一种道路土层性能劣化评估方法及系统与流程

本发明涉及交通运输，具体涉及一种道路土层性能劣化评估方法及系统。

背景技术：

1、在道路工程中，地面土层的稳定性是保障道路安全的关键因素。然而，由于自然因素、人为因素等原因，地面土层的自身性能可能会劣化，例如出现空穴和渗水等现象。这些问题不仅会对道路的安全性和可靠性造成威胁，还会直接影响道路的使用寿命和维修成本。

2、目前，虽然已经存在一些方法用于评估道路土层的稳定性，但是仍然存在着一些不足。一方面，传统的土工试验方法虽然可以在实验室中获得土层的力学性能参数，但是其过程较为复杂、耗时耗费人力物力，而且实验结果可能会受到各种因素的影响而出现误差。另一方面，基于现代信息技术的地质雷达、地球物理探测等无损检测方法虽然可以实现非接触式地表观测，但是这些方法对于土层内部的结构和性质等细节信息的解析能力还不够，同时还存在着设备复杂、成本高等问题。

3、因此，需要研究新的评估方法，不仅能够直接反映土层性能劣化程度，同时也要具有简单易行、准确可靠等特点。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足以及实际需求，第一方面，本发明提供了一种道路土层性能劣化评估方法，旨在为道路土层自身性能劣化程度提供一种简单易行、准确可靠的新评估方法。本发明所提供的道路土层性能劣化评估方法，包括如下步骤：确定待分析道路，并获取所述待分析道路的状态信息；根据所述状态信息，判断所述待分析道路的道路土层性能劣化因素；搭建道路土层性能劣化影响模型；结合所述道路土层性能劣化影响模型和所述道路土层性能劣化因素，评估所述待分析道路的道路土层性能劣化程度。本发明方法简单易行、高效节省成本、实时准确，为道路土层性能劣化评估提供了一种优化的解决方案。首先，本发明简化了操作流程，不需要复杂的土工试验，减少了人力和物力资源的消耗。其次，本发明通过利用状态信息和影响模型，能够快速评估道路土层性能劣化程度，提高了评估的效率。相较于传统方法，本发明方法减少了成本投入，节省了时间和资源。最重要的是，本发明方法能够根据实时获取的状态信息进行评估，及时反映道路土层性能劣化情况，并提供准确的评估结果，有助于采取及时的维修和管理措施，提高道路的安全性和可靠性。

2、可选地，所述获取所述待分析道路的状态信息，包括如下步骤：利用fwd获得所述待分析道路的路面状态信息；利用gpr和/或eem获得所述待分析道路的地下土层信息。相对于传统土工试验方法，本发明使用fwd获得路面状态信息、使用gpr和/或eem获取地下土层信息，在实现了非接触式地表观测的同时，避免了对路面的破坏和影响。此外，这些无损检测方法可以提供更为精细的地下土层信息，从而更准确地判断道路土层性能劣化因素，为搭建性能劣化影响模型提供更可靠的数据支持，从而提高了评估方法的准确性和可靠性。

3、可选地，所述道路土层性能劣化因素包括空穴影响因素、渗水影响因素和非土层杂质影响因素。本发明全面地考虑不同因素对道路土层性能的影响，提高评估结果的准确性。

4、可选地，所述搭建道路土层性能劣化影响模型，包括如下步骤：搭建空穴因素劣化影响强度模型，所述空穴因素劣化影响强度模型，包括如下公式：，其中，表示空穴因素劣化影响强度，表示空穴因素劣化影响经验因子，表示待分析区域的挠度对应的模量参数，表示空穴体积，表示空穴宽度系数，表示空穴轴线距地表的纵向距离，表示地下土层测试点距离空穴轴线的横向距离；搭建渗水因素劣化影响强度模型，所述渗水因素劣化影响强度模型，包括如下公式：，其中，表示渗水因素劣化影响强度，表示渗水因素劣化影响经验因子，表示渗水发生地层的浮容量，表示渗水发生地层与地表的距离，表示水的重度，表示渗水层的积水厚度；搭建非土层杂质因素劣化影响强度模型，所述非土层杂质因素劣化影响强度模型，包括如下公式：，其中，表示非土层杂质因素劣化影响强度，表示非土层杂质因素劣化影响经验因子，表示非土层杂质周围的土层沉降高度差，表示土层沉降宽度，表示非土层杂质的计算长宽比参数，表示非土层杂质周围土层的泊松比。本发明通过综合考虑道路土层性能劣化因素，搭建了针对不同影响因素的劣化影响强度模型，结合路面状态信息和地下土层信息，实现了对道路土层性能劣化程度的评估。相比传统的评估方法，该方法更加精准和可靠，能够有效提高道路维护管理的效率和效果，有助于降低道路维护成本，提高道路的使用寿命和安全性。

