考虑邻接地下工程中隔土宽度的有限土体土压力获取方法技术

一种考虑邻接地下工程中隔土宽度的有限土体土压力获取方法，包括以下步骤：确定基坑设计参数、荷载参数、岩土体的物理力学参数；确定初始的滑裂面倾角；获取土体的重力做功功率、地面载荷做功功率、耗散能损失做功功率以及压力做功功率；建立能耗平衡的关系式，获取土压力合力值和临界破坏角；获取临界深度，得到沿深度的土压力分布情况。本发明专利技术的考虑邻接地下工程中隔土宽度的有限土体土压力获取方法，有利于提前对邻接地下工程中隔土两侧基坑开挖安全性的评价和预测，并对内支撑的设计提供依据。供依据。供依据。

Method for obtaining finite earth pressure considering the width of diaphragm in adjacent underground engineering

【技术实现步骤摘要】
考虑邻接地下工程中隔土宽度的有限土体土压力获取方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程
，尤其涉及一种有限土体的土压力获取方法。

技术介绍

[0002]一般基坑的开挖对场地条件的要求较高，需要基坑附近没有其他建筑物的存在。当受到周边密集建筑和环境的影响时，基坑土体的变形和挤压受到限制，采用规范算法计算土体的主被动土压力是不安全的。传统方法在处理土体压力及稳定性时，采用了朗肯土压力或者库伦土压力的理论，假定的滑裂面从基坑底部沿直线延伸到地表，因此，对于周边地表范围不足的情况，该假设是无法满足的。特别是对于邻接地下工程中设立有中隔土的两侧基坑同时开挖的情况，邻接工程夹层的宽度限制了土体主动土压力起效的范围，降低了土体被动抵抗内支撑预应力作用的能力。
[0003]为了保证带有中隔土的邻接基坑开挖的安全性和内支撑及预应力设计的合理，研究一种适用于有限中隔土宽度的土压力获取方法，解决邻接地下工程中隔土两侧基坑土压力计算的难题是邻接地下工程施工和建设的前提。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种考虑邻接地下工程中隔土宽度的有限土体土压力获取方法，采用极限分析构建带有中隔土的土压力破坏模式，基于能量守恒和虚功原理，较为简单且有效的预测带中隔土的土压力获取方法，考虑了中隔土宽度对土体破坏模式和土压力数值的影响。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供的考虑邻接地下工程中隔土宽度的有限土体土压力获取方法，包括以下步骤：
[0006]确定基坑设计参数、荷载参数、岩土体的物理力学参数；
[0007]确定初始的滑裂面倾角；
[0008]获取土体的重力做功功率、地面载荷做功功率、耗散能损失做功功率以及压力做功功率；
[0009]建立能耗平衡的关系式，获取土压力合力值和临界破坏角；
[0010]获取临界深度，得到沿深度的土压力分布情况。
[0011]进一步的，所述基坑设计参数，包括，中隔土的宽度和基坑深度；所述地表荷载参数，为地面材料和车辆引起的超载情况；所述岩土体的物理力学参数，包括，土体的平均重度、粘聚力和内摩擦角。
[0012]进一步的，所述确定初始的滑裂面倾角的步骤，还包括，将所述滑裂面倾角初始计算取值确定为45
°
，在主动情况下，所述滑裂面倾角在45
°‑
90
°
变化；在被动情况下，所述滑裂面倾角在0
°‑
45
°
变化。
[0013]进一步的，所述获取土体的重力做功功率的步骤，还包括，
[0014]主动情况下：
[0015][0016]被动情况下：
[0017][0018]其中，W
G
为土体的重力做功功率，γ为土体的平均重度，S为中隔土的宽度，H为基坑深度，v为土体滑裂体重量的沿虚速度，θ为滑裂面倾角，为内摩擦角。
[0019]进一步的，所述获取地面载荷做功功率的步骤，还包括，
[0020]主动情况下：
[0021][0022]其中，W
Q
为地面载荷功率，q为地面材料和车辆引起的超载情况，S为中隔土的宽度，v为中隔土地面堆载在土体失效滑裂时的沿虚速度，θ为滑裂面倾角，为内摩擦角；
[0023]被动情况下：
[0024]W
Q
＝0。
[0025]进一步的，所述获取耗散能损失做功功率的步骤，还包括，
[0026][0027]其中，N为耗散能损失做功功率，S为中隔土的宽度，θ为滑裂面倾角，为内摩擦角，c为粘聚力，v为中隔土地面堆载在土体失效滑裂时的沿虚速度，H为基坑深度。
[0028]进一步的，所述获取压力做功功率的步骤，还包括，
[0029]主动情况下，获取土压力做功功率W
Ea
：
[0030][0031]被动情况下，获取土压力做功功率W
Ep
：
[0032][0033]其中，v为中隔土地面堆载在土体失效滑裂时的沿虚速度，θ为滑裂面倾角，为内摩擦角。
[0034]进一步的，所述建立能耗平衡的关系式的步骤，还包括，
[0035]主动情况下，能耗平衡的关系式为：
[0036]W
G
+W
Q
+W
Ea
‑
N＝0；
[0037]被动情况下，能耗平衡的关系式为：
[0038]W
G
+W
Q
+W
Ep
‑
N＝0；
[0039]其中，W
G
为土体的重力做功功率，W
Q
为地面载荷功率，W
Ea
为主动情况下土压力做功功率，W
Ep
为被动情况下土压力做功功率，N为耗散能损失做功功率。
[0040]进一步的，所述获取土压力合力值的步骤，还包括，
[0041]主动情况下，土压力合力值E
