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原文传递砂卵石基坑位移预测方法

专利名称：	砂卵石基坑位移预测方法
摘要：	本申请提供了一种砂卵石基坑位移预测方法，属于基坑开挖技术技术领域。该砂卵石基坑位移预测方法采用了塑性理论和动用剪切强度法，基于能量守恒和虚功原理，有助于预测基坑开挖引起的变形和周边地表沉降，并在一定程度可以反向地指导基坑开挖参数的选取，另外，该砂卵石基坑位移预测方法还考虑了砂卵石土体的渗水水力梯度的影响，计算结果可靠性高，更为准确，有利于提前预测基坑工程的变形的地表沉降。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河南;41
申请人：	洛阳市轨道交通有限责任公司
发明人：	徐聪;武雪都;张韬亮;王延民;王明年;刘大刚;曾正强
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201910397759.0
公开号：	CN110397092A
代理机构：	北京兴智翔达知识产权代理有限公司
代理人：	肖丛
分类号：	E02D33/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D33
申请人地址：	471026 河南省洛阳市洛龙区开元大道256号洛阳银行23楼
主权项：	1.一种砂卵石基坑位移预测方法，其特征在于，包括 S1：确定基坑尺寸、基坑开挖工序参数、砂卵石土体的物理力学参数以及基坑外侧的地下水位GWL，其中，所述基坑尺寸包括基坑开挖总深度H和挡土墙长度L，所述基坑开挖工序参数包括基坑每一步的开挖进尺深度hi、当前步开挖完成时的开挖深度Hi，所述砂卵石土体的物理力学参数包括砂卵石土体的自然重度γt、饱和重度γs、孔隙率n、有效内摩擦角以及加权平均粘聚力c0； S2：通过试验获得砂卵石土体的剪切强度调用率β和剪切应变γ，并根据砂卵石土体的剪切强度调用率β与无量纲剪切应变比值γ/γM＝2的关系，拟合得到关系函数β＝f(γ)，其中，γ为变形引起的剪切应变，γM＝2为剪切应力-应变曲线上50％抗剪强度对应的剪切应变值；其中，砂卵石土体的剪切强度调用率β的计算公式如下： β＝c/cm 式(1) 式(1)中，c为发挥的剪切强度，即因变形引起的剪切应力值，cm为抗剪强度； S3：以内支撑的设计架设深度为每一开挖步的区分，计算每一步开挖相关的参数，包括当前步开挖前的墙体嵌固深度s，第一步开挖取s＝L；圆弧段波长l＝αs，1≤α≤2；渗透水力梯度i＝(Hi-GWL)/(L-GWL+s-hi)，式中Hi为当前步开挖后的深度，GWL为地下水位，hi为当前步开挖进尺； S4：计算重力做功ΔWG，所述重力做功ΔWG的计算公式如下：式(2)中，Δwm为开挖引起的最大位移增量；γ为砂卵石的重度；Δv为砂卵石土体微元的沉降；H＝Hi；h＝hi；x、y、r和θ分别为坐标量； S5：计算地面超载做功ΔWF，所述地面超载做功ΔWF的计算公式如下：式(3)q为地面超载； S6：计算渗透水做功ΔWU，所述渗透水做功ΔWU的计算公式如下：当Hw≤H-h时：式(4)中γw为水的重度，取为10kN/m3；当H-h＜Hw≤H时：当Hw＞H时，ΔWU＝0 S7：计算剪切强度剪切应变能ΔUp 式(6)中，cm为砂卵石土体抗剪强度；δγ为根据增量变形场计算的剪切应变增量，采用弹性力学的方法计算获得；下标ABDC、CDE、EFH和FGH分别代表各变形区域内的具体值； S8：结合式(2)～式(6)计算剪切强度调用率β S9：根据关系β＝f(γ)计算平均发挥的剪切应变值γmob； S10：计算剪切应变增加量Δγmob，剪切应变增加量Δγmob的计算公式如下： Δγmob＝γmob-γmob,pre 式(8) 式(8)中，γmob,pre为上一步开挖引起的的剪切应变值，第一步开挖时取为γmob,pre＝0； S11：求解最大墙体位移增加量Δwi； S12：计算下一步开挖，重复执行步骤S3～S11，直到基坑开挖完成或者β>1； S13：将每一步开挖计算得到的位移增加量剖面进行叠加和累计，得到最终的变形剖面。 2.根据权利要求1所述的砂卵石基坑位移预测方法，其特征在于，步骤S4、步骤S6中的fun(x)由沉降剖面函数确定，其中，沉降剖面函数为fun(x)＝4xexp(0.5-8x2)，0≤x≤1。 3.根据权利要求2所述的砂卵石基坑位移预测方法，其特征在于，步骤S7中的剪切应变增量δγ由相应的位移函数确定。 4.根据权利要求3所述的砂卵石基坑位移预测方法，其特征在于，步骤S7中的抗剪强度cm由砂卵石土体的力学参数深度确定，假设在深度方向上法向应力σ和抗剪强度cm服从Mohr-Coulomb破坏准则，即：cm＝c0+tanφ′σn，在基坑主动变形中法向应力剪切强度∑γh为深度h处上覆土压力，Ka＝tan2(45°-φ′/2)为主动土压力系数。 5.根据权利要求3所述的砂卵石基坑位移预测方法，其特征在于，步骤S7中的随深度变化的抗剪强度cm由十字板剪切试验或者动力触探试验获取的现场剪切强度确定。 6.根据权利要求4或5所述的砂卵石基坑位移预测方法，其特征在于，砂卵石土体的剪切强度调用率和剪切应变通过三轴试验或者剪切试验获得。 7.根据权利要求1-6任一项所述的砂卵石基坑位移预测方法，其特征在于，步骤S11中的最大墙体位移增加量Δwi由求解得出，其中，
所属类别：	发明专利