[發明專利]一種等雨強入滲作用下均質地基極限承載力計算方法

有效

• 申請號: 201910201411.X
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109898489B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 秦衛星;胡惠仁;鄧思佳;陳志豪;廖紫欣
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: E02D1/08
• 分類號: E02D1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種等雨強入滲作用下均質地基極限承載力計算方法，其特征在于，所述方法的步驟如下：

（1）確定地基初始基質吸力分布狀態：將前期等雨強q_A入滲形成的穩定滲流場作為初始狀態的基質吸力分布狀態，計算公式為：

（1）

式中：h_m為z處基質吸力，cm；

h₀為地下水位處的基質吸力值，通常h₀取0cm；

z為研究點相對地下水位的位置，cm；

k_s為飽和滲透系數，cm/h；

β為去飽和系數，/cm；

（2）確定等雨強非穩定入滲過程地基基質吸力瞬態分布狀態：等雨強q_B非穩定入滲過程任意t時刻均質地基基質吸力非線性分布狀態計算公式為：

（2）

式中：(u_a-u_w)_z為研究點的基質吸力，kPa；

(u_a-u_w)₀為地下水位處基質吸力，kPa；

z為研究點縱坐標，cm；

q_A為研究時段之前的降雨強度，cm/h；

q_B為研究時段的降雨強度cm/h；

t為降雨歷時，h；

k_s為飽和滲透系數，cm/h；

α為去飽和系數，/kPa；

θ_s為飽和體積含水量，cm³/cm³；

θ_r為殘余體積含水量，cm³/cm³；

γ_w為水的重度，10kN/m³；

l為地基表面與地下水位的距離，cm；

λ_n為超越方程tan(λβl)+2λ=0的第n個根；

（3）計算等雨強非穩定入滲過程基底中心平均基質吸力大?。捍_定基底中心平均基質吸力大小(u_a-u_w)_zo用于計算地基極限承載力；

（4）計算等雨強非穩定入滲過程地基實時極限承載力大?。嚎紤]非線性基質吸力對非飽和地基承載性能的貢獻，計算寬為b、埋深為d的基礎極限承載力，計算公式為：

（3）

式中：p_u為極限承載力，kPa；

γ₁為基底以下土體重度，kN/m³；

γ₂為基底以上土體重度，kN/m³；

b為基礎寬度，m；

d為基礎埋深，m；

c’為有效黏聚力，kPa；

φ’為有效內摩擦角，°；

(u_a-u_w)_a為進氣值，kPa；

N_γ、N_q、N_c分別為重度、荷載、黏聚力對應的承載力系數；

ξ_γ、ξ_q、ξ_c分別為重度、荷載、黏聚力對應的形狀系數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基底中心平均基質吸力大小(u_a-u_w)_zo，為降雨任意時刻t基質吸力分布曲線與基礎中軸線在基底1.5倍基礎寬度范圍內圍成的封閉圖形形心o處的平均基質吸力，以基礎中心線與地下水位線交點為坐標原點、z軸鉛直向上、x軸水平向右，建立坐標系，形心o的縱坐標z_o計算公式為：

（4）

式中：z_o為封閉圖形形心縱坐標，cm；

z為封閉圖形內任意點縱坐標，cm；

(u_a-u_w)_z為縱坐標z處基質吸力，kPa；

A為封閉圖形面積，cm²；

l為地基表面與地下水位的距離，cm；

b為基礎寬度，m；

d為基礎埋深，m。