a
的计算公式如下：
[0042][0043]被动情况下，土压力合力值E
p
的计算公式如下：
[0044][0045]其中，γ为土体的平均重度，S为中隔土的宽度，H为基坑深度，θ滑裂面倾角，为内摩擦角，c为粘聚力。
[0046]进一步的，所述获取临界破坏角的步骤，还包括，
[0047]逐渐增加滑裂面倾角，计算土压力合力值，将土压力合力值的最大值作为主动情况下临界破坏角；
[0048]逐渐减小滑裂面倾角，计算土压力合力值，将土压力合力值的最小值作为被动情况下临界破坏角。
[0049]进一步的，所述获取临界深度的步骤，还包括，
[0050]主动情况下，临界深度H
cr,1
的计算公式如下：
[0051][0052]其中，S为中隔土的宽度，θ
cr,a
为主动情况下临界破坏角；
[0053]被动情况下，临界深度H
cr,2
的计算公式如下：
[0054]其中，S为中隔土的宽度，θ
cr,p
为被动情况下临界破坏角。
[0055]进一步的，所述得到沿深度的土压力分布情况的步骤，还包括，
[0056]在基坑深度小于被动情况下的临界深度时，
[0057]主动情况下，沿深度的土压力分布e
a
为：
[0058][0059]被动情况下，沿深度的土压力分布e
p
为：
[0060][0061]其中，γ为土体的平均重度，H为基坑深度，h为计算点的深度，q为地面材料和车辆引起的超载情况，θ为滑裂面倾角，为内摩擦角，c为粘聚力，S为中隔土的宽度，θ
cr,a
为主动情况下临界破坏角,θ
cr,p
为被动情况下临界破坏角。
[0062]进一步的，所述得到沿深度的土压力分布情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑邻接地下工程中隔土宽度的有限土体土压力获取方法，包括以下步骤：确定基坑设计参数、荷载参数、岩土体的物理力学参数；确定初始的滑裂面倾角；获取土体的重力做功功率、地面载荷做功功率、耗散能损失做功功率以及压力做功功率；建立能耗平衡的关系式，获取土压力合力值和临界破坏角；获取临界深度，得到沿深度的土压力分布情况。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基坑设计参数，包括，中隔土的宽度和基坑深度；所述地表荷载参数，为地面材料和车辆引起的超载情况；所述岩土体的物理力学参数，包括，土体的平均重度、粘聚力和内摩擦角。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定初始的滑裂面倾角的步骤，还包括，将所述滑裂面倾角初始计算取值确定为45
°
，在主动情况下，所述滑裂面倾角在45
°‑
90
°
变化；在被动情况下，所述滑裂面倾角在0
°‑
45
°
变化。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取土体的重力做功功率的步骤，还包括，主动情况下：被动情况下：其中，W
G
为土体的重力做功功率，γ为土体的平均重度，S为中隔土的宽度，H为基坑深度，v为土体滑裂体重量的沿虚速度，θ为滑裂面倾角，为内摩擦角。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取地面载荷做功功率的步骤，还包括，主动情况下：其中，W
Q
为地面载荷功率，q为地面材料和车辆引起的超载情况，S为中隔土的宽度，v为中隔土地面堆载在土体失效滑裂时的沿虚速度，θ为滑裂面倾角，为内摩擦角；被动情况下：W
Q
＝0。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取耗散能损失做功功率的步骤，还包括，
其中，N为耗散能损失做功功率，S为中隔土的宽度，θ为滑裂面倾角，为内摩擦角，c为粘聚力，v为中隔土地面堆载在土体失效滑裂时的沿虚速度，H为基坑深度。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取压力做功功率的步骤，还包括，主动情况下，获取土压力做功功率W
Ea
：被动情况下，获取土压力做功功率W
Ep
：其中，v为中隔土地面堆载在土体失效滑裂时的沿虚速度，θ为滑裂面倾角，为内摩擦角。8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述建立能耗平衡的关系式的步骤，还包括，主动情况下，能耗平衡的关系式为：W
G
+W
Q
+W
Ea
‑
N＝0；被动情况下，能耗平衡的关系式为：W
G
+W
Q
+W
Ep
‑
N＝0；其中，W
G
为土体的重力做功功率，W
Q
为地面载荷功率，W
Ea
为主动情况下土压力做功功率，W
Ep
为被动情况下土压力做功功率，N为耗散能损失做功功率。9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取土压力合力值的步骤，还包括，主动情况下，土压力合力值E
a
的计算公式如下：被动情况下，土压力合力值E
p
的计算公式如下：其中，γ为土体的平均重度，S...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翾，王华牢，曲宏福，付金，冯春蕾，李雪峰，吴圣智，
申请(专利权)人：中交一公局第四工程有限公司山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：