一种适用于窄河道悬臂式护岸的抗隆起稳定分析方法技术

本发明专利技术公开了岩土工程技术领域一种适用于窄河道悬臂式护岸的抗隆起稳定分析方法，根据河道宽度、支挡结构嵌固深度、滑动土体的内摩擦角，采用三个公式判断隆起失稳模式；根据确定的河道隆起失稳模式，选择四个公式中对应一个的计算抗隆起稳定安全系数；本发明专利技术的方法通过事先判断隆起失稳模式再求解抗隆起稳定安全系数，提高了计算结果的准确度。提高了计算结果的准确度。提高了计算结果的准确度。

An anti uplift stability analysis method for cantilever revetment in narrow channel

【技术实现步骤摘要】
一种适用于窄河道悬臂式护岸的抗隆起稳定分析方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程
，具体为一种适用于窄河道悬臂式护岸的抗隆起稳定分析方法。

技术介绍

[0002]城市内河由于其两岸常常涉及无法拆除的房屋、道路、管线等土木工程设施，选择采用悬臂式护岸，如板桩护岸、排桩护岸等。
[0003]抗隆起稳定验算是基坑设计的一项重要内容。目前，《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120提供了两种抗隆起稳定计算方法：基于地基承载力的Prandtl公式和基于圆弧滑动面的“汪
‑
夏”法。
[0004]将现行基坑抗隆起计算方法应用于城市内河护岸中，应结合城市内河实际情况特点进行改进。南方城市河网密布，城市内河的河道通常较窄。以福州城区为例，80％以上(按长度计)的河道蓝线宽度在16m以内，大部分河道蓝线宽度在10m至12m之间。然而，现行基坑抗隆起计算方法没有考虑基坑平面尺寸的影响，因此无法适用于窄河道抗隆起分析。
[0005]窄河道的抗隆起稳定与窄基坑(如地铁基坑)相似。目前，国内外已经提出了窄基坑抗隆起稳定分析方法。但这些方法大多是在圆弧滑动面破坏模式(即“汪
‑
夏”法)的基础上改进的。采用圆弧滑动模式的需预先假定圆弧段的圆心。对地铁深基坑，圆心一般假定位于支挡结构与最下一道支撑的交点。城市内河河深较浅，且不适合设置内支撑。因此，基于圆弧滑动破坏模式的抗隆起稳定分析难以确定原因位置。
[0006]基于此，本专利技术设计了一种适用于窄河道悬臂式护岸的抗隆起稳定分析方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种适用于窄河道悬臂式护岸的抗隆起稳定分析方法，以解决上述
技术介绍
中提出的基于圆弧滑动破坏模式的抗隆起稳定分析难以确定原因位置的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：步骤一：根据河道宽度、支挡结构嵌固深度、滑动土体的内摩擦角判断隆起失稳模式：
[0009]①
当河道宽度与支挡结构嵌固深度的比值满足式(1)时，判断为隆起失稳模式一，如图1所示。此时，河底隆起滑裂面未延伸至对岸支挡结构，河道外隆起滑裂面与地面的夹角为河底的隆起滑裂面与水平面的夹角为
[0010][0011]②
当河道宽度与支挡结构嵌固深度的比值满足式(2)时，判断为隆起失稳模式二，如图2所示。此时，隆起滑裂面到达对岸支挡结构，河道外隆起滑裂面与地面的夹角仍保持
但河底的滑裂面与水平面夹角逐渐增大，处于和之间。
[0012][0013]③
当河道宽度与支挡结构嵌固深度的比值满足式(3)时，判断为隆起失稳模式三，如图3所示。此时，河道外面的隆起滑裂面与地面的夹角仍保持不变，河底的隆起滑裂面与水平面夹角为河底土体从近似三角形破坏模式逐渐向梯形破坏模式转变。
[0014][0015]式(1)、式(2)、式(3)中，L为支挡结构嵌固深度；B为河道宽度；为滑动土体内摩擦角。
[0016]上述三种隆起破坏模式的共同之处在于，滑动土体分为I区、II区、III区，I区的滑动线为直线，与水平面的夹角为II区的滑动线为对数螺线，与I区、III区的直线相切。
[0017](2)三种隆起破坏模式的不同之处在于：
[0018]①
隆起破坏模式一：滑动基准面位于河底，滑动土体III区与水平面的夹角为
[0019]②
隆起破坏模式二：滑动基准面位于河底，滑动土体III区与水平面的夹角为ψ，ψ在和之间。
[0020]③
隆起破坏模式三：滑动基准面位距河底以下(L
