[發明專利]一種軟弱土地區擋土墻土壓力計算方法

有效

• 申請號: 201610796617.8
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106284407B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 余雨夏;李朝剛;王元
• 申請（專利權）人: 中鐵二局集團有限公司;中鐵二局第六工程有限公司
• 主分類號: E02D29/02
• 分類號: E02D29/02
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 熊曉果;韓洋

1.一種軟弱土地區擋土墻土壓力計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、建立一個土體中水滲流的具有封閉形式的解析解，并將其用于庫倫形式的方程，設定該方程在土體處于主動狀態時形成破壞面為平面；

b、在滲流條件下確定滲流區域內總水頭h(x，z)；

c、由滲流速度的水平分量υ_x得出到達排水系統的總的水流量Q；

d、設定土體與擋土墻之間的界面是完全光滑的，破壞面與該界面形成土楔體，計算此時在滲流條件下的土壓力；

e、驗證步驟d中主動土壓力狀態的正確性，并計算當只在土體的局部存在滲流時土楔體的主動土壓力，該土楔體為破壞面與部分界面形成的楔形體；

f、設定土壓力和擋土墻之間存在摩擦，土壓力以摩擦角δ傾斜作用于擋土墻，根據力的平衡得到主動土壓力，并得出主動土壓力和墻的摩擦系數之間的關系；

g、分別計算不同的土體的內摩擦角和墻的摩擦角δ對應的主動土壓力系數K_as。

2.根據權利要求1所述的軟弱土地區擋土墻土壓力計算方法，其特征在于，在步驟b中，所述滲流條件為在x≥0，0≤z≤H的半無限帶狀區域內的穩定條件，土體為各向同性的，飽和的透水介質，土體的滲透系數為k，x為從擋土墻底部向土層內部延伸的水平距離，H為擋土墻高度。

3.根據權利要求2所述的軟弱土地區擋土墻土壓力計算方法，其特征在于，所述步驟b中，具體包括以下步驟：

b1、應用達西定律，將滲流連續條件表示成Laplace微分方程，該微分方程為

b2、根據步驟b1得到整個區域內總水頭h(x，z)的分布規律；

b3、根據在x＝0處面上的邊界條件要求，由傅里葉級數理論得到A_m(0)；

b4、通過總水頭h(x，z)方程和Laplace方程的級數展開，并利用方程A_m(0)和邊界條件，得到A_m(x)的解，所述邊界條件為

b5、根據A_m(x)的解得出最終的解h(x，z)。

4.根據權利要求3所述的軟弱土地區擋土墻土壓力計算方法，其特征在于，所述總水頭h(x，z)的分布規律表示為：

式中，H為擋土墻高度，A_m(x)為由邊界條件和Laplace方程推導出來的方程，z為沿擋土墻高度的位置點。

5.根據權利要求1-4之一所述的軟弱土地區擋土墻土壓力計算方法，其特征在于，所述步驟d中，包括以下幾個步驟：

d1、設定破壞面形成的土楔體為剛性體，并計算土楔體的重度；

d2、計算孔隙水壓力U，該壓力為作用在破壞面上孔隙 水壓力的合力；

d3、由孔隙水壓力U得出作用在土楔體上力的平衡條件，并得到關于破壞面斜率的壓力方程，該壓力方程考慮滲流的主動土壓力系數；

d4、根據d3步驟中得到的壓力方程得出臨界破壞面和壓力最大值。

6.根據權利要求5所述的軟弱土地區擋土墻土壓力計算方法，其特征在于，關于破壞面斜率的壓力方程表示為：式中，γ_sat是土體的飽和重度，K_as是考慮滲流時的主動土壓力系數，其值為：

式中P_a為關于a的函數，P_a的最大值決定了臨界破壞面，a＝cotθ，θ為破裂面與水平面的夾角，為作用在破裂面上的孔隙水壓力，f為破裂面的摩擦系數，g為重度比，H為擋土墻高度。

7.根據權利要求1或6所述的軟弱土地區擋土墻土壓力計算方法，其特征在于，水平分量式中，k為土體的滲透系數，H為擋土墻高度。