[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

本發(fā)明公開了一種巖溶地基中獨立基礎(chǔ)的極限荷載的計算方法，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，使得本發(fā)明獲取的獨立基礎(chǔ)極限荷載較傳統(tǒng)的方法獲取的結(jié)果更加精確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種巖溶地基中獨立基礎(chǔ)的極限荷載的計算方法，屬于地基承載力分析技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在石灰?guī)r地區(qū)，巖溶地基中常出現(xiàn)存在一定規(guī)模的溶洞，溶洞上部覆蓋有一定厚度的第四系松散土層。在覆蓋層表面常使用獨立基礎(chǔ)作為上部構(gòu)筑物的基礎(chǔ)型式，在獨立基礎(chǔ)上的荷載作用下，覆蓋層下部的溶洞常常發(fā)生塌陷，這給工程的建設(shè)和運行帶來安全隱患。獨立基礎(chǔ)、覆蓋層和溶洞頂部的塌落巖體組成一個復(fù)雜的巖溶地基系統(tǒng)，如果能精確確定獨立基礎(chǔ)的極限荷載，將會給巖溶地基的設(shè)計和運行提供理論依據(jù)。因此有必要對溶洞的覆蓋層頂部獨立基礎(chǔ)的極限荷載的計算方法進行研究。

眾多學(xué)者和工程師就溶洞塌陷機理、穩(wěn)定性評價方法、溶洞頂板臨界厚度等方面開展了研究，但關(guān)于巖溶地基極限承載力方面存在以下不足：(1)獨立基礎(chǔ)上的荷載通過覆蓋層傳遞至巖土分界面，進而導(dǎo)致溶洞的塌陷，這是一個非常復(fù)雜的力學(xué)問題，當(dāng)前還缺乏關(guān)于“獨立基礎(chǔ)-覆蓋層-溶洞頂部塌落巖體”系統(tǒng)的力學(xué)模型的相關(guān)研究；(2)對獨立基礎(chǔ)上極限荷載作用下溶洞頂部的塌落巖體的應(yīng)力極限狀態(tài)方面的研究不足；(3)求解獨立基礎(chǔ)的極限荷載是一個最大化的數(shù)學(xué)規(guī)劃問題，但當(dāng)前的研究成果均將地基系統(tǒng)進行一些人為假設(shè)，將超靜定問題轉(zhuǎn)化靜定問題并使用數(shù)學(xué)迭代法求解，這導(dǎo)致求得的極限荷載誤差較大。因此，亟需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，以獲得更精確的解答。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種巖溶地基中獨立基礎(chǔ)的極限荷載的計算方法，以獲得巖溶地基中獨立基礎(chǔ)的極限荷載。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種巖溶地基中獨立基礎(chǔ)的極限荷載的計算方法，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。

所述方法步驟如下：

步驟1、擬定巖溶地基中獨立基礎(chǔ)的極限荷載計算的基本參數(shù)；

步驟2、進行溶洞頂部的塌落巖體的受力分析；

步驟3、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；

步驟4、根據(jù)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，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；

步驟5、使用對偶單純性法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。

所述巖溶地基中獨立基礎(chǔ)的極限荷載計算的基本參數(shù)包括：

一、針對獨立基礎(chǔ)、覆蓋層、溶洞頂部的塌落巖體組成的巖溶地基，確定獨立基礎(chǔ)、覆蓋層以及溶洞頂部的塌落巖體的幾何參數(shù)；

二、確定覆蓋層土體、溶洞頂部的塌落巖體的物理力學(xué)參數(shù)。