(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 202210800004.2 (22)申请日 2022.07.08 (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 陈斌　尤涵锐　谢亮　李春磊　 吴琪　刘绍卿　杨光煜　 (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 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基坑嵌岩支护桩被动土 压力计算方法 (57)摘要 本发明提出了一种基坑嵌岩支护桩被动土 压力计算方法。 所述被动土压力的计算包括： 设 被动滑裂面与水平面的夹角为θ， 根据滑裂面与 坑内预留岩肩的相对位置关系将土压力计算模 型划分为三种情况， 并利用极限平衡 法根据滑裂 体上的静力平衡条件建立方程， 得出三种情况的 被动土压力表达式； 将土压力表达式对θ求导， 令方程为0求出不同情况的θ ’， 比较θ’和三种 情况的界限角θ1、 θ2， 选择合适的θ值代入对 应的被动土压力方程， 分别求出三种情况的被动 土压力， 取最小值为实际被动土压力。 本发明充 分考虑土岩结合基坑中坑内预留岩肩提供的被 动土压力， 使计算得到的被动土压力更符合现场 情况， 计算公式简单实用。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 115221698 A 2022.10.21 CN 115221698 A 1.一种基坑嵌岩支护桩被动土 压力计算方法， 其特 征在于， 所述方法包括以下步骤： 步骤一： 确定嵌岩支护 桩设计计算参数， 包括： 支护 桩嵌岩深度H， 预留岩肩宽度b， 预留 岩肩高度h， 土体重度γ， 黏聚力c， 内摩擦角 桩土黏聚力cw， 桩土外摩擦角 δ， 被动土压力 Ep， ； 步骤二： 被动滑裂面与水平面的夹角为θ， 根据滑裂面与坑内预留岩肩的相对位置关系 建立土压力计算模型， 将土压力计算模型划分为滑裂面通过岩肩顶面、 滑裂面通过岩肩侧 壁和滑裂面 通过基底三种方式； 步骤三： 取极限状态下嵌岩支护桩被动侧滑动土楔体进行受力分析， 建立水平和竖直 方向上的静力平衡方程： 上式中： R为不动土体对滑动土楔体的支持反力， K为不动土体对滑动土楔体的黏聚力， Kw为支护桩 对滑动土楔体的黏着力， W 为滑动土楔体重力； 步骤四： 将步骤三中的方程组按照步骤二中的三种情况进行化简计算， 得到三种情况 时被动土 压力Ep的计算公式： (1)在滑裂面 通过岩肩顶面， 即H cot θ ≤b时， 参数 取值如下： 得到被动土 压力Ep： (2)在滑裂面 通过岩肩侧壁， 即b＜H cot θ ≤b+h cot θ 时， 参数 取值如下： 得到被动土 压力Ep： (3)在滑裂面 通过基底， 即H cot θ ＞b+h cot θ 时， 参数 取值如下：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115221698 A 2得到被动土 压力Ep： 步骤五： 将被动土 压力Ep对被动滑裂面与水平面的夹角 θ 求 导， 得到 步骤六： 以支护桩嵌岩的最深点为原点O建立XY轴平面坐标， 坑内预留岩肩的顶面与侧 壁交汇于A点， 坑内预留岩肩的侧壁与基底交汇于B点； 令OA与X负轴之间的夹角为θ1， OB与X 负轴之间的夹角为θ2； 对步骤四中的三种情况分别进行计算， 代入步骤五的公式 ④中得出 对应的θ’， 比较θ’与θ1、 θ2， 选择合适的值带入步骤四对应的公式中计算出相应的被动土压 力Ep1、 Ep2、 Ep3， 以最小值作为实际的被动土 压力， 其具体过程如下： a.当滑裂面通过岩肩顶面时， 根据公式 ①和④计算出θ值， 即θ ’； 比较θ’与θ1大小， 若θ ’ ＞θ1， 则以θ ＝θ ’代入公式 ①中计算Ep1， 若 θ’≤θ1则以θ ＝θ1代入公式 ①计算Ep1； b.当滑裂面通过岩肩侧壁时， 根据公式 ②和④计算出θ值， 即θ ’； 比较θ’与θ1和θ2的大 小， 若θ2＜θ’＜θ1， 则以θ＝θ ’代入公式 ②计算Ep2， 否则以θ＝θ1和 θ＝θ2分别代入公式 ②中计 算， 以其中的小值作为Ep2； c.当滑裂面通过基底时， 根据公式 ③计算出θ值， 即θ ’； 比较θ’与 θ2的大小， 若θ ’＜θ2， 则 以θ ＝θ’代入公式 ③计算Ep3， 若 θ’≥θ2， 则 θ ＝θ2代入公式 ③计算Ep3。 2.根据权利要求1所述的一种基坑嵌岩支护桩被动土压力计算方法， 其特征在于： 所述 土体表面水平， 无荷载作用。 3.根据权利要求1所述的一种基坑嵌岩支护桩被动土压力计算方法， 其特征在于： 所述 步骤一中桩土粘聚力cw、 桩土外摩擦角 δ 的计算公式如下： 4.根据权利要求1所述的一种基坑嵌岩支护桩被动土压力计算方法， 其特征在于： 所述 步骤四中得到的被动土 压力计算公式如下：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115221698 A 3