(19)中华 人民共和国 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 202111272354.8 (22)申请日 2021.10.2 9 (71)申请人 刘国呈 地址 610084 四川省成 都市金牛区星辉中 路16号 (72)发明人 刘国呈　蒋旭东　樊汐汶　 (74)专利代理 机构 安徽思沃达知识产权代理有 限公司 342 20 代理人 唐明 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于水泥土空间变异性的机场路面评 估方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于水泥土空间变异性 的机场路面评估方法， 属于道路铺设评估领域， 该评估方法具体步骤如下： (1)对机场路面进行 有限元分析； (2)收集模型参数以构建相关模型； (3)收集分析类型参数以进行数据评估； (4)收集 各组分析结果进行比较以确认模 型编码正确性； 本发明能够预测差异沉降， 考虑到跑道路基水泥 处理土壤的空间变异特性， 可以估算BBI， 跑道路 基水泥处理土的这种不均匀性在设计和施工中 具有重要意 义。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 113886933 A 2022.01.04 CN 113886933 A 1.一种基于水泥土空间变异性的机场路面评估方法， 其特征在于， 该评估方法具体步 骤如下： (1)对机场路面进行有限元分析： GEOFEA  9.0软件进行有限元分析， 采用具有7个积分 点的六节点三角形单元进行分析， 建立了二维平面应变模型， 分别计算了排水和固结条件 下水泥土的表面 沉降， 平均网格尺寸 为0.5m， 共使用2 260个6节点 二次三角形 单元； (2)收集模型参数以构 建相关模型： 模型中水泥 处理土壤的长度和厚度分别为50和3m， 收集砂土和水泥土的相关参数， 同时砂土和水泥土 分别采用理想弹塑性模 型和粘性剑桥模 型进行建模； (3)收集分析类型参数以进行数据评估： 研究了七个案例， GEOFEA9.0 的分析类型分为 两类， 分别为排水/不排水和固结， 排水固结分析类型符合 实际情况， 并对其进 行数据评估， 其中， 案例D1的分析类型为固结， 案例D2 ‑D7的分析类型为 排水； (4)收集各组分析结果进行比较以确认模型编码正确性： 将有限元分析结果与分析结 果进行比较， 在分析结果和有限元分析结果中使用相同的参数， 在D1、 D3、 D4、 D6和D7情况 下， 根据理论公式计算的砂表面垂直 位移。 2.根据权利要求1所述的一种基于水泥土空间变异性的机场路面评估方法， 其特征在 于， 步骤(1)中所述二 维平面应变模 型侧边界相对于法向位移固定， 而底边界在所有 方向上 固定， 侧边界和桩边界之间的距离足够大， 以确保边界 效应可以忽略不计。 3.根据权利要求1所述的一种基于水泥土空间变异性的机场路面评估方法， 其特征在 于， 步骤(3)中所述数据评估具体步骤如下： 步骤一： 超软土经水泥处理后， 在水泥处理后的土壤表面铺 设砂垫层， 然后在其自身重 力作用下固结1年； 步骤二： 假设水泥处理土壤的无侧限抗压强度在情况D1 ‑D4中为200kPa， 在情况D5 ‑D7 中为500kPa， 具有不同厚度的砂垫层； 步骤三： 在土壤表面施加均匀静荷载10年， 模拟实际工程荷载， 包括20kPa的路面结构 荷载、 28kPa的填土荷载和41kPa的飞机荷载， 同时确认10 0kPa为均匀静载荷。 4.根据权利要求1所述的一种基于水泥土空间变异性的机场路面评估方法， 其特征在 于， 步骤(4)中所述垂直 位移具体 计算公式如下： 其中， si代表半无限、 均质、 各向同性质量表面上承受均匀压力q的区域下的垂直位移， q 代表半无限、 均质、 各向同性质量表面上承受均匀压力， Is代表一个影响因素， 取决于加载 区域的形状， 代表相关土壤的泊松比， B为较小尺寸。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 113886933 A 2一种基于水泥土空间变异性的机场路面评估方 法 技术领域 [0001]本发明涉及道 路铺设评估领域， 尤其涉及 一种基于水泥土空间变异性的机场路面 评估方法。 背景技术 [0002]机场人行道表面必须没有不平整的地方， 如果有不平整的地方会造成很多影响， 例如可能影响安全运行、 造成损坏或增加飞机结构损伤等， 航空业提供了用于测量和评估 跑道粗糙度的指南和程序， BBI方法可用于评估机场路面质量， 考虑到与其他方法的结果 非 常一致， 为路面评估开 发了不同的高级算法， 它们的结果显示了路面响应的良好性能。 水泥 外加剂， 通常使用深度搅拌或喷射灌浆， 被广泛用作地面改善措施， 以促进软粘土条件下的 机场地下施工。 传统设计通常假设处理后的土壤是具有明确定义的强度和模量的均匀材 料。 实际上， 水泥处理过的土壤在空间上是可变的， 并且处理过的土壤质量的设计强度通常 比具有相同混合比或平均核心强度的实验室测试值低几倍， 土壤性质的空间变异性对聚落 有显着影响， 地基的差异沉降最 终会导致地表不平整度的增加； 因此， 发明出一种基于水泥 土空间变异性的机场路面评估方法变得 尤为重要； [0003]现有的基于水泥土空间变异性的机场路面评估方法在评估过程中不考虑到跑道 路基水泥处理土壤的空间变异特性， 无法估算  BBI， 无法预测 差异沉降； 为此， 我们提出一 种基于水泥土空间变异性的机场路面评估方法。 发明内容 [0004]本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷， 而提出的一种基于水泥土空间 变异性的机场路面评估方法。 [0005]为了实现上述目的， 本发明采用了如下技 术方案： [0006]一种基于水泥土空间变异性的机场路面评估方法， 该评估方法具体步骤如下： [0007](1)对机场路面进行有限元分析： GEOFEA  9.0软件进行有限元分析， 采用具有7个 积分点的六节点三角形单元进行分析， 建立了二维平面应变模型， 分别计算了排水和固结 条件下水泥土的表面 沉降， 平均网格尺寸 为0.5m， 共使用2 260个6节点 二次三角形 单元； [0008](2)收集模型参数以构建相关模型： 模型中水泥处理土壤的长度和厚度分别为50 和3m， 收集砂土和水泥土的相关参数， 同时砂土和水泥土分别采用理想弹塑性模型和粘性 剑桥模型进行建模； [0009](3)收集分析类型参数以进行数据评估： 研究了七个案例，  GEOFEA9.0的分析类型 分为两类， 分别为排水/不排水和固结， 排水固结分析类型符合实际情况， 并对其进行数据 评估， 其中， 案例D1  的分析类型为固结， 案例D2 ‑D7的分析类型为 排水； [0010](4)收集各组分析结果进行比较以确认模型编码正确性： 将有限元分析结果与分 析结果进行比较， 在分析结果和有限元分析结果中使用相同的参数， 在D1、 D3、 D4、 D6和D7情 况下， 根据理论公式计算的砂表面垂直 位移。说　明　书 1/4 页 3 CN 113886933 A 3