一种窄基坑抗隆起稳定性的计算方法技术

一种窄基坑抗隆起稳定性的计算方法，包括以下步骤：步骤1：设支护结构的插入深度

【技术实现步骤摘要】
一种窄基坑抗隆起稳定性的计算方法


[0001]本专利技术涉及考虑窄基坑抗隆起稳定性的
，具体涉及了一种窄基坑支护结构插入深度优化的计算方法
。

技术介绍

[0002]基坑的抗隆起稳定性计算是基坑支护设计的一项关键环节，不仅影响工程项目的经济成本，更可能由于失效，从而造成人员以及财产的损失
。
我国现行规程和规范规定，支挡式基坑的围护墙插入深度需要满足坑底抗隆起稳定性要求
。
研究表明，窄基坑的失稳破坏主要表现为由于围护墙插入深度不足而引起的坑底隆起破坏
。
故设计时需考虑基坑的抗隆起稳定性安全系数
。
现行规范在计算基坑坑底抗隆起稳定安全系数时假定破坏面为圆弧滑动面，圆弧的圆心位于最下道水平支撑与围护墙的交点处，然而，规范提供的计算方法未考虑基坑开挖宽度对稳定的影响，无论基坑开挖宽度多大，计算得到的安全系数都相同，显然该方法在计算窄基坑的安全系数时偏保守
。
为此，有必要对原有的基坑抗隆起计算方法作出适当的修正，以适应狭窄基坑的实际情况
。
[0003]在窄基坑抗隆起稳定性计算方面已经取得一些成果
。
关于窄基坑的定义，刘国彬等在计算基坑隆起变形时，给出的窄基坑为：
B≤2.5H,
式中
B
为基坑宽度，
H
为基坑开挖深度
。
胡敏元等结合杭州某地铁车站基坑工程监理有限元分析模型，分析基坑宽度对坑底隆起模式的影响，认为当宽深比大于2时，基坑宽度的影响不明显
。
王洪新在考虑基坑宽度的条件下，给出了不同的抗隆起稳定性计算方法，同时指出，当基坑围护结构刚度足够大时，围护墙底以下部分的土体先发生隆起破坏
。
此外，王洪新还考虑通过移动滑动圆弧圆心的方法，使滑裂圆弧通过围护墙底及对面围护墙的交点，以此计算抗隆起稳定性计算公式
。
应宏伟也提出了调整圆心位置的方法
。
李永刚在处理窄基坑计算方面，不改动圆心位置，而把对侧受圆弧滑动面影响的土体抗滑力矩纳入考虑范围，李林根据窄基坑的隆起特点，建立的新的计算理论
。
[0004]根据中国住房和城乡建设部颁布的
《
建筑基基坑支护技术规程
》(
以下简称
《
中国技术规范
》)
评价基坑开挖的安全性时，突出了抗隆起稳定性
。《
中国技术规范
》
中假定基坑开挖宽度足够宽，当基坑因抗隆起不稳定而坍塌时，挡土墙周围的土体沿非线性轨道滑动
。
这种滑动并不适合狭窄基坑，因为如果基坑宽度不够宽，滑轨将穿过挡土墙的另一侧
。
窄基坑的失稳机理与宽基坑不同
。
根据不同基坑宽度的破坏模式，将基坑分为窄基坑
、
一般基坑和宽基坑三类
。
提出了不同类别基坑的抗隆起稳定性计算方法
。
对于宽基坑，
《
中国技术规范
》
提供的计算方法是所提方法的特例
。
然而，对于一般基坑或窄基坑，所提方法计算的安全系数远高于中国技术规范计算的安全系数
。
在设计一般或窄基坑时，有必要通过考虑插入深度的影响来优化计算方法
。
根据所提出的计算方法，可以大大优化挡土墙的长度，这将为窄基坑带来巨大的经济效益
。