‑
h)位置，滑动土体III区与水平面的夹角为
[0021]步骤二：根据步骤一确定河道隆起失稳模式，按照式(4)计算抗隆起稳定安全系数：
[0022][0023]①
当河道判断为隆起失稳模式一时，式(4)中：
[0024][0025]②
当河道判断为隆起失稳模式二时，式(4)中：
[0026][0027]③
当河道判断为隆起失稳模式三时，式(4)中：
[0028][0029]式(4)、式(5)、式(6)、式(7)中，H为河道深度；q
k
为地面超载；γ、c为滑动土体的重度和粘聚力，N
c
、N
q
为承载力系数。
[0030]具体推导过程如下：
[0031]取II区滑动土体(不考虑其自重)，应用力系平衡方法，推导抗隆起稳定安全系数。
[0032]①
破坏模式一的II区滑动土体力系如图4所示：
[0033]对O点取距，
[0034][0035][0036][0037][0038]根据力系平衡方程，可以得到，
[0039]q
f
＝cN
c
[0040][0041]②
破坏模式二的II区滑动土体力系如图5所示：
[0042]根据土的应力状态和强度理论，第III区破裂面上的应力可表示为
[0043]σ＝σ
CD sin2ψ
[0044]τ＝σ
CD sinψcosψ
[0045]满足
[0046][0047]因此，
[0048][0049]对O点取距，
[0050][0051][0052][0053][0054]根据力系平衡方程，可以得到，
[0055][0056]③
破坏模式三的II区滑动土体力系如图6所示：
[0057]根据土的应力状态和强度理论，III区破裂面上的应力可表示为
[0058][0059][0060]因此，
[0061][0062]根据力系平衡方程，其中
[0063][0064][0065][0066][0067][0068]根据力系平衡，可以得到
[0069]q
f
＝γ(L
‑
h)N
q
+cN
c
[0070][0071][0072]此时，安全系数K
b
为：
[0073][0074]现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种河道抗隆起稳定分析方法，填补了国内外的空白；基于数值分析结果确定的隆起失稳模式更加符合实际情况，提高了抗隆起稳定安全系数的准确度。采用本专利技术确定的支挡结构嵌入深度比套用《建筑基坑支护技术规程》的小，减少不必要的浪费。
附图说明
[0075]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0076]图1为本专利技术隆起破坏模式一；
[0077]图2为本专利技术隆起破坏模式二；
[0078]图3为本专利技术隆起破坏模式三；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于窄河道悬臂式护岸的抗隆起稳定分析方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：根据河道宽度、支挡结构嵌固深度、滑动土体的内摩擦角判断隆起失稳模式：
①
当河道宽度与支挡结构嵌固深度的比值满足式(1)时，判断为隆起失稳模式一：河底隆起滑裂面未延伸至对岸支挡结构，河道外隆起滑裂面与地面的夹角为河底的隆起滑裂面与水平面的夹角为的隆起滑裂面与水平面的夹角为
②
当河道宽度与支挡结构嵌固深度的比值满足式(2)时，判断为隆起失稳模式二：隆起滑裂面到达对岸支挡结构，河道外隆起滑裂面与地面的夹角仍保持但河底的滑裂面与水平面夹角逐渐增大，处于和之间；
③
当河道宽度与支挡结构嵌固深度的比值满足式(3)时，判断为隆起失稳模式三：河道外面的隆起滑裂面与地面的夹角仍保持不变，河底的隆起滑裂面与水平面夹角为河底土体从近似三角形破坏模式逐渐向梯形破坏模式转变；式(1)、式(2)、式(3)中，L为支挡结构嵌固深度；B为河道宽度；为滑动土体内摩擦角；步骤二：根据步骤一确定河道隆起失稳模式，按照式(4)计算抗隆起稳定安全系数：
①
当河道判断为...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅大宝，夏昌，简文彬，邓永锋，黄志辉，吴诗铭，
申请(专利权)人：福州市规划设计研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：