中国海洋大学寇海磊获国家专利权
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龙图腾网获悉中国海洋大学申请的专利一种深海土体横向勘测数据解析方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119202471B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411719256.8,技术领域涉及:G06F17/10;该发明授权一种深海土体横向勘测数据解析方法是由寇海磊;李华军;陆佳清;王永康;陈玉静;薛智昌设计研发完成,并于2024-11-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种深海土体横向勘测数据解析方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种深海土体横向勘测数据解析方法,其属于深海土体勘测技术领域,包括:步骤1:对饱和黏土中横向贯入的勘测仪器的探头进行受力分析;步骤2:基于有限土体的孔穴扩张理论,推导孔穴扩张压力p的表达式;步骤3:根据步骤1和步骤2,得到横向锥尖阻力与不排水抗剪强度的关系式:步骤4:根据实际工程中横向贯入的探头测得的横向锥尖阻力,通过迭代计算塑性区的半径c;步骤5:根据输出的半径c得到与横向锥尖阻力对应的不排水抗剪强度。对于浅层土体横向勘测,考虑了土体表面对于孔穴扩张的影响,使得数据解析结果更符合实际工况,根据探头在土体内横向勘测获得的锥尖阻力评估土体的不排水抗剪强度,便于分析土层物理性质。
本发明授权一种深海土体横向勘测数据解析方法在权利要求书中公布了:1.一种深海土体横向勘测数据解析方法,其特征在于,包括:步骤1:对饱和黏土中横向贯入的勘测仪器的探头进行受力分析,得到横向锥尖阻力的表达式: (1)式中,为横向锥尖阻力,kPa;p为孔穴扩张压力,kPa;为探头的锥角;为探头的锥体粗糙度;为土体的不排水抗剪强度,kPa;步骤2:基于有限土体的孔穴扩张理论,推导孔穴扩张压力p的表达式;探头横向贯入过程中导致其所在的孔穴扩张,设定孔穴的初始内半径为,初始外半径为,等于探头的埋深;土体承受静压力为,土体开始处于弹性阶段,当内压力从增加时,弹性应力和位移的计算公式为: (2) (3) (4)式中,为径向应力;为极坐标应力;u为弹性位移;r为任意位置的半径;E为弹性模量;为泊松比;为初始孔穴的半径且等于0;土体扩张进入塑性变形阶段时服从Tresca屈服准则,屈服条件为: (5)式中,;;;联立式(2)、(3)和(5),得到内表面开始屈服时的孔穴扩张压力p的计算公式为: (6)随着内压力继续增加,探头的外周形成塑形区,塑形区的外周为弹性区,探头的半径为a,塑形区的半径为c,弹性区的半径为b,则a<c<b;探头的外周形成塑形区之后,设定弹性区的应力的计算公式为: (19) (20)将式(19)和(20)代入式(5)得到: (21)其中,A为常量,根据弹塑性边界条件,材料处于塑形区的边界的弹性域时其比在屈服点上的条件来确定,因此将r=c代入A中,得到: (22)将式(22)代入式(19),得到弹性区的径向应力为: (7)根据公式(7)和(2)得到,代入公式(4)得到弹性区的径向位移为: (8)将式(22)代入式(20)得到弹性区的极坐标应力为:;塑性区的平衡方程为: (9)将式(5)代入式(9)求解得: (10)式中,B为常量;根据径向应力在弹塑性边界处的连续性条件,将r=c代入式(7)和(10),得到: (11)将式(11)代入式(10),得到塑性区的应力解: (12)在r=a处,塑性区的径向应力施加于探头与探头所在的孔的孔穴扩张压力p大小相等且方向相反,将r=a代入式(12)得到孔穴扩张压力p的表达式: (13)步骤3:将式(13)代入式(1),并代入探头的锥角等于60°,得到横向锥尖阻力与不排水抗剪强度的关系式: (14) (15)式中,N为横向锥尖系数;为探头的锥体粗糙度;步骤4:根据实际工程中横向贯入的探头测得的横向锥尖阻力,代入式(14),通过迭代计算塑性区的半径c;包括:步骤41:不排水条件控制迭代计算的方程为: (16)式中,为土颗粒的初始径向位置;为膨胀后土颗粒的径向位置;为初始孔穴的半径;为膨胀后孔穴的半径;探头横向贯入之前,初始孔穴的半径为0,探头贯入过程中导致孔穴扩张,直至孔穴的半径等于探头的半径,塑形区的土颗粒向远离探头的方向移动,根据弹塑性边界条件,式(16)转换为: (17)式中,为塑性边界的位移;在弹塑性边界处,弹性位移等于塑形位移,将r=c代入式(8)求出塑性边界的位移作为,并基于代入式(17)得到: (18)步骤42:给定塑形区的半径c的初始值;步骤43:根据式(14)求解获得记为,根据方程(18)求解获得记为;步骤44:若,则输出半径c;否则,改变c的取值,重复步骤43和步骤44;步骤5:将步骤44中输出的半径c代入式(14)和(15),得到与横向锥尖阻力对应的不排水抗剪强度。
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