[發明專利]一種含有淺埋隱伏球狀空洞地基承載力的量化方法

在審

• 申請號: 202010118111.8
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111324960A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 謝朋;文海家;岳祖潤;滕瑩;楊淑琪;黎佳齊;嚴蕾;楊雨軒;介少龍;劉冰洋;符晶晶;謝婧;杜智超;尹迪
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 鞠傳龍

本發明公開了一種含有淺埋隱伏球狀空洞地基承載力的量化方法，其方法為：步驟一、構建含有淺埋隱伏球狀空洞地基穩定性分析的空間軸對稱計算模型；步驟二、求解得到能夠反映含有淺埋隱伏球狀空洞圍巖空間應力分布的完備解；步驟三、推導得到含有淺埋隱伏球狀空洞地基承載力計算的數學表達式；步驟四、完成對地基承載力的確定。有益效果：具有考慮全面、計算結果結果準確性和可靠性高等優點，能夠為含有淺埋隱伏空洞地基失穩防治工作開展提供科學的依據。操作簡單，具有實際工程推廣的可行性。

技術領域

本發明涉及一種地基承載力的量化方法，特別涉及一種含有淺埋隱伏球狀空洞地基承載力的量化方法。

背景技術

目前，中國是世界上巖溶最為發育的國家之一，可溶性巖石的分布面積達到3.43×106km²，占據了國土總面積的1/3。與國外的分布特征不同，在這總共3.43×106km²的可溶性巖石中，僅有1.25×106km²裸露在外，其余均處于隱伏狀態。由于具有可溶性的巖石與酸性水體之間的相互作用，在近地表區域就會有隱伏空洞形成。城市是社會的載體，也是人類走向文明的標志。所以，中國在重視發展經濟的同時，也穩步推進城市化建設進程。在整個發展過程中，為了滿足人們的需求，工程建設在規模和速度上均有大幅度的提升，對于土地占用不斷增加。由于土地資源本身用途的轉變以及對于災害易發區不間斷地持續開發，與隱伏空洞相關的地基失穩問題成為常見的實際工程問題，其造成的損失涉及農業工程、公路工程、鐵路工程、礦業工程以及工業與民用建筑工程等多個方面。因此，含有淺埋隱伏空洞地基失穩災害的防治工作成為保障國家安全與社會經濟發展的重大需求。

為了更好地把握地面塌陷災害的內涵和外延，國內外學者開展了大量的研究工作，主要集中于定性和定量兩個方面。在定性研究方面，研究人員在室內試驗和室外踏勘的基礎上，總結歸納了地面塌陷的破壞機理。伴隨著科學技術的發展和進步，更多的資源共享實現了學科交叉，邏輯回歸、模糊理論等被引入，建立了一系列地面塌陷易發性評價模型。在定量研究方面，主要關注隱伏空洞的存在對圍巖應力分布的影響和地基穩定性評價的量化指標。

綜上所述，為了更好了解地面塌陷災害的不利影響，學者們開展了廣泛而深入的研究，取得了豐碩的成果。對于量化研究而言，一般情況下將問題轉化為二維平面問題進行求解，未能充分考慮淺埋目標體的空間三維特性。同時，也未綜合考慮外部荷載、巖土體自重，原巖應力的影響。因此，在綜合考慮隱伏空洞的幾何特征及所受復雜應力的共同作用，提出一種準確的地基承載力量化方法，為本領域技術人員有待考慮的問題。

發明內容

本發明的目的是為了更好了解含有淺埋隱伏空洞地基失穩的不利影響而提供的一種含有淺埋隱伏球狀空洞地基承載力的量化方法。

本發明提供的含有淺埋隱伏球狀空洞地基承載力的量化方法，其方法如下所述：

步驟一、綜合考慮淺埋隱伏球狀空洞的空間三維特性、上覆巖土層自重應力、原巖應力和外部豎向荷載的共同作用，構建含有淺埋隱伏球狀空洞地基穩定性分析的空間軸對稱計算模型；

步驟二、選用球狀坐標系，引入拉普位移法，通過理論解析，求解得到能夠反映含有淺埋隱伏球狀空洞圍巖空間應力分布的完備解；

步驟三、將通過理論解析求得的步驟二中的完備解、地面塌陷的破壞模式和莫爾-庫倫強度理論相結合，推導得到含有淺埋隱伏球狀空洞地基承載力計算的數學表達式；

步驟四、將實際工程中測得的地層豎向荷載、巖土層重度、巖土體的泊松比、上覆地層厚度和球狀空洞的半徑數據代入步驟三中的數學表達式進行計算，就可以完成對地基承載力的確定。

步驟一中的空間軸對稱計算模型及相關參數如下：

p_z—地面所受外部荷載；