【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于基坑工程，尤其涉及一种考虑孔压变化的支护结构侧向压力计算及影响评价方法。
技术介绍
1、随着地下空间的迅速发展，跨海隧道、跨海大桥、大型码头和游轮母港等重大工程的实施使得基坑工程不仅数量增多，而且向更大、更深的方向发展。另一方面由于国民经济及旅游业的迅猛发展带来的在海边、水边新建度假区、酒店等项目不断出现，需要充分利用和开发地下空间，临近江边或者海边的基坑也相应大量出现。这类基坑往往与水接触或者与水域距离较近，水文地质条件复杂，受潮汐泥沙、波浪等频繁作用，水源补给充足，动水渗流作用对深大基坑的影响更加显著。
2、目前相关规范及文献材料体系的基坑支护结构受力计算中仅考虑了侧向水土压力，而并未考虑水位波动或者波浪荷载作用下土体孔隙水压力变化对于基坑支护结构的附加作用的影响，而在水位变化大或者直接受到波浪荷载作用的基坑附加荷载的影响不可忽视，因此如何判断水位波动或者波浪荷载作用下土体孔隙水压力变化是否对基坑支护机构存在影响，以及如何准确的计算土体孔隙水压力变化作用下基坑支护结构荷载对于临江滨海基坑安全控制具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考虑孔压变化的支护结构侧向压力计算及影响评价方法。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种考虑孔压变化的支护结构侧向压力计算方法，包括以下步骤：
4、以海床表面上的一点为原点，朝向基坑的方向为x轴正方向，垂直向上的方向为z
5、计算在波浪荷载作用下支护结构主动侧上任一点的侧向压力σt1(z)和支护结构被动侧上任一点的侧向压力σt2(z)，其中，计算公式如下：
6、
7、
8、
9、
10、式中，γ0为海床土体盖层的天然重度，γ0sat为海床土体盖层的饱和重度，γ为海床土体的天然重度，γsat为海床土体的饱和重度，为波数，ω为波浪角频率，z为计算点的位置，h3为支护结构顶端与海床表面之间的距离，b为支护结构底部到计算海床土层底部的厚度；
11、基于公式(1)至公式(3)，沿深度方向进行积分，得到在波浪荷载作用下支护结构主动侧侧向压力ea，t，并基于公式(4)，沿深度方向进行积分，得到在波浪荷载作用下支护结构被动侧侧向压力ep，t：
12、ea，t＝∑σt1(z)*h (5)
13、ep,t＝∑σt2(z)*h (6)
14、式中，h为计算点厚度。
15、本专利技术还提出了一种考虑孔压变化的支护结构侧向压力影响评价方法，包括以下步骤：
16、采用上述的考虑孔压变化的支护结构侧向压力计算方法，计算在波浪荷载作用下支护结构主动侧侧向压力和支护结构被动侧侧向压力；
17、基于支护结构主动侧侧向压力和支护结构被动侧侧向压力，计算表征波浪荷载对基坑的支护结构压力影响的第一评价指标，并计算支护结构主动侧侧向压力与支护结构主动侧侧向压力之差的变化幅值与波浪荷载作用前的土压力差值之比，得到第一比值，第一评价指标包括相对主动土压力和相对被动土压力，相对主动土压力为波浪荷载作用前后的支护结构主动侧侧向压力的变化幅值与波浪荷载作用前的支护结构主动侧侧向压力的比值，相对被动土压力为波浪荷载作用前后的支护结构被动侧侧向压力的变化幅值与波浪荷载作用前的支护结构被动侧侧向压力的比值；
18、确定基坑理论模型的边界条件；
19、基于边界条件，计算表征波浪荷载对土体超孔压变化影响的第二评价指标，第二评价指标包括第二比值，第二比值为计算点处的总孔隙水压力变化幅值与波浪水压变化幅值之比；
20、判断第一评价指标和第二评价指标是否均小于预设的第一阈值，以及判断第一比值是否小于预设的第二阈值；
21、若是，则波浪荷载对支护结构压力没有影响，若否，则波浪荷载对基坑支护结构压力有影响。
22、进一步地，确定基坑理论模型的边界条件的步骤包括：
23、(1)确定底部边界条件，当海床深度为有限深度，理论模型底部为不透水边界，满足：
24、
25、式中，z为海床面以下的位置深度，pt(z)为t时刻的总孔隙水压力；
26、(2)确定右侧边界条件，右侧边界为基坑中心对称轴，假设为不透水边界，满足：
27、
28、式中，pt(z)为t时刻因波浪作用而引起的总孔隙水压力；
29、(3)确定左侧边界条件，当计算点在海床土体中时，满足公式(9)，当计算点在水中时，满足公式(10)：
