一種非飽和土基坑擋墻抗傾覆臨界嵌固系數(shù)的計算方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非飽和土基坑擋墻抗傾覆臨界嵌固系數(shù)的計算方法及其應(yīng)用，包括如下步驟：計算高基質(zhì)吸力下強度非線性的非飽和土平面應(yīng)變抗剪強度統(tǒng)一解；計算非飽和土主動及被動土壓力強度；計算基坑擋墻抗傾覆穩(wěn)定性的傾覆力矩及抗傾覆力矩；基質(zhì)吸力沿深度不變及線性變化時，計算抗傾覆臨界嵌固深度Dl的三次方程，進而得到非飽和土基坑擋墻的抗傾覆臨界嵌固系數(shù)。本發(fā)明基于非飽和土的平面應(yīng)變抗剪強度統(tǒng)一解，考慮非飽和土強度的中間主應(yīng)力效應(yīng)和非線性，推導(dǎo)了2種基質(zhì)吸力分布下基坑剛性擋墻的抗傾覆臨界嵌固深度方程，給出了工程應(yīng)用步驟，并對新提出的抗傾覆臨界嵌固系數(shù)進行了參數(shù)影響特性分析，可為非飽和土基坑支護結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計和施工提供一定的理論基礎(chǔ)。
【專利說明】一種非飽和土基坑擋墻抗傾覆臨界嵌固系數(shù)的計算方法及 其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種非飽和土基坑擋墻抗傾覆臨界嵌固系數(shù)的計算方法及其應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 飽和土可以看成是非飽和土的特例，但非飽和土與飽和土在力學(xué)特性上存在很大 差別。已有非飽和土的真三軸試驗表明：中間主應(yīng)力對非飽和土的強度具有顯著影響。擋 墻的抗傾覆穩(wěn)定性是現(xiàn)代復(fù)雜基坑設(shè)計的重要內(nèi)容之一，因施工時常采用坑外井點降水或 坑內(nèi)降水等措施，基坑周圍的土體大多都處于非飽和狀態(tài)，然而現(xiàn)有基坑擋墻的抗傾覆穩(wěn) 定性驗算仍是沿用基于Mohr-Coulomb (M-C)強度準(zhǔn)則的飽和土理論，沒有考慮非飽和特性 和中間主應(yīng)力對土體強度的影響，更有甚者將工程常規(guī)試驗方法（不能量測基質(zhì)吸力）所 獲得的非飽和土中基質(zhì)吸力所引起的不穩(wěn)定吸附強度當(dāng)作飽和土的穩(wěn)定粘聚力，以致基坑 的設(shè)計不合理，嚴(yán)重的將會造成工程事故。有關(guān)非飽和土基坑擋墻的抗傾覆穩(wěn)定性研究鮮 有報道，探討了基質(zhì)吸力對基坑支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響，提出了考慮基質(zhì)吸力的水泥攪拌樁 抗滑移和抗傾覆穩(wěn)定性的驗算方法，由極限分析上限定理確定了砂性非飽和土擋墻的張拉 區(qū)深度。基坑支護抗傾覆設(shè)計的關(guān)鍵是非飽和土擋墻土壓力的確定，建立了非飽和膨脹土 的擋墻土壓力計算方法，推導(dǎo)了非飽和土擋墻的朗肯土壓力公式，討論了非飽和土擋墻土 壓力計算的有效應(yīng)力法和總應(yīng)力法，獲得了降雨入滲時非飽和土的朗肯土壓力公式，研究 了非飽和土剛性擋墻繞墻趾轉(zhuǎn)動時的土壓力。以上有關(guān)非飽和土擋墻土壓力和穩(wěn)定性的研 究都是基于M-C強度準(zhǔn)則的非飽和土抗剪強度公式，沒有考慮中間主應(yīng)力對非飽和土強度 的影響。利用拓展類比方法建立的非飽和土平面應(yīng)變抗剪強度統(tǒng)一解能合理考慮中間主應(yīng) 力的影響，同時結(jié)合吸力角雙曲線模型可以反映非飽和土強度的非線性，具有重要的工程 應(yīng)用價值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種非飽和土基坑擋墻抗傾覆臨界嵌固系數(shù)的計 算方法及其應(yīng)用。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0005] -種非飽和土基坑擋墻抗傾覆臨界嵌固系數(shù)的計算方法，包括如下步驟：
[0006] S1、計算高基質(zhì)吸力下強度非線性的非飽和土平面應(yīng)變抗剪強度統(tǒng)一解；
[0007] S2、計算非飽和土主動及被動土壓力強度；
[0008] S3、計算基坑擋墻抗傾覆穩(wěn)定性的傾覆力矩及抗傾覆力矩；
[0009] S4、基質(zhì)吸力沿深度不變，計算抗傾覆臨界嵌固深度h的三次方程；
[0010] S5、基質(zhì)吸力沿深度線性變化，計算擋墻抗傾覆嵌固深度Di的三次方程；
[0011] S6、計算基坑擋墻抗傾覆臨界嵌固系數(shù)hD。
[0012] 本發(fā)明還提供了上述一種非飽和土基坑擋墻抗傾覆臨界嵌固系數(shù)的計算方法的 應(yīng)用。
[0013] 本發(fā)明基于非飽和土的平面應(yīng)變抗剪強度統(tǒng)一解，考慮非飽和土強度的中間主應(yīng) 力效應(yīng)和非線性，推導(dǎo)了 2種基質(zhì)吸力分布下基坑剛性擋墻的抗傾覆臨界嵌固深度方程， 給出了工程應(yīng)用步驟，并對新提出的抗傾覆臨界嵌固系數(shù)進行了參數(shù)影響特性分析，可為 非飽和土基坑支護結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計和施工提供一定的理論基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明實施例中基坑剛性擋墻模型示意圖。
[0015] 圖2為本發(fā)明實施例中基質(zhì)吸力分布示意圖。
[0016] 圖3為本發(fā)明實施例中非飽和土強度非線性的變化示意圖。
[0017] 圖4為本發(fā)明實施例中非飽和土吸力角變化示意圖。
[0018] 圖5為本發(fā)明實施例中抗傾覆臨界嵌固系數(shù)hD隨參數(shù)b的變化關(guān)系示意圖。
[0019] 圖6為本發(fā)明實施例中參數(shù)b = 0、0. 5和1時，抗傾覆臨界嵌固系數(shù)hD隨基質(zhì)吸 力變化的關(guān)系示意圖。
[0020] 圖7(a)為本發(fā)明實施例中較小吸力角

【權(quán)利要求】
1. 一種非飽和土基坑擋墻抗傾覆臨界嵌固系數(shù)的計算方法，其特征在于，包括如下 步驟： 51、 計算高基質(zhì)吸力下強度非線性的非飽和土平面應(yīng)變抗剪強度統(tǒng)一； 52、 計算非飽和土主動及被動土壓力強度； 53、 計算基坑擋墻抗傾覆穩(wěn)定性的傾覆力矩及抗傾覆力矩； 54、 基質(zhì)吸力沿深度不變，計算抗傾覆臨界嵌固深度h的三次方程； 55、 基質(zhì)吸力沿深度線性變化，計算擋墻抗傾覆嵌固深度h的三次方程； 56、 計算基坑擋墻抗傾覆臨界嵌固系數(shù)hD。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種非飽和土基坑擋墻抗傾覆臨界嵌固系數(shù)的計算方法的應(yīng) 用。
【文檔編號】E02D29/02GK104088294SQ201410318785
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】張常光, 趙均海, 孫珊珊, 張冬芳, 朱倩 申請人:長安大學(xué)