[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

本發明公開了一種等雨強入滲過程均質地基實時極限承載力計算方法，包括：確定地基初始基質吸力分布狀態；確定等雨強入滲過程地基基質吸力瞬態分布狀態；計算雨水入滲過程基底平均基質吸力大小；計算雨水入滲過程地基極限承載力大小。本方法給出等雨強入滲過程基質吸力非線性解析解計算地基基質吸力，根據非飽和地基極限承載力計算理論得到了降雨過程極限承載力解析表達式，建立了均勻地基極限承載力與降雨強度、降雨歷時的直接映射關系。本發明考慮了等雨強入滲過程非線性分布基質吸力對極限承載力的貢獻，可快速預測雨水入滲過程任意時刻地基極限承載力大小，為雨季地基承載性能評價和地基防災減災提供了理論與技術支撐。

技術領域

本發明屬于非飽和地基極限承載力計算技術領域，特別是涉及一種等雨強入滲作用下均質地基極限承載力計算方法。

背景技術

基質吸力對非飽和地基承載性能有增強效應，合理考慮基質吸力貢獻，能有效挖掘非飽和地基承載潛能，確保工程設計安全、經濟。然而，降雨入滲容易導致地基中上部土體基質吸力減小、甚至消失，進而降低地基承載性能，給工程安全造成不利影響。因此揭示降雨入滲作用下地基極限承載力演化特性，對正確評價雨季地基承載性能、及時采取針對性預防措施防止地基失穩破壞具有重大現實意義。

實際工程中，采用解析法確定降雨過程地基極限承載性能是一種簡便可行的辦法。然而現有的地基極限承載力計算解析方法還存在以下兩點不足。

其一，常假定基質吸力沿深度為均勻或線性分布，與降雨過程基質吸力非線性分布特征不符，且沒能直接建立地基極限承載力和降雨強度、降雨歷時的映射關系，計算過程繁瑣，分析效率不高（譬如，張常光,晏青,周菲,等.不同吸力分布下條形地基極限承載力解答[J].巖石力學與工程學報,2018,37(05):1237-1251）。

其二，只能計算雨水穩定入滲情況下地基極限承載力，不能分析雨水非穩定入滲過程地基極限承載力隨時間的演化特性（譬如，陳茜,程大偉.穩態流下非飽和土地基承載力模型[J].土木建筑與環境工程,2018,40(06):9-14）。

發明內容

針對現有求解降雨入滲作用下均質地基極限承載力存在的技術問題，本發明基于Richards瞬態非飽和滲流控制方程和非飽和地基極限承載力計算理論，提供了一種方便快捷的等雨強入滲過程任意時刻均質地基極限承載力計算方法。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

本發明公布了一種等雨強入滲作用下均質地基極限承載力計算方法，所述方法：

（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；