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龙图腾网获悉中南大学申请的专利一种考虑超径块石的土体静强度参数的预测方法及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：CN120628811B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18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：202511123327.2，技术领域涉及：G01N3/08；该发明授权一种考虑超径块石的土体静强度参数的预测方法及系统是由韩征;华跃凯;丁昊晖;唐和洁;陈志强;刘准;倪雪倩设计研发完成，并于2025-08-12向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种考虑超径块石的土体静强度参数的预测方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种考虑超径块石的土体静强度参数的预测方法及系统。本发明方法结合静三轴试验的物理试验数据和数值模拟的数值试验数据，并利用分形理论对土体材料的级配进行定量表征。采用细颗粒与粗颗粒两部分对堆积体土体强度贡献的叠加形式来呈现堆积体土样静强度参数预测公式。根据各粒度区间的分形维数与堆积体土体的静强度参数试验值的关系来确定堆积体土样静强度参数的预测公式。本发明还提供了一种实现所述考虑超径块石的土体静强度参数的预测方法的系统。本发明方法克服了传统方法无法考虑超径块石对土体静强度预测的影响，提供了可靠的考虑超径块石的土体静强度参数的预测值，从而为工程设计和施工提供更为可靠的力学参数支持。

本发明授权一种考虑超径块石的土体静强度参数的预测方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种考虑超径块石的土体静强度参数的预测方法，其特征在于，包括以下步骤： S1.通过静三轴试验，获取不考虑超径块石的堆积体土样应力应变关系曲线，再根据应力应变关系曲线，测定对应工况下的静强度参数试验值； S2.基于分形理论的颗粒质量-粒径分形模型，获得预设粒度区间的分形维数，再根据得到的预设粒度区间的分形维数与步骤S1得到的静强度参数试验值的关系，得到堆积体土样静强度参数第一预测公式，并基于第一预测公式得到不同最大块石尺寸条件下的堆积体静强度参数数值第一预测值； S3.基于步骤S1得到的应力应变关系曲线，进行数值模拟标定，得到数值模型的细观接触参数；根据细观接触参数，进行数值试验，获得堆积体静强度参数数值第一试验值； S4.将步骤S2得到的所述第一预测值与步骤S3得到的所述第一试验值对比进行判断，若判断不通过，则对步骤S2得到的所述第一预测公式进行修正，否则直接采用所述第一预测公式，得到考虑超径块石的土体静强度参数第二预测公式； S5.通过大型静三轴试验，获取在考虑超径块石的堆积体静强度参数数值第二试验值；基于所述第二预测公式的得到考虑超径块石的堆积体静强度参数数值第二预测值，将其与所述第二试验值对比判断，若判定通过，进入下一步骤，否则对目前的第二预测公式进行修正更新，并重复步骤S5； S6.根据步骤S5得到的所述第二预测公式，完成考虑超径块石的土体静强度参数的预测； 步骤S2具体包括以下步骤： 基于分形理论的颗粒质量-粒径分形模型，拟合步骤S1中静三轴试验中堆积体细颗粒与粗颗粒部分的级配曲线，获得预设粒度区间的分形维数； 再根据得到的预设粒度区间的分形维数与步骤S1得到的静强度参数试验值的关系，得到堆积体土样静强度参数第一预测公式； 基于公式得到不同最大块石尺寸条件下的堆积体静强度参数数值第一预测值； 所述基于分形理论的颗粒质量-粒径分形模型使用以下算式表示： 其中，R为预设颗粒直径；为颗粒直径r小于预设颗粒直径R的颗粒质量；M为颗粒总质量；为最大颗粒尺度；D为分形维数； 所述根据得到的预设粒度区间的分形维数与步骤S1得到的静强度参数试验值的关系，得到堆积体土样静强度参数第一预测公式，使用以下算式表示： 