巖溶地區(qū)樁基持力層安全厚度計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及粧基置于空洞區(qū)上方時(shí)持力層安全厚度的判別方法，具體為一種巖溶 地區(qū)粧基持力層安全厚度計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)的喀斯特地貌分布廣、面積大。因溶洞的存在，多表現(xiàn)為溶蝕、溶溝、溶槽、中 小型串珠狀洞穴或單個(gè)小型溶洞裂隙發(fā)育狀態(tài)不定等形態(tài)，給巖溶地區(qū)粧基設(shè)計(jì)、施工帶 來了很大的難度?，F(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)巖溶地區(qū)粧基設(shè)計(jì)條文較少，且內(nèi)容過于抽 象，或要求過于保守，總體操作性不強(qiáng)。為確?；捇馁|(zhì)量，工程實(shí)踐中，常采用"一柱一粧， 一粧一孔"的設(shè)計(jì)原則。大部分粧基需穿越溶洞層嵌入基巖，工程造價(jià)高，同時(shí)增加了施工 難度及工期。
[0003] 目前，針對(duì)巖溶地區(qū)粧基承載力或持力層穩(wěn)定性方面系統(tǒng)性研宄很少，國(guó)內(nèi)外主 要采用理論研宄、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)與模型試驗(yàn)等手段進(jìn)行研宄?，F(xiàn)有大部分研宄工作理論 性、試驗(yàn)性過強(qiáng)，且缺乏系統(tǒng)性，工程應(yīng)用操作性和指導(dǎo)性不強(qiáng)，制約了相關(guān)規(guī)范的完善。
[0004] 基于此，現(xiàn)有技術(shù)中趙明華等研宄有將溶洞簡(jiǎn)化為梁板結(jié)構(gòu)模型，按沖切、剪切 破壞模式，，雖然其思路清晰，公式簡(jiǎn)單易懂，工程適用性強(qiáng)：
[0005] 1沖切破壞模式
[0006] 假設(shè)沖切破壞面是簡(jiǎn)化的圓錐臺(tái)面，破壞面上的剪應(yīng)力和法向拉應(yīng)力均勻分布， 因兩種應(yīng)力分擔(dān)比例無法確定，偏于安全把這兩種應(yīng)力的作用分開考慮，分別承擔(dān)粧端荷 載。
[0007] 1. 1僅法向拉應(yīng)力提供承載力，當(dāng)破壞面僅由法向拉應(yīng)力提供承載力時(shí)可得凈沖 切厚徑比：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種巖溶地區(qū)粧基持力層安全厚度計(jì)算方法，其特征在于包括以下步驟： 第一步：建立假定模型，并對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化； 第二步：對(duì)持力層安全厚度理論分析； 第三步：對(duì)持力層安全厚度進(jìn)行初步驗(yàn)算； 第四步：對(duì)持力層安全厚度進(jìn)行精確驗(yàn)算； 第五步：判斷持力層是否滿足計(jì)算要求。
2. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的巖溶地區(qū)粧基持力層安全厚度計(jì)算方法，其特征在于：所 述第一步中持力層為四邊固定雙向受力板模型，并擬定溶洞頂板的參數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求書1或2所述的巖溶地區(qū)粧基持力層安全厚度計(jì)算方法，其特征在于， 所述第二步中： a. 抗沖切安全厚度為：
b. 抗剪切安全厚度為：
c. 抗拉彎破壞安全厚度為：
其中：h為粧端以下持力層厚度，不含嵌巖深度；d為粧直徑；〇b為粧底應(yīng)力；〇 t為容 許沖切面法向拉應(yīng)力；tt為容許沖切面法向剪應(yīng)力；0為沖切角，Ki為安全系數(shù)；K2為安 全系數(shù)；1為比例系數(shù)，〇。為容許巖石抗壓強(qiáng)度，K3為安全系數(shù)；〇 1(|為自重拉應(yīng)力，ttQ為 自重剪應(yīng)力和〇tl為粧端荷載產(chǎn)生沖切面拉應(yīng)力和為ttl粧端荷載產(chǎn)生沖切面剪應(yīng)力；Y。 為容重；H為h和嵌深合計(jì)，即板的總厚度，m、n為比例系數(shù)，B為板梁寬，L為板的跨度，K4 為安全系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的巖溶地區(qū)粧基持力層安全厚度計(jì)算方法，其特征在于，所 述第三步中： 當(dāng)時(shí)，不需要進(jìn)行安全驗(yàn)算，適宜作為持力層。 H h II 當(dāng)；-<：!時(shí)，判斷-^3.5及了> 5.0~5.5是否成立，如果成立，則滿足要求，否則則進(jìn)入L d a 第四步進(jìn)行驗(yàn)算，其中L為板的跨度、H為板的總厚度、h為粧端以下持力層厚度、d為粧直 徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的巖溶地區(qū)粧基持力層安全厚度計(jì)算方法，其特征在于，所 述第四步中： 抗沖切安全厚度通過以下公式驗(yàn)算：
抗剪切安全厚度通過以下公式驗(yàn)算：
抗拉彎破壞安全厚度通過以下公式驗(yàn)算：
其中：h為粧端以下持力層厚度，不含嵌巖深度；d為粧徑；〇b為粧底應(yīng)力；〇 t為容許 沖切面法向拉應(yīng)力；tt為容許沖切面法向剪應(yīng)力；0為沖切角，Ki為安全系數(shù)；K2為安全 系數(shù)；1為比例系數(shù)，〇。為容許巖石抗壓強(qiáng)度，K3為安全系數(shù)；〇 1(|為自重拉應(yīng)力，tt(l為自 重剪應(yīng)力和〇tl為粧端荷載產(chǎn)生沖切面拉應(yīng)力和為Ttl粧端荷載產(chǎn)生沖切面剪應(yīng)力；Y。為 容重；H為h和嵌深合計(jì)，m、n為比例系數(shù)，B為板梁寬，L為板的跨度，K4為安全系數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種巖溶地區(qū)樁基持力層安全厚度計(jì)算方法，包括以下步驟：第一步：建立假定模型，并對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化；第二步：對(duì)持力層安全厚度理論分析；第三步：對(duì)持力層安全厚度進(jìn)行初步驗(yàn)算；第四步：對(duì)持力層安全厚度進(jìn)行精確驗(yàn)算；第五步：判斷持力層是否滿足計(jì)算要求。本發(fā)明計(jì)算簡(jiǎn)便，便于樁基設(shè)計(jì)優(yōu)化，操作性強(qiáng)，同時(shí)推進(jìn)相關(guān)規(guī)范完善，將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號(hào)】CN104809312
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510250852
【發(fā)明人】柏華軍
【申請(qǐng)人】中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年5月15日