上海民航新时代机场设计研究院有限公司张甲峰获国家专利权
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龙图腾网获悉上海民航新时代机场设计研究院有限公司申请的专利一种机场高填方土体降雨渗流场分析方法和系统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:CN121212025B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-10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:202511748768.1,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种机场高填方土体降雨渗流场分析方法和系统是由张甲峰;李军世设计研发完成,并于2025-11-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种机场高填方土体降雨渗流场分析方法和系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种机场高填方土体降雨渗流场分析方法和系统,方法包括:选取高填方区域内支沟两侧的一级边坡剖面并结合地基勘察设计资料对其工程结构进行简化假定;对研究区域进行功能分区,通过仿真软件对各功能分区进行结构化网格划分;基于非饱和土壤水流动理论,选取用于描述土水特征曲线和渗透系数关系的数学模型,输入填方土体的物理力学参数,同时设置渗流模型的边界条件,完成渗流模型的构建;设计至少两种典型降雨工况;开展饱和‑非饱和渗流模拟,记录不同工况下孔隙水压力、暂态饱和区的动态变化数据;对模拟结果开展多维度定量分析,总结降雨参数与渗流场的关联规律。保障了机场工程安全运营。
本发明授权一种机场高填方土体降雨渗流场分析方法和系统在权利要求书中公布了:1.一种机场高填方土体降雨渗流场分析分析方法,其特征在于,包括: S1.选取高填方区域内支沟两侧的一级边坡剖面并结合地基勘察设计资料对其工程结构进行简化假定,完成数值建模前的剖面选取与模型概化; S2.依据工程实际坡比对研究区域进行功能分区,采用仿真软件对各功能分区进行结构化网格划分; S3.基于非饱和土壤水流动理论,选取用于描述土水特征曲线和渗透系数关系的数学模型,输入填方土体的物理力学参数,同时设置渗流模型的边界条件,完成渗流模型的构建; S4.设计至少两种典型降雨工况;将工况参数输入岩土工程数值模拟软件的渗流分析模块,开展饱和-非饱和渗流模拟,记录不同工况下孔隙水压力、暂态饱和区的动态变化数据; S5.对模拟结果开展多维度定量分析,监测包括暂态饱和区与孔隙水压力在内的渗流指标及关键区域变化,总结降雨参数与渗流场的关联规律,为高填方工程排水设计、边坡稳定性评估及防护优化提供量化依据; 所述S1中模型概化的具体方法为; 结合地基勘察设计资料,对高填方区域内支沟两侧一级边坡的工程结构进行简化假定,具体包括: 挖除表层工程性能较差的杂填土、耕植土及粉质粘土,对建基面进行强夯、密实及整平处理; 研究区数值建模时不设置马道,采用整体坡比,其中公路区坡比按不超过1:1.75设定,飞行区坡比按不超过1:2设定; 将边坡顶部由道槽中线至放坡线不低于1.5%的实际坡比按水平状态处理; 所述S2中采用仿真软件对各功能分区进行结构化网格划分的具体过程为: 基于完成的模型概化结果,明确研究区域包括道槽区、公路区、土面区及原始基岩区在内的功能分区,采用仿真软件选取四边形与三角形单元组合的非结构化网格模式,对各功能分区进行系统性网格划分; 针对包括道槽区与公路区在内的渗流变化关键区域加密网格密度,对包括原始基岩区在内的渗流影响小的区域基于设计要求调整网格尺寸,确保网格划分既满足数值计算精度要求的同时又匹配工程实际地形地貌及各功能区的空间布局特征; 所述S4中饱和-非饱和渗流模拟的具体过程为: 渗流控制方程采用非饱和渗流控制方程描述水在填方体中的运动,数学表达式为: 式中,为体积含水量;为时间;为非饱和渗透系数,由Mualem-VanGenuchten模型确定;为基质吸力;为位置高程;为总水头;该方程体现了“体积含水量随时间的变化率等于渗流通量的散度”的瞬态渗流规律,是饱和-非饱和渗流模拟的核心控制方程; 将初始条件中所建立的初始孔隙水压力分布代入控制方程,得到初始时刻的体积含水量及渗流场分布; 同时施加边界条件:结合设定的边界条件,底部与两侧、顶面及边坡面或,将其转化为控制方程的边界约束,分别为: 不透水边界:; 流量入渗边界:; 定水头边界:; 再采用SEEPW模块的有限元法对控制方程进行离散求解,时间离散采用隐式差分格式,数学上表现为对时间项采用向后差分: 其中,分别为时刻时土体的体积含水量,表示时间步长;为时刻时土体的非饱和渗透系数;为时刻时土体的基质吸力;为散度算子;为总水头的梯度算子,反映总水头在空间上的变化率; 通过迭代计算得到不同时刻的孔隙水压力、体积含水量及渗流通量分布,完成饱和-非饱和渗流的瞬态模拟过程。
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