(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210408041.9 (22)申请日 2022.04.19 (71)申请人 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 地址 430080 湖北省武汉市青山区冶金 大 道17号 (72)发明人 尤涵锐　陈斌　谢亮　李春磊　 于沉香　吴琪　杨光煜　刘绍卿　 (74)专利代理 机构 武汉楚天专利事务所 421 13 专利代理师 杨宣仙 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基坑悬臂式支护结构有限土体主动土 压力计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种基坑悬臂式支护结构有限 土体主动土压力计算方法,该方法主要是针对经 典土压力理论存在的不足， 提供了一种考虑墙后 土体宽度的主动土压力计算方法， 包括以下步 骤： 确定基坑支护结构设计参数和土体物理力学 参数； 确定支护结构位移曲线解析式； 确定摩擦 角与位移的关系式； 假定极限状态下土体滑裂面 形状为旋轮线； 将墙后梯形土楔体分为两部分， 采用水平层分析法根据力的平衡建立方程， 最后 得出滑裂面形状和主动土压力大小的表达式。 本 发明得到的土压力分布更为准确、 合理， 计算公 式简单实用， 可适用于实际工程中拟开挖基坑支 护结构与毗邻地下结构位置较近的情况， 有利于 基坑工程的合理设计和施工， 具有一定的推广应 用价值。 权利要求书4页 说明书8页 附图3页 CN 114741763 A 2022.07.12 CN 114741763 A 1.一种基坑悬臂式支护结构有限土体主动土压力计算方法， 其特征在于， 所述方法包 括以下步骤： 步骤一： 确定基坑支护结构设计参数和土体物理力学参数， 包括： 基坑开挖 深度h0； 土体 重度γ， 黏聚力c， 内摩擦角 基坑支护结构与土体外摩擦角 δ， 土体表面上作用均布荷载 q； 步骤二： 确定摩擦角与位移的关系， 借助应力摩尔圆， 得到准主动状态下， 土体任一位 移的内摩擦角发挥值 外摩擦角发挥值 δm的计算式： 式中： Rf为破坏比， 取0.75～1.0； η为支护结构有效位移面积比； 步骤三： 假设极限状态下支护侧土体的滑裂面符合旋轮线分布， 可得滑裂面上任一点 切线与水平方向夹角： 式中： h为土体滑裂面与既有建筑的交点到地 面的距离： H为基坑支护结构长度； θc为旋轮线通过墙趾时的旋转角； 步骤四： 取极限状态下悬臂支护结构后形成的梯形土楔体分析， 采用水平层 分析法， 根 据其相对运动趋势， 划分为两类水平 微元体， 根据力的平衡分别建立水平和竖向微分方程， 联立化简得： 0≤y≤h时： h＜y≤H时：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114741763 A 2边界条件： y＝0时， σy＝q； 由于式③、 式④在深度y＝h处连续， 因此将y＝h代入式 ③得到的σy即为式④对应的边界 条件； 式中： L1为支护结构与既有建筑的距离； L2为第二类微元体上表面长度， 依据旋轮线滑裂面 解析式： σy为微元体顶面的竖向压力； ξ 取0.8～1.0； K1为矩形区考虑土拱效应的侧向土 压力系数： θ 为有限土体两侧的主应力偏转角： K2为三角形区考虑土拱效应的侧向土 压力系数： θ1、 θ2为滑裂面两侧的主应力偏转角： Ka为朗肯主动土 压力系数； 步骤五： 根据式 ①， 用内外摩擦角发挥值 和δm替换式③、 式④中的土压力参数 和δ 得到不同位移下的土压力计算公式， 在h＜y≤H时， 对应y点σy值的微分方程可通过数值法 求解。 2.根据权利要求1所述的一种基坑悬臂式支护结构有限土体主动土压力计算方法， 其 特征在于： 所述土体为无黏 性土， 土体表面水平。 3.根据权利要求1所述的一种基坑悬臂式支护结构有限土体主动土压力计算方法， 其 特征在于， 所述 步骤二中支护结构有效位移面积比η 的计算公式如下：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114741763 A 3