[發明專利]基于GOCAD的軟基砂土液化范圍確定方法

在審

• 申請號: 201710176439.3
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106951644A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 杜瀟翔;譚超;張斌;王能峰;任華江
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/05
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙)51124
• 代理人: 吳中偉

技術領域

本發明涉及工程地質三維建模及分析的技術領域，特別涉及基于GOCAD的軟基砂土液化范圍確定方法。

背景技術

砂土液化是指飽水狀態下的疏松粉質或細砂質土在強震作用下原有結構發生破壞而呈現出液態的現象。軟基的砂土液化是影響工程建設的重要工程地質問題。在工程地質勘察工作中，通常是按國內標準貫入錘擊數法標準進行初判：將鉆孔中的標貫試驗的實測錘擊數按深度和地下水情況進行換算后，與該深度的標貫錘擊數臨界值進行對比，當標準貫入錘擊數N_63.5大于標準貫入錘擊數臨界值N_cr時，判定該層土不發生液化，反之則為會發生液化，需進行進一步研究。

目前對于液化的分析評價，大多是對各鉆孔中的標貫試驗進行分析。但由于受費用、工期等限制，勘察工作中勘探鉆孔必定有限，鉆孔外的區域無標貫試驗點，標貫試驗數據在空間上具有間斷、離散的特點，無法反映沒有鉆孔的區域的土層液化情況。因此傳統分析方法難以揭示土層液化特征在空間上的漸變規律。特別是在鉆孔較少的情況下，鉆孔控制范圍外的土層液化情況更加難以分析，只能人為定性推測，缺乏定量的判斷依據。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種基于GOCAD的軟基砂土液化范圍確定方法，對整個工程區軟基的砂土液化特性進行定量的分析和評價，初步確定土層在空間上的液化特性。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案是：基于鉆孔標貫試驗數據，應用GOCAD三維計算功能，對整個研究區進行賦值、插值運算，以N63.5-Ncr為量化參數，找出N63.5-Ncr＝0的臨界等值線或等值面，通過臨界等值線或等值面判斷液化分布范圍。具體步驟如下：

A.收集、整理現場標準貫入試驗數據；

B.通過標準貫入試驗數據計算實測標準錘擊數和液化判別標準貫入錘擊數臨界值；

C.將鉆孔的試驗數據和計算的實測標準錘擊數和液化判別標準貫入錘擊數臨界值導入GOCAD三維建模軟件中，運行腳本文件計算實測標準錘擊數與液化判別標準貫入錘擊數臨界值的關系值，該關系值記為N63.5-Ncr，即以N63.5-Ncr為量化參數；

D.GOCAD中建立三維網格，劃分網格節點，節點賦值N63.5-Ncr屬性，屬性值插值，渲染，生成三維云圖；

E.利用GOCAD軟件切圖功能：從地表開始每隔一定深度對三維云圖做平切等值線圖，找出平切等值線圖和垂直等值線圖中N63.5-Ncr＝0的臨界值，通過臨界值分析不同深度的土層否會發生液化，并確定其液化范圍分布。同理也可以對三維云圖做垂直等值線圖，找出垂直等值線圖中N63.5-Ncr＝0的臨界值，以此分析某個位置的土層在豎向上的液化深度范圍。其中，臨界值包括臨界等值線和/或等值面。

進一步的，計算實測標準錘擊數和液化判別標準貫入錘擊數臨界值的公式分別為：

N63.5＝N63.5^/(ds+0.9dw+0.7)/(ds^/+0.9dw^/+0.7)；

其中：N63.5－工程正常運行時，標準貫入點在當時地面以下ds(m)深度處的標準貫入錘擊數

Ncr－液化判別標準貫入錘擊數臨界值；

N63.5^/－實測標準錘擊數；

ds－工程正常運行時，標準貫入點在當時地面以下深度；

dw－工程正常運行時，地下水位在當時地面以下深度，當地面淹沒于水面以下時，dw取0；

ds^/－標準貫入試驗是時，標準貫入點在當時地面以下深度；

dw^/－標準貫入試驗是時，地下水位在當時地面以下深度，若當時地面淹沒于水面以下時，dw/取0；

ρc－土的粘粒含量質量百分率，當ρc＜3％或為砂土時，取3％；

N₀－液化判別標準貫入錘擊數基準值；

β－調整系數。

本發明的有益效果是：本發明利用GOCAD的空間分析處理能力，通過節點賦值，對離散的點數據進行插值計算，在生成的三維云圖中進行渲染，直觀的揭示整個軟基建基面在鉆孔和鉆孔以外任意空間位置的砂土液化情況,最大化利用了有限的鉆孔試驗數據，減少了勘探的工作量，節省了勘探費用。準確、直觀、形象的呈現了土層液化的空間分布特性和變化趨勢，指導下階段的精細化及勘察勘探布置。

具體實施方式