5、可选地，所述结合所述道路土层性能劣化影响模型和所述道路土层性能劣化因素，评估所述待分析道路的道路土层性能劣化程度，包括如下步骤：通过所述道路土层性能劣化影响模型，获得所述待分析道路的多因素劣化影响强度；获取所述待分析道路的道路标准承载力，并利用所述道路标准承载力搭建道路土层性能劣化评估模型；利用所述多因素劣化影响强度结合所述道路土层性能劣化评估模型，评估所述待分析道路的道路土层性能劣化程度。本发明通过考虑多因素的劣化影响强度，可以更全面地评估土层性能劣化程度，土层性能劣化程度的定量评估结果可以为道路维修和管理决策提供依据，帮助制定合理的维修计划和资源分配。

6、可选地，所述道路土层性能劣化评估模型，满足如下公式：，其中，表示空穴因素劣化影响强度，表示渗水因素劣化影响强度，表示非土层杂质因素劣化影响强度，表示道路标准承载力。

7、可选地，所述搭建道路土层性能劣化评估模型，还包括如下步骤：搭建影响强度修正模型，并利用影响强度修正模型修正所述道路土层性能劣化评估模型。本发明通过搭建影响强度修正模型，修正了道路土层性能劣化评估模型的影响强度，提高了评估的准确性和可靠性。

8、可选地，所述影响强度修正模型，包括如下公式：，其中，表示影响强度修正因子，表示面积计算误差影响经验因子，表示建模理论边界和实际图形边界互相围成的第i块图形的面积，表示实际图形边界所围成的所有图形的总面积。

9、可选地，修正后的道路土层性能劣化评估模型满足如下公式：，其中，表示空穴因素劣化影响强度，表示渗水因素劣化影响强度，表示非土层杂质因素劣化影响强度，表示道路标准承载力，表示影响强度修正因子。

10、第二方面，为更好执行上述道路土层性能劣化评估方法，本发明还提供了一种道路土层性能劣化评估系统，所述道路土层性能劣化评估系统包括一个或多个处理器；一个或多个输入设备，一个或多个输出设备和存储器，所述处理器、所述输入设备、所述输出设备和所述存储器通过总线连接，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行本发明第一方面所提供的道路土层性能劣化评估方法。本发明所提供的道路土层性能劣化评估系统，结构紧凑，性能稳定，能够高效且准确地实施道路土层性能劣化评估方法。

技术特征：

1.一种道路土层性能劣化评估方法，其特征在于，所述道路土层性能劣化评估方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的道路土层性能劣化评估方法，其特征在于，所述获取所述待分析道路的状态信息，包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的道路土层性能劣化评估方法，其特征在于，所述道路土层性能劣化因素包括空穴影响因素、渗水影响因素和非土层杂质影响因素。

4.根据权利要求3所述的道路土层性能劣化评估方法，其特征在于，所述搭建道路土层性能劣化影响模型，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的道路土层性能劣化评估方法，其特征在于，所述结合所述道路土层性能劣化影响模型和所述道路土层性能劣化因素，评估所述待分析道路的道路土层性能劣化程度，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的道路土层性能劣化评估方法，其特征在于，所述道路土层性能劣化评估模型，满足如下公式：，其中，表示空穴因素劣化影响强度，表示渗水因素劣化影响强度，表示非土层杂质因素劣化影响强度，表示道路标准承载力。

7.根据权利要求5所述的道路土层性能劣化评估方法，其特征在于，所述搭建道路土层性能劣化评估模型，还包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的道路土层性能劣化评估方法，其特征在于，所述影响强度修正模型，包括如下公式：，其中，表示影响强度修正因子，表示面积计算误差影响经验因子，表示建模理论边界和实际图形边界互相围成的第i块图形的面积，表示实际图形边界所围成的所有图形的总面积。

9.根据权利要求7所述的道路土层性能劣化评估方法，其特征在于，修正后的道路土层性能劣化评估模型满足如下公式：，其中，表示空穴因素劣化影响强度，表示渗水因素劣化影响强度，表示非土层杂质因素劣化影响强度，表示道路标准承载力，表示影响强度修正因子。

10.一种道路土层性能劣化评估系统，其特征在于，所述道路土层性能劣化评估系统包括一个或多个处理器；一个或多个输入设备，一个或多个输出设备和存储器，所述处理器、所述输入设备、所述输出设备和所述存储器通过总线连接，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行权利要求1-9任一所述的道路土层性能劣化评估方法。

技术总结
本发明涉及交通运输技术领域，具体涉及一种道路土层性能劣化评估方法及系统。其中，本发明所提供的道路土层性能劣化评估方法，包括如下步骤：确定待分析道路，并获取所述待分析道路的状态信息；根据所述状态信息，判断所述待分析道路的道路土层性能劣化因素；搭建道路土层性能劣化影响模型；结合所述道路土层性能劣化影响模型和所述道路土层性能劣化因素，评估所述待分析道路的道路土层性能劣化程度。本发明方法能够根据实时获取的状态信息进行评估，及时反映道路土层性能劣化情况，并提供准确的评估结果，有助于采取及时的维修和管理措施，提高道路的安全性和可靠性。

技术研发人员：冯笑凡,唐煜,彭璐,周斌,刘璐,刘宜锬
受保护的技术使用者：交通运输部公路科学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13