[發(fā)明專利]一種沉井隔墻底部盲區(qū)土柱臨界高度確定的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110903595.1
• 申請(qǐng)日: 2021-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN113761619B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬遠(yuǎn)剛;嚴(yán)華;劉彥峰;黃銳;胡曉明;劉少成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵大橋科學(xué)研究院有限公司;中鐵大橋局集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 武漢智權(quán)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 牛晶晶

本發(fā)明涉及一種沉井隔墻底部盲區(qū)土柱臨界高度確定的方法，其中，隔墻包括伸入土柱內(nèi)的刃腳，所述方法包括以下步驟：確定土柱發(fā)生破壞時(shí)分布于所述刃腳兩側(cè)的破壞土楔體；取所述刃腳和所述破壞土楔體的至少其中之一為隔離體進(jìn)行受力分析，得到力的平衡方程；根據(jù)所述力的平衡方程確定所述土柱的臨界高度。從土力學(xué)極限平衡的角度做嚴(yán)格推導(dǎo)，理論基礎(chǔ)明確，使用excel表格就可以計(jì)算出所述土柱的臨界高度，縮短了計(jì)算周期，提高了沉井施工監(jiān)控的準(zhǔn)確性和效率，可以有效指導(dǎo)沉井下沉施工取土作業(yè)，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及沉井施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種沉井隔墻底部盲區(qū)土柱臨界高度確定的方法。

背景技術(shù)

沉井是井筒狀的結(jié)構(gòu)物，它是以井內(nèi)挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后經(jīng)過混凝土封底并填塞井孔，使其成為橋梁墩臺(tái)或其它結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)。一般在施工大型橋墩的基坑，污水泵站，大型設(shè)備基礎(chǔ)，人防掩蔽所，盾構(gòu)拼裝井，地下車道與車站水工基礎(chǔ)施工圍護(hù)裝置時(shí)使用。

相關(guān)技術(shù)中，沉井內(nèi)一般設(shè)置有橫縱交錯(cuò)的隔墻，隔墻的底部需要設(shè)置土柱來進(jìn)行支撐，目前，一般采用有限元方法來計(jì)算土柱發(fā)生剪切破壞時(shí)的臨界值，但是，采用有限元的方法需要在電腦上建模、劃分網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算臨界值的過程較為專業(yè)，對(duì)技術(shù)人員的要求較高，且計(jì)算周期較長(zhǎng)，不易滿足日常對(duì)沉井施工監(jiān)控的作業(yè)要求。

因此，有必要設(shè)計(jì)一種新的沉井隔墻底部盲區(qū)土柱臨界高度確定的方法，以克服上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種沉井隔墻底部盲區(qū)土柱臨界高度確定的方法，以解決相關(guān)技術(shù)中采用有限元的方法對(duì)技術(shù)人員的要求較高，且計(jì)算周期較長(zhǎng)，不易滿足日常對(duì)沉井施工監(jiān)控的作業(yè)要求的問題。

第一方面，提供了一種沉井隔墻底部盲區(qū)土柱臨界高度確定的方法，其中，隔墻包括伸入土柱內(nèi)的刃腳，所述方法包括以下步驟：確定土柱發(fā)生破壞時(shí)分布于所述刃腳兩側(cè)的破壞土楔體；取所述刃腳和所述破壞土楔體的至少其中之一為隔離體進(jìn)行受力分析，得到力的平衡方程；根據(jù)所述力的平衡方程確定所述土柱的臨界高度。

一些實(shí)施例中，所述取所述刃腳和所述破壞土楔體的至少其中之一為隔離體進(jìn)行受力分析，得到力的平衡方程，包括：取所述刃腳為隔離體進(jìn)行受力分析，得到第一平衡方程；取所述刃腳以及所述刃腳兩側(cè)的所述破壞土楔體為隔離體進(jìn)行受力分析，得到第二平衡方程；取所述破壞土楔體為隔離體進(jìn)行受力分析，得到第三平衡方程；聯(lián)立所述第一平衡方程、所述第二平衡方程和所述第三平衡方程得到所述力的平衡方程。

一些實(shí)施例中，所述取所述刃腳為隔離體進(jìn)行受力分析，得到第一平衡方程，包括：對(duì)所述刃腳進(jìn)行受力分析；根據(jù)所述刃腳所受上部結(jié)構(gòu)的力F、所述刃腳與所述破壞土楔體之間的粘聚力C₂、所述刃腳的踏面上的支撐力R₀以及所述刃腳的斜面受到所述土柱的豎直反力F₁和水平反力H，建立所述第一平衡方程。

一些實(shí)施例中，所述第一平衡方程包括第一分方程和第二分方程，所述第一分方程為：式中，R₀為所述刃腳的踏面上的支撐力，a為所述刃腳的踏面的寬度，α為所述刃腳的斜面相對(duì)于水平面的夾角，d為所述刃腳的高度，F(xiàn)₂為所述豎直反力F₁和所述水平反力H的合力，δ為所述合力F₂的作用方向與所述刃腳的斜面的法線方向之間的夾角；所述第二分方程為：2C₂·sinα+2F₂·cos(α-δ)+R₀＝F，式中，F(xiàn)為所述刃腳所受上部結(jié)構(gòu)的力，C₂為所述刃腳與所述破壞土楔體之間的粘聚力，α為所述刃腳的斜面相對(duì)于水平面的夾角，F(xiàn)₂為所述豎直反力F₁和所述水平反力H的合力，δ為所述合力F₂的作用方向與所述刃腳的斜面的法線方向之間的夾角。