(19)中华 人民共和国 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 202111276850.0 (22)申请日 2021.10.2 9 (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 申请人 中国冶金 科工股份有限公司 (72)发明人 尤涵锐　陈斌　谢亮　李春磊　 于沉香　杨光煜　刘绍卿　 (74)专利代理 机构 武汉楚天专利事务所 421 13 代理人 杨宣仙 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于滑裂面形状修正的基坑支护主动土压 力计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于滑裂面形状修正的基 坑支护主动土压力计算方法。 该方法包括以下步 骤： 确定基坑支护结构设计参数和土体物理力学 参数； 确定支护结构位移模式； 确定支护结构位 移随深度变化关系式； 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对数螺 线； 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、 合力及 合力作用点位置的表达式。 采用本发 明所提供的 基于滑裂面形状修正的基坑支护主动土压力计 算方法， 得到的土压力的分布更为准确、 合理， 计 算公式简单实用， 可适用于基坑工程中不同类型 的支护结构， 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9页 附图3页 CN 113935098 A 2022.01.14 CN 113935098 A 1.一种基于滑裂面形状修正的基坑支护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h； 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： 根据支护结构位移曲线， 确定其支护结构位移模式； 步骤三： 假设支护结构位移曲线呈抛物线形式， 取结构顶部， 底部和最大位移处三个特 殊点， 对于任意 位移曲线， 可 得位移S与深度Z的关系式： 式中： m和n为反映曲线形状的参数， 且有： S上为支护结构顶部水平位移； S下为支护结构底部水平位移； Sm为支护结构最大 水平位移； Zm为最大位移处所对应的深度； 步骤四： 确定摩擦角与位移的关系， 借助应力摩尔圆， 得到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为支护结构的有效位移面积比； 步骤五： 假定极限状态下土体滑裂面形状可由对数螺线表示， 可得滑裂面上任一点切 线与水平方向夹角： 式中： θ 为滑裂面上任意 一点与竖直方向的夹角； 考虑位移影响的参数 步骤六： 取极限状态下支护结构后形成的三角形土楔体分析， 借助 水平层分析法， 根据 支护结构的位移模式划分水平微元体类型， 根据力的平衡建立水平和竖向微分方程并化简 得：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 113935098 A 2边界条件： y＝0时， σy＝q； 式中： L上为微元体上表面长度， 取L上＝Heω θsinθ； σy为微元体顶面的竖向压力； σw为支护结构所受土 压力强度； ξ 取0.3～0.6； ξ 取0.8～1.0； K为侧向主动土 压力系数： β 为土体单 元的小主应力平面与水平面间的夹角： N为大、 小主应力比： 步骤七： 根据 ②， 用内外摩擦角发挥值 和 δm替换公式 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， 并对应y点σy值的微分方程 通过龙格库塔法求 解。 2.根据权利要求1所述的一种基于滑裂面形状修正的基坑支护主动土压力计算方法， 其特征是： 所述土体为无黏 性土， 土体表面水平。 3.根据权利要求1所述的一种基于滑裂面形状修正的基坑支护主动土压力计算方法， 其特征在于所述 步骤四中支护结构的有效位移面积比η 的 的计算公式如下：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 113935098 A 3