基耦合体系模型是考虑地层与桩基的不同接触类型及接触力学模型，研究不同入岩深度及不同类型地层环境中的桩基变形及内力变化规律；不同嵌岩深度的桩基承载力特性是基于地层‑桩基精细化三维有限元数值模型计算得到，模型中有考虑桩基‑地层的接触特性，当两个接触面在相互滑动之前，两者的截面会产生达到某一大小的剪应力，这种状态为粘合状态，其中剪应力的计算为公式(4)；τ＝μp+cohe     (4)式中，μ为接触面的静摩擦系数，p为接触压力，cohe为滑动面上的粘聚力；当接触面上的剪应力超过τ，则接触面处产生滑动；由于桩基施加荷载过程中接触面产生滑动，接触界面处的摩擦系数变化，利用公式(5)计算的过程中，考虑其摩擦系数按指数递减；μ＝μult[(1+(k‑1)exp(‑k1Vret))]    (5)式中,μult为动摩擦系数，k为静摩擦系数与动摩擦系数比，k1为指数递减因子，Vret为计算所得的相对滑动速度；最优的嵌岩深度，是根据持力层特征值，确定桩基的最大承载力；当嵌岩深度由D₁增大为D₂时，对桩顶逐级加载至最大荷载即P₁,P₂…P_n‑1,P_n，若每级荷载对应的桩基变形轴力侧摩阻力继续从D₂增大到D₃，同样的加载过程和荷载值，得到每级荷载对应的桩基变形轴力侧摩阻力可确定D₂为最优嵌岩深度。