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一种非饱和土基坑挡墙抗倾覆临界嵌固系数的计算方法及其应用技术

技术编号:10506918 阅读:172 留言:0更新日期:2014-10-08 11:04
本发明专利技术公开了一种非饱和土基坑挡墙抗倾覆临界嵌固系数的计算方法及其应用,包括如下步骤:计算高基质吸力下强度非线性的非饱和土平面应变抗剪强度统一解;计算非饱和土主动及被动土压力强度;计算基坑挡墙抗倾覆稳定性的倾覆力矩及抗倾覆力矩;基质吸力沿深度不变及线性变化时,计算抗倾覆临界嵌固深度Dl的三次方程,进而得到非饱和土基坑挡墙的抗倾覆临界嵌固系数。本发明专利技术基于非饱和土的平面应变抗剪强度统一解,考虑非饱和土强度的中间主应力效应和非线性,推导了2种基质吸力分布下基坑刚性挡墙的抗倾覆临界嵌固深度方程,给出了工程应用步骤,并对新提出的抗倾覆临界嵌固系数进行了参数影响特性分析,可为非饱和土基坑支护结构的合理设计和施工提供一定的理论基础。

【技术实现步骤摘要】
一种非饱和土基坑挡墙抗倾覆临界嵌固系数的计算方法及 其应用
本专利技术涉及一种非饱和土基坑挡墙抗倾覆临界嵌固系数的计算方法及其应用
技术介绍
饱和土可以看成是非饱和土的特例,但非饱和土与饱和土在力学特性上存在很大 差别。已有非饱和土的真三轴试验表明:中间主应力对非饱和土的强度具有显著影响。挡 墙的抗倾覆稳定性是现代复杂基坑设计的重要内容之一,因施工时常采用坑外井点降水或 坑内降水等措施,基坑周围的土体大多都处于非饱和状态,然而现有基坑挡墙的抗倾覆稳 定性验算仍是沿用基于Mohr-Coulomb (M-C)强度准则的饱和土理论,没有考虑非饱和特性 和中间主应力对土体强度的影响,更有甚者将工程常规试验方法(不能量测基质吸力)所 获得的非饱和土中基质吸力所引起的不稳定吸附强度当作饱和土的稳定粘聚力,以致基坑 的设计不合理,严重的将会造成工程事故。有关非饱和土基坑挡墙的抗倾覆稳定性研究鲜 有报道,探讨了基质吸力对基坑支护结构内力的影响,提出了考虑基质吸力的水泥搅拌桩 抗滑移和抗倾覆稳定性的验算方法,由极限分析上限定理确定了砂性非饱和土挡墙的张拉 区深度。基坑支护抗倾覆设计的关键是非饱和土挡墙土压力的确定,建立了非饱和膨胀土 的挡墙土压力计算方法,推导了非饱和土挡墙的朗肯土压力公式,讨论了非饱和土挡墙土 压力计算的有效应力法和总应力法,获得了降雨入渗时非饱和土的朗肯土压力公式,研究 了非饱和土刚性挡墙绕墙趾转动时的土压力。以上有关非饱和土挡墙土压力和稳定性的研 究都是基于M-C强度准则的非饱和土抗剪强度公式,没有考虑中间主应力对非饱和土强度 的影响。利用拓展类比方法建立的非饱和土平面应变抗剪强度统一解能合理考虑中间主应 力的影响,同时结合吸力角双曲线模型可以反映非饱和土强度的非线性,具有重要的工程 应用价值。
技术实现思路
为解决上述问题,本专利技术提供了一种非饱和土基坑挡墙抗倾覆临界嵌固系数的计 算方法及其应用。 为实现上述目的,本专利技术采取的技术方案为: -种非饱和土基坑挡墙抗倾覆临界嵌固系数的计算方法,包括如下步骤: S1、计算高基质吸力下强度非线性的非饱和土平面应变抗剪强度统一解; S2、计算非饱和土主动及被动土压力强度; S3、计算基坑挡墙抗倾覆稳定性的倾覆力矩及抗倾覆力矩; S4、基质吸力沿深度不变,计算抗倾覆临界嵌固深度h的三次方程; S5、基质吸力沿深度线性变化,计算挡墙抗倾覆嵌固深度Di的三次方程; S6、计算基坑挡墙抗倾覆临界嵌固系数hD。 本专利技术还提供了上述一种非饱和土基坑挡墙抗倾覆临界嵌固系数的计算方法的 应用。 本专利技术基于非饱和土的平面应变抗剪强度统一解,考虑非饱和土强度的中间主应 力效应和非线性,推导了 2种基质吸力分布下基坑刚性挡墙的抗倾覆临界嵌固深度方程, 给出了工程应用步骤,并对新提出的抗倾覆临界嵌固系数进行了参数影响特性分析,可为 非饱和土基坑支护结构的合理设计和施工提供一定的理论基础。 【附图说明】 图1为本专利技术实施例中基坑刚性挡墙模型示意图。 图2为本专利技术实施例中基质吸力分布示意图。 图3为本专利技术实施例中非饱和土强度非线性的变化示意图。 图4为本专利技术实施例中非饱和土吸力角变化示意图。 图5为本专利技术实施例中抗倾覆临界嵌固系数hD随参数b的变化关系示意图。 图6为本专利技术实施例中参数b = 0、0. 5和1时,抗倾覆临界嵌固系数hD随基质吸 力变化的关系示意图。 图7(a)为本专利技术实施例中较小吸力角本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种非饱和土基坑挡墙抗倾覆临界嵌固系数的计算方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、计算高基质吸力下强度非线性的非饱和土平面应变抗剪强度统一;S2、计算非饱和土主动及被动土压力强度;S3、计算基坑挡墙抗倾覆稳定性的倾覆力矩及抗倾覆力矩;S4、基质吸力沿深度不变,计算抗倾覆临界嵌固深度Dl的三次方程;S5、基质吸力沿深度线性变化,计算挡墙抗倾覆嵌固深度Dl的三次方程;S6、计算基坑挡墙抗倾覆临界嵌固系数hD。

【技术特征摘要】
1. 一种非饱和土基坑挡墙抗倾覆临界嵌固系数的计算方法,其特征在于,包括如下 步骤: 51、 计算高基质吸力下强度非线性的非饱和土平面应变抗剪强度统一; 52、 计算非饱和土主动及被动土压力强度; 53、 计算基坑挡墙抗倾覆稳定性的倾覆力矩及抗倾覆力矩; ...

【专利技术属性】
技术研发人员:张常光赵均海孙珊珊张冬芳朱倩
申请(专利权)人:长安大学
类型:发明
国别省市:陕西;61

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