一种土岩结合基坑支护桩嵌岩深度计算方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115455690A(43)申请公布日2022.12.09(21)申请号202211100059.9(22)申请日2022.09.09(71)申请人中冶武勘工程技术有限公司地址430080湖北省武汉市青山区冶金大道17号(72)发明人陈斌叶子航谢佳海潘中祺尤涵锐谢亮李春磊吴琪刘绍卿杨光煜(74)专利代理机构武汉楚天专利事务所42113专利代理师杨宣仙(51)Int.Cl.G06F30/20(2020.01)G06F17/11(2006.01)G06F119/14(2020.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种土岩结合基坑支护桩嵌岩深度计算方法(57)摘要本发明提供一种土岩结合基坑支护桩嵌岩深度计算方法。所述计算方法包括：确定基坑围护剖面及土层、岩层的剖面参数，判断基坑深度h与土层厚度H的大小关系；对基岩面以上桩体进行受力分析，利用悬臂桩计算方法，计算出基岩面上桩体的弯矩和剪力；确定嵌岩段桩侧岩体对单位桩长的反力强度；对基岩面以下桩体进行受力分析，由力和力矩的平衡条件求解支护桩嵌岩深度。本发明通过考虑基岩的嵌固效应，推导了土岩结合基坑支护桩嵌岩深度的计算公式，具有很好的推广应用价值。CN115455690ACN115455690A权利要求书1/2页1.一种土岩结合基坑支护桩嵌岩深度计算方法，其特征在于，所述方法具体步骤如下：步骤一：确定土岩结合基坑围护剖面及土层、岩层的剖面参数，包括基坑深度h，土层的厚度H、土体的容重γ，土体的粘聚力c，土体的内摩擦角主动土压力系数被动土压力系数岩体的容重γ′，岩体的单轴抗压强度σc，岩体的单轴抗拉强度σt，岩体的弹性模量Er，岩体的泊松比Vr，支护桩的桩径D，桩体的弹性模量Ee；在土岩结合基坑的基坑深度h小于或等于土层厚度H时，按照以下计算过程对土岩结合基坑的支护桩嵌岩深度进行计算，以下计算公式均采用上述参数进行计算；步骤二：对基岩面以上桩体进行受力分析，利用悬臂桩计算方法，求解基岩面上桩体的弯矩M和剪力V：步骤三：确定嵌岩段桩侧岩体对单位桩长的反力强度；根据Hoek‑Brown岩体强度准则，临界深度以下桩侧岩体对单位桩长的反力强度q为：公式③中的临界深度l由以下公式计算得到：将式④代入式③可得：步骤四：对基岩面以下桩体进行受力分析，由力和力矩的平衡条件求解支护桩嵌岩深度z：将步骤二中计算的基岩面上桩体的弯矩M和剪力V，步骤三中计算的临界深度以下桩侧岩体对单位桩长的反力强度q代入公式⑥中计算出支护桩嵌岩深度z；其中，V＞0时，±取+；2CN115455690A权利要求书2/2页当V＜0时，±取﹣。2.根据权利要求1所述的一种土岩结合基坑支护桩嵌岩深度计算方法，其特征在于：所述步骤一中土岩结合基坑的基坑支护桩竖直，岩层为均质连续的单层岩体，包括中风化基岩、微风化基岩或新鲜基岩，土体表面水平，土体表面无上覆荷载，不考虑地下水的作用。3.根据权利要求1所述的一种土岩结合基坑支护桩嵌岩深度计算方法，其特征在于所述步骤二中基岩面上桩体的弯矩M和剪力V的计算过程如下，利用悬臂桩计算方法，按照公式⑦计算出基岩面上桩体的弯矩M：M＝Ea·ha‑Ep·hp⑦按照公式⑧计算出基岩面上桩体的剪力V：V＝Ep‑Ea⑧上述公式⑦和⑧中，桩侧主动土压力Ea为：Ea在桩体上的作用点与基岩面的距离ha为：桩侧被动土压力Ep为：Ep在桩体上的作用点与基岩面的距离hp为：将公式⑨～代入⑦中得到步骤二中的公式①；将公式⑨和代入⑧中得到步骤二中的公式②。4.根据权利要求1所述的一种土岩结合基坑支护桩嵌岩深度计算方法，其特征在于：所述步骤二中在临界深度范围内，桩侧岩体对单位桩长的反力强度随深度的增加而增大；超过临界深度时，桩侧岩体对单位桩长的反力强度保持不变。5.根据权利要求1所述的一种土岩结合基坑支护桩嵌岩深度计算方法，其特征在于：所述步骤四中对基岩面以下桩体进行受力分析，由力和力矩的平衡条件得到如下方程组：并通过上述方程组解出支护桩嵌岩深度z的表达式。3CN115455690A说明书1/7页一种土岩结合基坑支护桩嵌岩深度计算方法技术领域[0001]本发明涉及一种土岩结合基坑支护桩嵌岩深度计算方法，属土建工程技术领域。背景技术[0002]随着我国地下空间开发利用程度越来越高，与之配套的基坑工程朝着“深、大、险、重”方向发展，上部为土层、下部为中风化、微风化或新鲜基岩的土岩结合基坑工程大量存在。在土岩结合基坑工程中，支护结构对于基坑开挖的稳定性起到了重要作用，而在确定基坑支护桩的嵌岩深度时，通常将下部岩层视为土层进行计算，未充分考虑基岩的嵌固效应，导致支护桩的嵌岩深度过长，造成不必要的资源浪费。[0003]因此，对于土岩结合基坑的支护桩嵌岩深度，进行