專利名稱：一種微傾斜基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)解算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程中豎井施工安全研究，特別是涉及一種微傾斜基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)解算方法。
背景技術(shù)：
盾構(gòu)接收井和始發(fā)井一般同時(shí)建造，并最終成為車站的一部分，所以造成接收井長期不能回填。在市中心接收井只能以豎井的形式修建，導(dǎo)致土體的沉降和變形造成嚴(yán)重后果。對(duì)于基坑邊坡的安全系數(shù)已有較多研究。如萬少石等研究了邊坡穩(wěn)定強(qiáng)度折減有限元分析中的若干問題；楊果林教授研究了加筋土擋墻穩(wěn)定性分析的點(diǎn)安全系數(shù)法；王玉杰等對(duì)基于可靠度分析的錨桿抗拔安全系數(shù)取值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究；郭院成教授對(duì)基于強(qiáng)度折減的邊坡動(dòng)力安全系數(shù)確定方法進(jìn)行了研究；李明等用有限元強(qiáng)度折減法求解壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。上述研究基本集中在大陽角邊坡上，基于強(qiáng)度折減的安全系數(shù)求法是否適用于小陽角豎井維護(hù)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)計(jì)算尚未有有效研究。實(shí)際上由于大連特殊的地質(zhì)條件、地下水位高、巖石和沙礫的不穩(wěn)定及土骨架有效應(yīng)力弱等特點(diǎn)可能引起更大的水平作用力；同時(shí)該豎井支撐僅安裝在維護(hù)結(jié)構(gòu)的上部，造成了后期測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)2號(hào)線201標(biāo)段交通大學(xué)盾構(gòu)接受豎井維護(hù)結(jié)構(gòu)的一面產(chǎn)生了小陽角。為分析特定工況下該陽角面維護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性，使用FLAC3D對(duì)該陽角面進(jìn)行建模并計(jì)算其安全系數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明借助基坑邊坡安全系數(shù)理論解決帶陽角面豎井的安全系數(shù)解算是可行的，模型的設(shè)計(jì)能客觀的反映豎井維護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊土體的穩(wěn)定性。安全系數(shù)的解算可為豎井安全分析提供有價(jià)值的信息。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)豎井施工過程中，可能由于一些原因使其維護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形的情況，本發(fā)明提出一種微傾斜基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)解算方法。當(dāng)豎井維護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一個(gè)小角度的反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以作為類似帶陽角(反向轉(zhuǎn)動(dòng))基坑邊坡進(jìn)行處理，即可將反向轉(zhuǎn)動(dòng)的豎井維護(hù)結(jié)構(gòu)類比于相同條件下陽角基坑邊坡計(jì)算其安全系數(shù)。發(fā)明以某地鐵2號(hào)線，201標(biāo)段，某站盾構(gòu)接收井為研究對(duì)象，該井由于地質(zhì)條件和支護(hù)條件使維護(hù)結(jié)構(gòu)的一面產(chǎn)生了微小陽角(5。)，使用上述等效理論，考慮地質(zhì)、結(jié)構(gòu)和支護(hù)等條件，使用FLAC3D進(jìn)行建模，解算該面的安全系數(shù)。結(jié)果表明微小陽角豎井維護(hù)結(jié)構(gòu)可以類比基坑的維護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全系數(shù)計(jì)算，安全系數(shù)略大于I。解算過程見實(shí)施例。


圖1豎井內(nèi)實(shí)2各土層物理力學(xué)參數(shù)圖 圖3初始應(yīng)力場(chǎng)的豎直方向壓力云圖 圖4嵌入后模型中錨索示意圖 圖5模型剪切應(yīng)變?cè)茍D及速度矢量圖 圖6模型變形矢量圖
