[0001] 本发明属于富水软弱地层特性的加固技术领域，尤其涉及一种富水软弱地层特性的加固方法。

[0002] 富水软土地层，易产生流砂、管涌、基地隆起等病害。软弱岩层指强度和弹模特别低的基岩，有的岩性尚坚硬，但由于风化影响或裂隙节理密集而成为软弱岩层，有的则由于岩性本身软弱而成。软弱岩层中的矿物成分主要是高岭石、伊利石、蒙脱石等黏土矿物，他们都属于层状或层一链状硅酸盐，有两种结构单元类型作为矿物结晶结构的基础：一种是硅氧四面体，另一种是硅氧八面体。随着X一射线衍射分析、热分析等方法的不断发展和完善，人们已经可以较准确地确定软弱岩层矿物成分的类型和含量；然而，现有富水软弱地层特性的加固方法对地处承载性能检测检测实验比较单一，没有设置多组对比实验，进而无法准确的判断富水软弱地层检测点的抗拔承载的能力如何；同时，对富水软弱地层变形评价不准确。

[0003] 通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

[0004] (1)现有富水软弱地层特性的加固方法对地处承载性能检测检测实验比较单一，没有设置多组对比实验，进而无法准确的判断富水软弱地层检测点的抗拔承载的能力如何。

[0005] (2)对富水软弱地层变形评价不准确。

[0053] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0054] 一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。

[0055] 如图1所示，本发明提供一种富水软弱地层特性的加固方法包括以下步骤：

[0056] S101，通过地层探测设备对富水软弱地层区域；对富水软弱地层承载性能进行检测；并对富水软弱地层变形进行评价；用小竹签对富水软弱地层区域定出每根排水板的具体位置，插板机对中调平，把排水板在钻头上安放好；

[0057] S102，开动打桩机锤打钻杆，将塑料排水板送入富水软弱地层设计深度，把钻杆提上来，将地面上的塑料排水板截断，并留有一定富余长度，在塑料排水板四周填砂后即完成本根排水板的施工；对富水软弱地层排水；

[0058] S103，在软弱地层设置垂直排水井，由中砂或粗砂构成，用下端装有埋入式桩靴的钢管打入土中，然后从上端灌入砂子，分层夯实，同时将管向上拱起，直至桩孔灌满砂，形成砂井；在粘性土中也可先打入木桩，拔出桩后在孔中填砂夯实加固。

[0059] 如图2所示，本发明提供的对富水软弱地层承载性能进行检测方法如下：

[0060] S201，传感器安装：

[0061] 选取面积、重量比例均相同的富水软弱地层检测点5个，在各个检测点的上表面均等距离安装有压力传感器6个，并且在各个检测点的下表面均等距离安装有位移传感器6个，压力传感器和位移传感器均与外接计算机连接；

[0062] S202，检测点埋设：

[0063] 将富水软弱地层检测点等分为六部分，然后选择三个不同深度的富水软弱地层和三个相同深度的富水软弱地层，将该六部分的富水软弱地层检测点依次放入到六个富水软弱地层中，放入好后，用土体对富水软弱地层中的检测点进行回填工作，回填完毕后，使回填后的土体干密度和周围土体干密度保持一致；

[0064] S203，模拟降雨：

[0065] 在三个不同深度的富水软弱地层上方设置降雨装置，使三个富水软弱地层上方的降雨量相同，降雨时间相同，然后在三个相同深度的富水软弱地层上方同样设置降雨装置，并且使其降雨量不同；

[0066] S204，抗拔测试、承载测试并实验分析：

[0067] 在各个检测点的四个拐角处均设置拉环，使四个牵引绳的一端分别固定到四个拉环上，接着使四个牵引绳的另一端分别与四个拉力计相连接，拉力计与外接计算机相连接；

[0068] 在各个富水软弱地层上降雨一个小时后，拉动各个牵引绳上的拉力计，对检测点施加拉拔荷载力，直到回填土隆起破坏后停止拉动拉力计，此时，拉动的过程中压力传感器和位移传感器以及拉力计会将数据传输给外接计算机，计算机记录下其数据；

[0069] 重新设置检测点，并且设置降雨装置，在降雨一个小时后，在各个检测点的上方架设按压设备，使按压设备进行工作，直到检测点完全陷入到土体中再停止按压设备的工作，而在按压的过程中，外接计算机会记录下压力传感器和位移传感器的数值；