30、
31、
32、式中，γw为水的重度，h为波浪高度，为波数，ω为波浪角频率，d为静水位深度，k为土体渗透系数，z为基坑底部；
33、(4)确定基坑底面边界条件，假定水位在基坑底面，满足：
34、pct(z)＝0 (11)
35、式中，pct(z)为t时刻的超孔隙水压力；
36、(5)确定止水帷幕边界条件，假设止水帷幕不透水，满足：
37、
38、(6)确定海床表面边界条件，地下波动水位以孔压的方式直接施加在z＝d的土层水平面上，满足：
39、
40、式中，pct(z)为海床面上任意点t时刻的超孔隙水压力；
41、施加在海床土体表层的波浪压力为：
42、
43、式中，pb为作用在海床土体表面波浪压力的最大值。
44、进一步地，基于边界条件，计算表征波浪荷载对土体超孔压变化影响的第二评价指标的步骤包括：
45、若计算点在海床面以下，则采用公式(15)计算第二评价指标，若计算点在海床面以上，则采用公式(16)计算第二评价指标：
46、
47、
48、式中，pt，max(z)为边界条件中总孔隙水压力的最大值，为边界条件中所有总孔隙水压力的平均值，γw为水的重度。
49、进一步地，基于支护结构主动侧侧向压力和支护结构被动侧侧向压力，计算表征波浪荷载对基坑的支护结构压力影响的第一评价指标的步骤包括：
50、根据以下公式计算相对主动土压力δea和相对被动土压力δep：
51、
52、
53、式中，△ea为波浪荷载作用前后的支护结构主动侧侧向压力的变化幅值，ea，tmax为波浪荷载作用后支护结构主动侧侧向压力的最大值，ea，tmin为波浪荷载作用后支护结构主动侧侧向压力的最小值，ea,0为波浪荷载作用前支护结构主动侧侧向压力，△ep为波浪荷载作用前后的支护结构被动侧侧向压力的变化幅值，ep，tmax波浪荷载作用后支护结构被动侧侧向压力的最大值，ep，tmin波浪荷载作用后支护结构被动侧侧向压力的最小值，ep，0为波浪荷载作用前支护结构被动侧侧向压力。
【技术保护点】
1.一种考虑孔压变化的支护结构侧向压力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种考虑孔压变化的支护结构侧向压力影响评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的基坑支护结构侧向压力计算方法，其特征在于，所述确定基坑理论模型的边界条件的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的基坑支护结构侧向压力计算方法，其特征在于，所述基于边界条件，计算表征波浪荷载对土体超孔压变化影响的第二评价指标的步骤包括：
5.根据权利要求2所述的基坑支护结构侧向压力计算方法，其特征在于，所述基于支护结构主动侧侧向压力和支护结构被动侧侧向压力，计算表征波浪荷载对基坑的支护结构压力影响的第一评价指标的步骤包括：
6.根据权利要求2所述的基坑支护结构侧向压力计算方法，其特征在于，所述计算支护结构主动侧侧向压力与支护结构被动侧侧向压力之差的变化幅值与波浪荷载作用前的土压力差值之比，得到第一比值的步骤包括：
7.根据权利要求2所述的基坑支护结构侧向压力计算方法，其特征在于，预设的第一阈值为10％，预设的第二阈值为5％。
【技术特征摘要】
1.一种考虑孔压变化的支护结构侧向压力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种考虑孔压变化的支护结构侧向压力影响评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的基坑支护结构侧向压力计算方法，其特征在于，所述确定基坑理论模型的边界条件的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的基坑支护结构侧向压力计算方法，其特征在于，所述基于边界条件，计算表征波浪荷载对土体超孔压变化影响的第二评价指标的步骤包括：
5.根据权利要求2所述的基坑支...
【专利技术属性】
技术研发人员：武坤鹏，罗俊兴，朱明星，毛凤山，刘志军，王婧，
申请(专利权)人：中交四航工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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