【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多层土体等效内摩擦角计算方法，属于地基基础。
技术介绍
1、土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的能力。在土力学中，采用摩尔—库仑强度准则，用内摩擦角和粘聚力两个参数描述土的抗剪强度规律，即在土的破裂面上，抗剪强度随法向应力正比增长。土的抗剪强度参数在工程应用中具有广泛的应用，包括地基工程、岩土工程和水利工程等领域。在地基工程中，抗剪强度用于评估地基的稳定性和承载力。在岩土工程中，抗剪强度用于评估土体的稳定性和变形特性，从而设计防护结构。在水利工程中，抗剪强度用于设计大坝、堤防和土体坝等结构的稳定性。因此，土体抗剪强度参数的获取十分重要。
2、受含水率密实度、土体结构、土的类别等的影响，土体的抗剪强度参数往往有很大的差异，尤其是地下土层类别较多、地下水条件复杂时，很难在工程设计中采用统一的抗剪强度参数。然而，在现有的工程设计规范中，很多计算方法为了方便工程应用，通常将地基土视为整体，用统一的参数来描述地基土的特性。如《建筑地基基础设计规范》中的地基土承载力计算，需要基底以下一倍短边宽度的深度范围内土的抗剪强度参数。在规范中，将该深度的土视为整体。若该深度内只有一层土，或者存在多层土但土性较为接近时，可以采用某一层土的抗剪强度参数进行计算。若该深度内存在多层土且不同土层力学性质差异较大时，采用任意一层土的抗剪强度参数将会有很大的偏差，从而影响上部结构的安全。因此，需要对多层土的等效抗剪强度参数进行换算。
3、在实际地基工程计算分析时，现有计算方法偏向于直接按厚度线性加权平均。这种计算方法可以适
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种多层土体等效内摩擦角计算方法，能够解决现有计算方法对多层土体的内摩擦角的计算不精确，从而对重大工程带来安全风险或投资浪费的问题。
2、本专利技术提供了一种多层土体等效内摩擦角计算方法，所述方法包括：
3、s1、根据多层土体中每个地层及位于其上部的各地层的厚度和重度，确定每个地层的竖向应力；
4、s2、根据多层土体中每个地层的内摩擦角和竖向应力，确定每个地层的水平总应力；
5、s3、根据每个地层的厚度、重度和水平总应力，确定多层土体的等效内摩擦角。
6、可选的，所述s1具体为：
7、获取每个地层及位于其上部的各地层的厚度与重度的乘积之和，并将和值作为每个地层的竖向应力。
8、可选的，所述s2具体包括：
9、根据多层土体中每个地层的内摩擦角和竖向应力、及其上一层地层的竖向应力，确定每个地层的底部水平应力和顶部水平应力；
10、根据每个地层的底部水平应力和顶部水平应力，确定每个地层的水平总应力。
11、可选的，所述根据多层土体中每个地层的内摩擦角和竖向应力、及其上一层地层的竖向应力，确定每个地层的底部水平应力和顶部水平应力，具体包括：
12、获取1与每个地层的内摩擦角的正弦值之间的差值；
13、将所述差值与对应地层的竖向应力的乘积作为每个地层的底部水平应力，并将所述差值与对应地层上一层地层的竖向应力的乘积作为每个地层的顶部水平应力。
14、可选的，所述根据每个地层的底部水平应力和顶部水平应力，确定每个地层的水平总应力，具体为：
15、获取每个地层的底部水平应力和顶部水平应力的和值，并将所述和值与对应地层的厚度的乘积的一半作为每个地层的水平总应力。
16、可选的，所述s3具体包括：
17、根据每个地层的厚度和重度，确定多层土体的竖向应力，并根据每个地层的水平总应力，确定多层土体的总水平压力；
18、根据多层土体的总水平压力及其竖向应力，确定多层土体的等效内摩擦角。
19、可选的，所述根据每个地层的厚度和重度，确定多层土体的竖向应力，具体包括：
20、获取每个地层的厚度与重度的乘积，并将多层土体中所有地层的乘积之和作为多层土体的竖向应力。
21、可选的，所述根据每个地层的水平总应力，确定多层土体的总水平压力，具体为：
22、将多层土体中所有地层的水平总应力的和值作为多层土体的总水平压力。
23、可选的，所述根据多层土体的总水平压力及其竖向应力，确定多层土体的等效内摩擦角，具体包括：
24、获取多层土体中所有地层的厚度的和值，并将多层土体的总水平压力与所述和值的一半之间的比值作为多层土体的底部水平应力；
25、获取多层土体的底部水平应力及其竖向应力之间的比值，并将1与所述比值的差值的反正弦值作为多层土体的等效内摩擦角。
26、本专利技术能产生的有益效果包括：
27、本专利技术提供的多层土体等效内摩擦角计算方法，通过每个地层的厚度和重度确定每个地层的竖向应力，并根据每个地层的内摩擦角和竖向应力确定每个地层的水平总应力，最后根据每个地层的厚度、重度和水平总应力确定多层土体的等效内摩擦角。本专利技术基于地层受力状态进行等效内摩擦角的计算推导，得到的等效内摩擦角的精细化程度更高，并且能够更好地反映整个地基的综合指标，为地基基础设计和边坡工程提供了技术支撑。
28、本专利技术提供的多层土体等效内摩擦角计算方法，基于地层受力状态进行公式推导，物理力学概念清晰，公式精细化程度高。同时本专利技术将多层地基土视为统一的整体，能够快速分析多层土的抗剪强度、地基承载力、土压力、以及路堤稳定性等工程问题。
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1.一种多层土体等效内摩擦角计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1具体为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2具体包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据多层土体中每个地层的内摩擦角和竖向应力、及其上一层地层的竖向应力，确定每个地层的底部水平应力和顶部水平应力，具体包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据每个地层的底部水平应力和顶部水平应力，确定每个地层的水平总应力，具体为：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3具体包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据每个地层的厚度和重度，确定多层土体的竖向应力，具体包括：
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据每个地层的水平总应力，确定多层土体的总水平压力，具体为：
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据多层土体的总水平压力及其竖向应力，确定多层土体的等效内摩擦角，具体包括：
【技术特征摘要】
1.一种多层土体等效内摩擦角计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1具体为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2具体包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据多层土体中每个地层的内摩擦角和竖向应力、及其上一层地层的竖向应力，确定每个地层的底部水平应力和顶部水平应力，具体包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据每个地层的底部水平应力和顶部水平应...
【专利技术属性】
技术研发人员：狄圣杰，王璋，李树武，程辉，于永堂，李祖锋，董建华，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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