(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 202210575501.7 (22)申请日 2022.05.25 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 242000 安徽省宣城市宣州区薰化路 301号 (72)发明人 张琳琳　干天宇　张振华　徐国娟　 刘轶群　杨浩宇　王润豪　李源东　 (74)专利代理 机构 合肥市浩智运专利代理事务 所(普通合伙) 34124 专利代理师 闫客 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06V 20/69(2022.01) G01N 33/24(2006.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 水库消落带堆积体抗剪强度演化规律预测 方法及系统 (57)摘要 本发明公开一种水库消落带堆积体抗剪强 度演化规律预测方法及系统， 属于岩土力学试验 技术领域， 所述方法包括： 对水库消落带现场进 行土样取样， 并对土样进行风干筛选处理， 得到 土样参数； 根据土样参数， 采用模具制备试样； 利 用三轴应变仪对 试样进行预实验， 获取试样湿化 时间和干燥时间； 另取试样， 利用三轴应变仪按 照湿化时间和干燥时间对试样进行n次湿干交替 循环实验； 每次湿干交替实验结束后， 测量试样 的物质组成、 结构参数和抗剪强度； 基于物质组 成、 结构参数和抗剪强度， 对神经网络模型进行 训练， 得到用于预测水库消落带堆积体抗剪强度 演化规律的抗剪强度预测模型。 本发 明提高了水 库消落带堆积体抗剪强度演化规律预测的准确 性。 权利要求书2页 说明书10页 附图4页 CN 114970263 A 2022.08.30 CN 114970263 A 1.一种水库消落带堆积体抗剪强度演化 规律预测方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 对水库消落带现场进行土样取样， 并对土样进行风干筛选处理， 得到土样参数， 所述土 样参数包括密度、 含水量和颗粒级配曲线； 根据所述土样参数， 采用模具制备实验试样； 利用三轴应 变仪对所述实验试样进行 预实验， 获取 试样湿化时间和干燥时间； 另取所述实验试样， 利用所述三轴应变仪按照所述湿化 时间和所述干燥 时间对所述实 验试样进行n次湿干交替循环实验； 每次湿干交替实验结束后， 测量所述实验试样的物质组成、 结构参数和抗剪强度； 基于n次所述湿干交替实验获取的物质组成、 结构参数和抗剪强度， 对神经网络模型进 行训练， 得到用于预测水库消落带堆积体抗剪强度演化 规律的抗剪强度预测模型。 2.如权利要求1所述的水库消落带堆积体抗剪强度演化规律预测方法， 其特征在于， 所 述对水库消落带现场进 行土样取样， 并对土样进 行风干筛选处理， 得到土样参数， 所述土样 参数包括密度、 含水量和颗粒级配曲线， 包括： 将所述土样中粘结成块的土碾碎； 利用已知质量和体积的环刀， 切取 得到自然状态下的土样分组； 分别称取土样分组的质量， 得到 土样的天然密度平均值； 将土样分组烘干后再次称重， 得到 土样的密度； 将所述土样烘干， 冷却至室温后由筛分法得到 颗粒级配曲线。 3.如权利要求1所述的水库消落带堆积体抗剪强度演化规律预测方法， 其特征在于， 所 述根据所述土样参数， 采用模具制备实验试样， 包括： 根据三轴实验试样的体积和密度计算出 所需干土样质量； 按照所述颗粒级配曲线分装的土颗粒重新混合均匀后加水至满足所述含水率， 并密封 静置时长T1以使水分布均匀， 得到混合土样； 利用所述模具对所述混合土样进行分层制样， 并拆模密封养护时长T2， 得到多份等质 量的实验试样。 4.如权利要求1所述的水库消落带堆积体抗剪强度演化规律预测方法， 其特征在于， 所 述利用三轴应 变仪对所述实验试样进行 预实验， 获取 试样湿化时间和干燥时间， 包括： 将所述实验试样安装于所述三轴应变仪， 所述三轴应变仪施加围压和渗透压力， 使得 水在渗透压作用从下往上渗透所示实验试样， 其中， 所述围压和所述渗透压为预先通过有 限元软件和地质勘查获得 取样岸坡的地应力分布并分析 得到； 在流出物累计质量不再发生变化， 且流出水持续保持清澈的时间超过时长T3， 则确定 所示实验试样完全湿化， 记录得到湿化时间； 利用烘箱对湿化后的所述实验试样进行烘干， 当其湿度下降到自然状态含水率时， 记 录干燥时间。 5.如权利要求1所述的水库消落带堆积体抗剪强度演化规律预测方法， 其特征在于， 所 述每次湿干交替实验结束后， 测量所述实验试样的物质组成、 结构参数和抗剪强度， 包括： 通过X射线衍射实验获取 所述实验试样的物质组成； 拍摄细观图像， 并通过数字 图像处理软件对所述细观图像进行处理， 获取所述实验试 样的结构参数；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114970263 A 2通过三轴试验， 获得 所述实验试样的抗剪强度。 6.如权利要求5所述的水库消落带堆积体抗剪强度演化规律预测方法， 其特征在于， 所 述拍摄细观图像， 并通过数字图像处理软件对所述细观图像进行处理， 获取所述实验试样 的结构参数， 包括： 对所述实验试样至少三处位置进行拍摄， 获取细观图像； 对所述细观图像进行 预处理后存储； 利用ArcGIS软件对预处理后的所述细观图像进行处理， 从空间角度计算所述实验试样 的结构参数。 7.如权利要求1所述的水库消落带堆积体抗剪强度演化规律预测方法， 其特征在于， 在 进行所述第n次湿干交替实验时， 所述实验试样的抗剪强度与前一次湿干交替实验时所述 实验试样的抗剪强度相同。 8.如权利要求1所述的水库消落带堆积体抗剪强度演化规律预测方法， 其特征在于， 所 述神经网络模型采用三层网络结构， 包括输入层、 隐含层和输出层， 所述输入层与所述隐含 层连接， 所述隐含层与所述输出层之间的网络连接 权重和网络阈值。 9.如权利要求1 ‑8任一项所述的水库消落带堆积体抗剪强度演化规律预测方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括： 对于所述抗剪强度预测模型输出的预测结果， 取多组所述预测结果计算平均值和标准 差； 在标准差大于预设标准差 阈值时， 将与所述平均值相差超过设定值的所述预测结果筛 除； 将剩余的所述预测结果的平均值作为 抗剪强度预测结果。 10.一种水库消落带堆积体抗剪强度演化 规律预测系统， 其特 征在于， 所述系统包括： 取样模块， 用于对水库消落带现场进行土样取样， 并对土样进行风干筛选处理， 得到土 样参数， 所述土样参数包括密度、 含水量和颗粒级配曲线； 制样模块， 用于根据所述土样参数， 采用模具制备实验试样； 预实验模块， 用于利用三轴应变仪对所述实验试样进行预实验， 获取试样湿化时间和 干燥时间； 湿干交替循环实验模块， 用于另取所述实验试样， 利用所述三轴应变仪按照所述湿化 时间和所述干燥时间对所述实验试样进行n次湿干交替循环实验； 参数测量模块， 用于每次湿干交替实验结束后， 测量所述实验试样的物质组成、 结构参 数和抗剪强度； 训练模块， 用于基于n次所述湿干交替实验获取的物质组成、 结构参数和抗剪强度， 对 神经网络模型进 行训练， 得到用于预测水库消落带堆积 体抗剪强度演化规律的抗剪强度预 测模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114970263 A 3