[發(fā)明專利]一種巖溶地基中獨立基礎(chǔ)的極限荷載的計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011422496.3
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112528490B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉文連;李澤;眭素剛;許漢華;王幫團;槐以高;雍偉勛;唐果
• 申請（專利權(quán)）人: 中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計研究院有限公司;昆明理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 昆明明潤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 53215
• 代理人: 馬海紅

1.一種巖溶地基中獨立基礎(chǔ)的極限荷載的計算方法，其特征在于：以獨立基礎(chǔ)、覆蓋層和溶洞頂部的塌落巖體組成的巖溶地基為研究對象；進行溶洞頂部的塌落巖體的受力分析；建立溶洞頂部的塌落巖體的巖土分界面上的附加應(yīng)力條件；建立求解巖溶地基中獨立基礎(chǔ)極限荷載的線性數(shù)學(xué)規(guī)劃模型；求解巖溶地基中獨立基礎(chǔ)極限荷載的線性數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，獲得獨立基礎(chǔ)的極限荷載；

所述建立溶洞頂部的塌落巖體的巖土分界面上的附加應(yīng)力條件，具體為：

一、建立覆蓋層土體的自重在巖土分界面上產(chǎn)生的附加應(yīng)力條件，具體為：

σ_f＝γ_sH

式中：σ_f是覆蓋層土體的自重在塌落巖體的巖土分界面上產(chǎn)生的附加應(yīng)力；H是覆蓋層土體的厚度；γ_s是覆蓋層土體的容重；

二、建立獨立基礎(chǔ)的極限荷載在巖土分界面上產(chǎn)生的附加應(yīng)力條件，根據(jù)應(yīng)力擴散原理，按下式計算：

式中：F_z是獨立基礎(chǔ)的極限荷載；σ_F是獨立基礎(chǔ)的極限荷載F_z在塌落巖體的巖土分界面上產(chǎn)生的附加應(yīng)力；b是獨立基礎(chǔ)的寬度，L是獨立基礎(chǔ)的長度；θ是覆蓋層土體的應(yīng)力擴散角；

所述建立求解巖溶地基中獨立基礎(chǔ)極限荷載的線性數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，具體為：

一、建立目標(biāo)函數(shù)

設(shè)獨立基礎(chǔ)的極限荷載為目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)如下：

Maximize:F_z

式中：F_z是獨立基礎(chǔ)的極限荷載；Maximize表示“使最大”；

二、建立溶洞頂部的塌落巖體的平衡方程，具體為：

式中：d是溶洞頂部的塌落巖體的直徑；h是溶洞頂部的塌落巖體的高度；τ_r是溶洞頂部的塌落巖體的破裂面上作用的切應(yīng)力；σ_f是覆蓋層土體的自重在溶洞頂部的塌落巖體的巖土分界面上產(chǎn)生的附加應(yīng)力；σ_F是獨立基礎(chǔ)的極限荷載F_z在溶洞頂部的塌落巖體的巖土分界面上產(chǎn)生的附加應(yīng)力；是溶洞頂部的塌落巖體的自重，γ_r是溶洞頂部的塌落巖體的容重；

三、建立溶洞頂部的塌落巖體應(yīng)力的極限狀態(tài)約束條件，具體為：

式中：σ_r是溶洞頂部的塌落巖體的破裂面上作用的正應(yīng)力；是溶洞頂部的塌落巖體的靜止土壓力系數(shù)，是溶洞頂部的塌落巖體的內(nèi)摩擦角；

四、建立溶洞頂部的塌落巖體的屈服條件，具體為：

式中：c_r是溶洞頂部的塌落巖體的粘聚力；

五、建立求解巖溶地基中獨立基礎(chǔ)極限荷載的線性數(shù)學(xué)規(guī)劃模型：

將目標(biāo)函數(shù)、溶洞頂部的塌落巖體的平衡方程、溶洞頂部的塌落巖體應(yīng)力的極限狀態(tài)約束條件、溶洞頂部的塌落巖體的屈服條件和附加應(yīng)力條件集成，得到求解巖溶地基中獨立基礎(chǔ)極限荷載的線性數(shù)學(xué)規(guī)劃模型如下：

式中：γ_s是覆蓋層土體的容重；H是覆蓋層土體的厚度；b是獨立基礎(chǔ)的寬度，L是獨立基礎(chǔ)的長度；θ是覆蓋層土體的應(yīng)力擴散角；

所述求解巖溶地基中獨立基礎(chǔ)極限荷載的線性數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，具體為：將已知參數(shù)d、h、H、L、θ、c_r、γ_s、γ_r帶入求解巖溶地基中獨立基礎(chǔ)極限荷載的線性數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，以獨立基礎(chǔ)極限荷載F_z為目標(biāo)函數(shù)，以σ_f、σ_F、σ_r、τ_r為決策變量，并使用“對偶單純形法”求解該線性數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，求解得到巖溶地基中獨立基礎(chǔ)極限荷載F_z，以及決策變量σ_f、σ_F、σ_r、τ_r的計算結(jié)果；其中，d是溶洞頂部的塌落巖體的直徑；h是溶洞頂部的塌落巖體的高度；H是覆蓋層土體的厚度；L是獨立基礎(chǔ)的長度；θ是覆蓋層土體的應(yīng)力擴散角；c_r是溶洞頂部的塌落巖體的粘聚力；是溶洞頂部的塌落巖體的內(nèi)摩擦角；γ_s是覆蓋層土體的容重；γ_r是溶洞頂部的塌落巖體的容重；是溶洞頂部的塌落巖體的靜止土壓力系數(shù)；σ_f是覆蓋層土體的自重在溶洞頂部的塌落巖體的巖土分界面上產(chǎn)生的附加應(yīng)力；σ_F是獨立基礎(chǔ)的極限荷載F_z在溶洞頂部的塌落巖體的巖土分界面上產(chǎn)生的附加應(yīng)力；σ_r是溶洞頂部的塌落巖體的破裂面作用的正應(yīng)力；τ_r是溶洞頂部的塌落巖體的破裂面作用的切應(yīng)力。