技术实现思路

[0005]为了克服已有技术的不足，本专利技术提供一种窄基坑抗隆起稳定性的计算方法，大大优化挡土墙的长度，这将为窄基坑带来巨大的经济效益
。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种窄基坑抗隆起稳定性的计算方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]步骤1：设支护结构的插入深度
D
，基坑宽度
B
，最下道支撑到基坑底部的距离
x
，当时，即宽基坑，此时圆心位于最下道支撑与支护结构的交点处，即
R
＝
D+x
，并计算抗滑动力矩和滑动力矩，得出安全系数；
[0009]步骤2：随着增加支护结构的插入深度
D
，当时，此时该基坑处于宽基坑与一般基坑的临界状态，圆心仍位于最下道支撑与支护结构的交点处；
[0010]步骤3：增大插入深度
D
，当时，即一般基坑，滑动面的圆心随着插入深度的增大而逐渐向下移动，直到基坑底部，滑动面通过支护结构的底部，半径
[0011]步骤4：继续增大插入深度
D
，当时，此时为窄基坑，圆心位于基坑底部以下的支护结构，滑动面半径为基坑宽度的一半，即
[0012]进一步，所述步骤2中，确定基坑宽度
B
不变，随着支护结构插入深度
D
的不断增加，基坑分为宽基坑
、
一般基坑以及窄基坑，其滑动面的圆心所处位置的变化；宽基坑所发生圆弧滑动破坏的圆心位于最下道支撑与支护结构的交点处，即
R
＝
D+x
，一般基坑的圆心位于最下道支撑与基坑底部之间，随着插入深度的继续增大，此时表现为窄基坑，圆弧滑动面经过支护结构的底部，滑动面半径取基坑宽度的一半，即
[0013]再进一步，所述步骤1中，安全系数
K
S
是由以下方法计算得到的，通过公式一：
[0014][0015]公式一中：
M
R
、M
S
分别是抗滑动力矩和滑动力矩；
GQE
区域内土体的自重产生的滑动力矩与
GME
区域内土体自重产生的抗滑力矩可相互抵消；故
M
R
、M
S
通过公式二
、
公式三：
[0016]M
R
＝
M
EM
+M
QE
[0017]M
S
＝
M
IJ
+M
IJPO
+M
OPQG
[0018]M
EM
、M
EQ
通过公式四
、
公式五表示：
[0019][0020][0021]其中
α1＝
arcsin(x/R)
，
K
a
、K
p
分别为主动土压力系数和被动土压力系数，通过公式六
、
公式七表示：
[0022][0023][0024]M
IJ
、M
IJPO
、M
OPQG
分别为
IJ
段地面的均布荷载
q
产生的力矩
、IJPO
和
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种窄基坑抗隆起稳定性的计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：设支护结构的插入深度
D
，基坑宽度
B
，最下道支撑到基坑底部的距离
x
，当时，即宽基坑，此时圆心位于最下道支撑与支护结构的交点处，即
R
＝
D+x
，并计算抗滑动力矩和滑动力矩，得出安全系数；步骤2：随着增加支护结构的插入深度
D
，当时，此时该基坑处于宽基坑与一般基坑的临界状态，圆心仍位于最下道支撑与支护结构的交点处；步骤3：增大插入深度
D
，当时，即一般基坑，滑动面的圆心随着插入深度的增大而逐渐向下移动，直到基坑底部，滑动面通过支护结构的底部，半径步骤4：继续增大插入深度
D
，当时，此时为窄基坑，圆心位于基坑底部以下的支护结构，滑动面半径为基坑宽度的一半，即
2.
根据权利要求1所述的窄基坑抗隆起稳定性的计算方法，其特征在于，所述步骤2中，确定基坑宽度
B
不变，随着支护结构插入深度
D
的不断增加，基坑分为宽基坑
、
一般基坑以及窄基坑，其滑动面的圆心所处位置的变化；宽基坑所发生圆弧滑动破坏的圆心位于最下道支撑与支护结构的交点处，即
R
＝
D+x
，一般基坑的圆心位于最下道支撑与基坑底部之间，随着插入深度的继续增大，此时表现为窄基坑，圆弧滑动面经过支护结构的底部，滑动面半径取基坑宽度的一半，即
3.
根据权利要求1或2所述的窄基坑抗隆起稳定性的计算方法，其特征在于，所述步骤1中，安全系数
K
S
是由以下方法计算得到的，通过公式一：公式一中：
M
R
、M
S
分别是抗滑动力矩和滑动力矩；
GQE
区域内土体的自重产生的滑动力矩与
GME
区域内土体自重产生的抗滑力矩可相互抵消；故
M
R
、M
S
通过公式二
、
公式三：
M
R
＝
M
EM
+M
QE
M
S
＝
M
IJ
+M
IJPO
+M
OPQG
M
EM
、M
EQ
通过公式四
、
公式五表示：公式五表示：
其中
α1＝
arcsin(x/R)...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁青云，郑凌潇，张格诚，王升，徐晨，夏才初，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：