其中，为堆积体的内摩擦角；为细颗粒无标度区间的颗粒分维值；为粗颗粒无标度区间的粒度分维值；为细颗粒无标度区间的颗粒分维值与堆积体土体静强度参数试验值之间的函数关系；为粗颗粒无标度区间的粒度分维值与堆积体土体静强度参数试验值之间的函数关系；和通过步骤S1静三轴试验得到的堆积体土体静强度参数试验值与步骤S2得到的预设粒度区间的分形维数拟合得到； 步骤S3包括以下步骤： 在数值模拟软件中，构建堆积体土样的静三轴试样模型； 基于步骤S1所述应力应变关系曲线，进行数值模拟标定，得到模型的细观接触参数；所述细观接触参数包括有效模量、刚度比、摩擦系数以及抗转动摩擦系数； 根据所述细观接触参数，保证试样模型中块石含量不变，采用等量替换法改变试样中块石的最大尺寸，开展数值试验，获得不同最大块石尺寸条件下的堆积体静强度参数数值第一试验值； 步骤S4包括以下步骤： 对比不同最大块石尺寸条件下，堆积体静强度参数数值第一预测值与堆积体静强度参数数值第一试验值，得到第一误差随含石量变化关系；所述第一误差随含石量变化关系包括线性形式与非线性形式；所述第一误差为堆积体静强度参数数值第一试验值与堆积体静强度参数数值第一预测值的差值；若堆积体静强度参数数值第一预测值与堆积体静强度参数数值第一试验值之间的误差小于等于10%，则直接采用堆积体土样静强度参数第一预测公式作为考虑超径块石的土体静强度参数第二预测公式，否则进行以下步骤： 将堆积体土体划分为细颗粒、粗颗粒和超径块石三部分； 根据所述分形理论的颗粒质量-粒径分形模型拟合堆积体土体所述细颗粒、粗颗粒和超径块石三部分的级配曲线，获得超径块石无标度区间的粒度分维值； 根据第一误差随含石量变化关系，基于超径块石无标度区间的粒度分维值对堆积体土样静强度参数第一预测公式进行修正，得到考虑超径块石的土体静强度参数第二预测公式，使用以下算式表示： 其中，为堆积体的内摩擦角；为细颗粒无标度区间的颗粒分维值；为修正后的粗颗粒无标度区间的粒度分维值；为细颗粒无标度区间的颗粒分维值与堆积体土体静强度参数试验值之间的函数关系；为修正后的粗颗粒无标度区间的粒度分维值与堆积体土体静强度参数试验值之间的函数关系； 引入超径块石无标度区间的粒度分维值，对堆积体土样静强度参数第一预测公式内的粗颗粒无标度区间的粒度分维值进行修正，具体为： 根据第一误差随含石量变化关系，获得粗颗粒无标度区间粒度分维值的修正函数，所述修正函数以超径块石无标度区间的粒度分维值为自变量； 根据粗颗粒无标度区间粒度分维值的修正函数，对堆积体土样静强度参数第一预测公式中的粗颗粒无标度区间的粒度分维值进行修正，使用以下算式表示： 其中，为修正后的粗颗粒无标度区间的粒度分维值；为粗颗粒无标度区间的粒度分维值；为超径块石无标度区间的粒度分维值；为粗颗粒无标度区间粒度分维值的修正函数；通过第一误差随含石量变化规律获得，包括线性形式与非线性形式； 最终得到考虑超径块石的土体静强度参数第二预测公式； 通过大型静三轴试验，获取在考虑超径块石的条件下，不同最大块石尺寸条件下的堆积体静强度参数第二试验值； 基于土体静强度参数第二预测公式的得到考虑超径块石的堆积体静强度参数第二预测值； 将考虑超径块石的堆积体静强度参数数值第二预测值与堆积体静强度参数数值第二试验值对比，得到第二误差随含石量变化关系；若考虑超径块石的堆积体静强度参数数值第二预测值与堆积体静强度参数数值第二试验值之间的误差小于等于10%，进入下一步骤，否则对目前的考虑超径块石的土体静强度参数第二预测公式进行修正更新，并重复步骤S5；所述第二误差随含石量变化关系包括线性形式与非线性形式； 所述对目前的考虑超径块石的土体静强度参数第二预测公式进行修正更新，具体为： 将堆积体土体划分为细颗粒、粗颗粒和超径块石三部分； 根据所述分形理论的颗粒质量-粒径分形模型拟合堆积体土体所述细颗粒、粗颗粒和超径块石三部分的级配曲线，获得超径块石无标度区间的粒度分维值； 根据第二误差随含石量变化关系，基于超径块石无标度区间的粒度分维值对堆积体土样静强度参数第二预测公式中的参数进行修正，作为新的堆积体土样静强度参数第二预测公式。

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