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原文传递一种等雨强入渗作用下均质地基极限承载力计算方法

专利名称：	一种等雨强入渗作用下均质地基极限承载力计算方法
摘要：	本发明公开了一种等雨强入渗过程均质地基实时极限承载力计算方法，包括：确定地基初始基质吸力分布状态；确定等雨强入渗过程地基基质吸力瞬态分布状态；计算雨水入渗过程基底平均基质吸力大小；计算雨水入渗过程地基极限承载力大小。本方法给出等雨强入渗过程基质吸力非线性解析解计算地基基质吸力，根据非饱和地基极限承载力计算理论得到了降雨过程极限承载力解析表达式，建立了均匀地基极限承载力与降雨强度、降雨历时的直接映射关系。本发明考虑了等雨强入渗过程非线性分布基质吸力对极限承载力的贡献，可快速预测雨水入渗过程任意时刻地基极限承载力大小，为雨季地基承载性能评价和地基防灾减灾提供了理论与技术支撑。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	长沙理工大学
发明人：	秦卫星;胡惠仁;邓思佳;陈志豪;廖紫欣
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910201411.X
公开号：	CN109898489A
分类号：	E02D1/08(2006.01);E;E02;E02D;E02D1
申请人地址：	410114 湖南省长沙市天心区赤岭路45号
主权项：	1.一种等雨强入渗作用下均质地基极限承载力计算方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：（1）确定地基初始基质吸力分布状态：将前期等雨强qA入渗形成的稳定渗流场作为初始状态的基质吸力分布状态，计算公式为：（1）式中：hm为z处基质吸力，cm； h 0为地下水位处的基质吸力值，通常h0取0cm； z为研究点相对地下水位的位置，cm； k s 为饱和渗透系数，cm/h； β为去饱和系数，/cm；（2）确定等雨强非稳定入渗过程地基基质吸力瞬态分布状态：等雨强qB非稳定入渗过程任意t时刻均质地基基质吸力非线性分布状态计算公式为：（2）式中：(ua-uw)z为研究点的基质吸力，kPa； (ua-uw)0为地下水位处基质吸力，kPa； z为研究点纵坐标，cm； q A 为研究时段之前的降雨强度，cm/h； q B 为研究时段的降雨强度cm/h； t为降雨历时，h； k s 为饱和渗透系数，cm/h； α为去饱和系数，/kPa； θ s 为饱和体积含水量，cm3/cm3； θ r 为残余体积含水量，cm3/cm3； γ w 为水的重度，10kN/m3； l为地基表面与地下水位的距离，cm； λ n 为超越方程tan(λβl)+2λ=0的第n个根；（3）计算等雨强非稳定入渗过程基底中心平均基质吸力大小：确定基底中心平均基质吸力大小(ua-uw)zo用于计算地基极限承载力；（4）计算等雨强非稳定入渗过程地基实时极限承载力大小：考虑非线性基质吸力对非饱和地基承载性能的贡献，计算宽为b、埋深为d的基础极限承载力，计算公式为：（3）式中：pu为极限承载力，kPa； γ 1为基底以下土体重度，kN/m3； γ 2为基底以上土体重度，kN/m3； b为基础宽度，m； d为基础埋深，m； c’为有效黏聚力，kPa； φ’为有效内摩擦角，°； (ua-uw)a为进气值，kPa； N γ 、Nq、Nc分别为重度、荷载、黏聚力对应的承载力系数； ξ γ 、ξq、ξc分别为重度、荷载、黏聚力对应的形状系数。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基底中心平均基质吸力大小(ua-uw)zo，为降雨任意时刻t基质吸力分布曲线与基础中轴线在基底1.5倍基础宽度范围内围成的封闭图形形心o处的平均基质吸力，以基础中心线与地下水位线交点为坐标原点、z轴铅直向上、x轴水平向右，建立坐标系，形心o的纵坐标zo计算公式为：（4）式中：zo为封闭图形形心纵坐标，cm； z为封闭图形内任意点纵坐标，cm； (ua-uw)z为纵坐标z处基质吸力，kPa； A为封闭图形面积，cm2； l为地基表面与地下水位的距离，cm； b为基础宽度，m； d为基础埋深，m。
所属类别：	发明专利