[發明專利]一種土巖結合基坑吊腳樁支護結構的設計方法

在審

• 申請號: 202211148951.4
• 申請日: 2022-09-21
• 公開（公告）號: CN115455711A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 陳斌;尤涵銳;謝亮;李春磊;吳琪;葉子航;劉紹卿;楊光煜;謝佳海;潘中祺
• 申請（專利權）人: 中冶武勘工程技術有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 楊宣仙

1.一種土巖結合基坑吊腳樁支護結構的設計方法，所述吊腳樁支護結構包括支護樁以及坑內預留巖肩，其特征在于，設計方法包括以下步驟：

步驟一：建立半無限巖體模型和有限寬度巖體模型，所述半無限巖體模型滿足尺寸效應要求，所述實際有限寬度巖體模型滿足邊界條件要求，提交分析，進入后處理模塊；

步驟二：根據后處理結果計算所述巖體各深度節點上的有限巖體水平抗力系數折減系數，進一步確定有限巖體水平抗力系數比例系數的折減系數，根據折減系數代入經驗公式得到實際設計時的水平抗力系數；

步驟三：采用彈性抗力法計算模型，在天漢基坑軟件中輸入樁長、樁徑、土層信息、基坑深度等相關設計參數，其中基底定義為預留巖肩頂面，對巖肩高度范圍內的巖層進行被動區加固，輸入加固后的水平抗力系數比例系數，確保其與步驟二中代入折減系數后計算的水平抗力系數比例系數相等，進一步完成支護樁的位移驗算、被動抗力安全系數驗算、抗傾覆、抗滑移等驗算，根據驗算結果確定最佳嵌巖深度H，并根據軟件輸出的剪力、彎矩圖進行樁身配筋；

步驟四：確定吊腳樁設計計算參數，包括步驟三中確定的最佳嵌巖深度H，預留巖肩寬度B，高度Z，上覆土層重度γ₁，粘聚力c₁，內摩擦角層厚h，基巖重度γ，黏聚力c，內摩擦角樁巖界面外摩擦角δ，θ為極限狀態下最危險的滑裂面與水平面的夾角；根據工程經驗確定一個預留巖肩寬度B，并將預留巖肩寬度B帶入公式對預留巖肩承載力進行驗算，包括預留巖肩抗剪承載力的驗算和預留巖肩抗拉承載力的驗算，且兩者應同時滿足要求；具體驗算過程如下：

(1)預留巖肩寬度B滿足以下條件時，預留巖肩抗剪承載力滿足設計要求：

a.當H≤Btanθ時，根據三角形滑動土楔體的受力平衡得：此時巖肩寬度可進一步減小；

b.當Btanθ＜H≤Z時，預留巖肩寬度B需滿足以下條件：

式中：

(2)預留巖肩寬度B滿足以下條件時，預留巖肩的抗拉承載力符合設計要求：

式中：E_a為支護樁所受主動土壓力合力；M為預留巖肩受到的主動土壓力產生的彎矩，M＝E_a·a；a為主動土壓力合力作用點至驗算截面的垂直距離；z為驗算截面至巖肩頂的垂直距離；σ_f為預留巖肩部分的巖石單軸抗拉強度，一般取抗拉強度的1/10～1/30，具體應參照土工試驗結果，無試驗資料時可取0.15倍的抗壓強度；

步驟五：步驟四中巖肩寬度B應同時滿足預留巖肩抗剪承載力要求和預留巖肩抗拉承載力要求，其中任一條件不滿足或存在富余，改變巖肩寬度B的取值經多次循環試算，直至確定最佳嵌巖深度及巖肩寬度。

2.根據權利要求1所述的一種土巖結合基坑吊腳樁支護結構的設計方法，其特征在于：所述步驟一中巖體模型采用平面應變模型，模型尺寸水平方向兩側各取兩倍計算深度，豎直方向取兩倍計算深度。

3.根據權利要求1所述的一種土巖結合基坑吊腳樁支護結構的設計方法，其特征在于：所述步驟一中巖體模型采用Hoek-Brown本構模型，兩模型中的巖體參數、網格、工況、荷載和邊界條件等均應保持一致。