[0070] 抗拔和承载实验完毕后，统计计算机记录压力传感器和位移传感器以及拉力计的数据，通过对基富水软弱地层础的抗拔性能和承载能力检测的数据进行分析，并结合检测检测点面积和重量与实际面积和重量的富水软弱地层检测点进行比例运算，即可得出实际富水软弱地层检测点的抗拔承载性能数据值。

[0071] 本发明提供的压力传感器和位移传感器安装完毕后，在富水软弱地层检测点的上下表面均覆盖上一层PVC膜。

[0072] 本发明提供的在对富水软弱地层中的检测点进行回填时，使土体分三次回填，每回填一次，对回填后的土体进行夯实处理。

[0073] 本发明提供的降雨方式采用喷头进行喷淋，各个检测点的上方喷头数量设置为3～6个，雨水采用泵进行抽取，在雨水中加入酸性物质，并且在降雨的过程中，用大型风扇对雨水进行吹风，使其更加真实的模拟雨水天气。

[0074] 本发明提供的按压设备采用液压缸带动按压板工作，使按压板对检测点进行按压工作。

[0075] 本发明提供的实验分析完毕后，将分析的结果进行记录成册，方便日后进行查询。

[0076] 如图3所示，本发明提供的对富水软弱地层变形进行评价方法如下：

[0077] S301，构建地层数据库，将获取富水软弱地层数据存入地层数据库；获取富水软弱地层的沉降数据，所述沉降数据包括沉降量和圆周角；通过傅里叶级数表达式对所述沉降数据进行拟合处理，获取拟合后的谐波幅值和相位角；

[0078] S302，根据所述谐波幅值、所述相位角和预设的径向变形计算公式获得所述富水软弱地层的待评价径向变形值；根据富水软弱地层的待评价径向变形值和预设规则获得评判结果并显示；

[0079] 其中，预设的径向变形计算公式是基于有限元全模型进行模拟实试验计算获得，如下：

[0080]

[0081] 其中，y是径向变形值，n为谐波数，θ是圆周角， 是第n阶谐波在叠加时的相位角， kn是第n阶谐波沉降的幅值un的函数。

[0082] 本发明提供的傅里叶级数表达式为：

[0083]

[0084] 其中，u为沉降量，θ为圆周角，0≤θ≤2π，u0为富水软弱地层的整体均匀沉降量，un为第n阶谐波沉降的幅值，n为谐波数， 为第n阶谐波在叠加时的相位角，

[0085] 本发明提供的根据所述谐波幅值、所述相位角和预设的径向变形计算公式获得所述富水软弱地层的待评价径向变形值，包括：

[0086] 根据不同阶数，从所述径向变形计算公式中获得对应阶数的计算公式；

[0087] 根据对应阶数下的计算公式和谐波幅值、相位角获得对应阶数下的径向变形值；

[0088] 将不同阶数下的径向变形值进行叠加，获得富水软弱地层沉降后的径向变形曲线；

[0089] 根据所述径向变形曲线获得待评价径向变形值；

[0090] 所述根据富水软弱地层的待评价径向变形值和预设规则获得评判结果并显示，包括：

[0091] 若待评价径向变形值小于预设值，则评判结果为富水软弱地层变形未超标，显示富水软弱地层合格；反之，则评判结果为富水软弱地层变形超标，显示富水软弱地层不合格；

[0092] 所述获取富水软弱地层的沉降数据，包括：在富水软弱地层边缘上设定竖向位移观测点，在所述竖向位移观测点位置设置水平位移边桩，采用水准仪在水平位移边桩位置进行沉降数据采集。

[0093] 二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。

[0094] 本发明通过对富水软弱地层承载性能进行检测方法设置不同深度富水软弱地层，相同降雨量以及相同深度富水软弱地层，不同的降雨量，然后再对富水软弱地层检测点进行抗拔和承载检测实验，使得该检测有多组不同的对比实验，保证实验的精准性，解决了传统实验结果的单一性，从而使人员更好的判断该富水软弱地层检测点的性能如何；同时，通过对富水软弱地层变形进行评价方法可以准确对富水软弱地层变形进行评价。

[0095] 应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD‑ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

[0096] 三、实施例相关效果的证据。本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。

[0097] 本发明通过对富水软弱地层承载性能进行检测方法设置不同深度富水软弱地层，相同降雨量以及相同深度富水软弱地层，不同的降雨量，然后再对富水软弱地层检测点进行抗拔和承载检测实验，使得该检测有多组不同的对比实验，保证实验的精准性，解决了传统实验结果的单一性，从而使人员更好的判断该富水软弱地层检测点的性能如何；同时，通过对富水软弱地层变形进行评价方法可以准确对富水软弱地层变形进行评价。

[0098] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。