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加明顯易懂，下面結(jié)合使用到的相關(guān)理論和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例為盾構(gòu)接收井工程，其中心里程數(shù)為CK18+135.50，豎井橫斷面尺寸為12mX9m，深為35m，二次維護(hù)結(jié)構(gòu)厚為80cm，維護(hù)結(jié)構(gòu)總厚度接近lm。豎井施工應(yīng)用鉆爆結(jié)合的方式進(jìn)行施工，同時(shí)使用噴錨方式進(jìn)行加固維護(hù)結(jié)構(gòu)。豎井上部使用工字鋼進(jìn)行斜撐。豎井內(nèi)如圖1所示。由地質(zhì)勘察報(bào)告可得各土層物理力學(xué)參數(shù)如圖2所示。自1975年Zienkiewics首次提出強(qiáng)度折減有限元法以來，該方法因其不需要預(yù)先假定滑動(dòng)面的形狀和位置、物理意義明確和能夠反映土坡的漸近破壞過程而受到學(xué)者的廣泛關(guān)注。Dawson等基于FLAC程序，采用強(qiáng)度折減技術(shù)分別討論了粗、細(xì)網(wǎng)格條件下邊坡的安全系數(shù)，得出細(xì)網(wǎng)格下所獲得的解更接近于極限分析的上限解；楊有成等也得出了類似的結(jié)論。強(qiáng)度折減法中邊坡穩(wěn)定性的安全系數(shù)定義為:是邊坡剛好達(dá)到臨界破壞狀態(tài)時(shí)，對(duì)巖、土體的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行折減的程度，即定義安全系數(shù)為巖土體的實(shí)際抗剪能力與臨界破壞時(shí)的折減后剪切強(qiáng)度的比值。折減后的強(qiáng)度參數(shù)表達(dá)為:
權(quán)利要求
1.一種微傾斜基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)解算方法，其特征在于，當(dāng)豎井維護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一個(gè)小角度的反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以作為類似帶陽角(反向轉(zhuǎn)動(dòng))基坑邊坡進(jìn)行處理，即可將反向轉(zhuǎn)動(dòng)的豎井維護(hù)結(jié)構(gòu)類比于相同條件下陽角基坑邊坡計(jì)算其安全系數(shù)，其包括如下步驟:初始應(yīng)力場(chǎng)的建立、維護(hù)結(jié)構(gòu)嵌入土釘和錨固、安全系數(shù)求解，本發(fā)明可使用上述理論，考慮地質(zhì)、結(jié)構(gòu)和支護(hù)條件，使用FLAC3D進(jìn)行建模，解算維護(hù)結(jié)構(gòu)的一面產(chǎn)生了微小陽角面的安全系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微傾斜基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)解算方法，其特征在于，當(dāng)豎井維護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一個(gè)小角度的反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以作為類似帶陽角(反向轉(zhuǎn)動(dòng))基坑邊坡進(jìn)行處理，即可將反向轉(zhuǎn)動(dòng)的豎井維護(hù)結(jié)構(gòu)類比于相同條件下陽角基坑邊坡計(jì)算其安全系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一個(gè)小角度，其特征在于，小角度指4° 6°，可以使用本發(fā)明計(jì)算安全系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全系數(shù)，其特征在于，使用FLAC3D進(jìn)行建模，解算安全系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎井維護(hù)結(jié)構(gòu)類比于相同條件下陽角基坑邊坡，其特征在于，類比條件為豎井一面發(fā)生反向轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生類似帶陽角基坑邊坡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微傾斜基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)解算方法，其特征在于當(dāng)豎井維護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一個(gè)小角度的反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以作為類似帶陽角(反向轉(zhuǎn)動(dòng))基坑邊坡進(jìn)行處理，即可將反向轉(zhuǎn)動(dòng)的豎井維護(hù)結(jié)構(gòu)類比于相同條件下陽角基坑邊坡計(jì)算其安全系數(shù)。主要包括初始應(yīng)力場(chǎng)的建立、維護(hù)結(jié)構(gòu)嵌入土釘和錨固、安全系數(shù)求解。本發(fā)明可使用上述等效理論，考慮地質(zhì)、結(jié)構(gòu)和支護(hù)等條件，使用FLAC3D進(jìn)行建模，解算維護(hù)結(jié)構(gòu)的一面產(chǎn)生了微小陽角面的安全系數(shù)?？蓮V泛用于豎井施工過程中，產(chǎn)生變形的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全分析。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103150443SQ201310083548
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月17日
發(fā)明者張忠厚, 李國臻, 王偉 申請(qǐng)人:遼寧工程技術(shù)大學(xué)