岩溶地区桩基持力层安全厚度计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及粧基置于空洞区上方时持力层安全厚度的判别方法，具体为一种岩溶 地区粧基持力层安全厚度计算方法。
【背景技术】
[0002] 我国的喀斯特地貌分布广、面积大。因溶洞的存在，多表现为溶蚀、溶沟、溶槽、中 小型串珠状洞穴或单个小型溶洞裂隙发育状态不定等形态，给岩溶地区粧基设计、施工带 来了很大的难度。现有设计规范、行业标准有关岩溶地区粧基设计条文较少，且内容过于抽 象，或要求过于保守，总体操作性不强。为确保粧基的质量，工程实践中，常采用"一柱一粧， 一粧一孔"的设计原则。大部分粧基需穿越溶洞层嵌入基岩，工程造价高，同时增加了施工 难度及工期。
[0003] 目前，针对岩溶地区粧基承载力或持力层稳定性方面系统性研宄很少，国内外主 要采用理论研宄、数值模拟和现场与模型试验等手段进行研宄。现有大部分研宄工作理论 性、试验性过强，且缺乏系统性，工程应用操作性和指导性不强，制约了相关规范的完善。
[0004] 基于此，现有技术中赵明华等研宄有将溶洞简化为梁板结构模型，按冲切、剪切 破坏模式，，虽然其思路清晰，公式简单易懂，工程适用性强：
[0005] 1冲切破坏模式
[0006] 假设冲切破坏面是简化的圆锥台面，破坏面上的剪应力和法向拉应力均匀分布， 因两种应力分担比例无法确定，偏于安全把这两种应力的作用分开考虑，分别承担粧端荷 载。
[0007] 1. 1仅法向拉应力提供承载力，当破坏面仅由法向拉应力提供承载力时可得净冲 切厚径比：
【主权项】
1. 一种岩溶地区粧基持力层安全厚度计算方法，其特征在于包括以下步骤： 第一步：建立假定模型，并对模型进行简化； 第二步：对持力层安全厚度理论分析； 第三步：对持力层安全厚度进行初步验算； 第四步：对持力层安全厚度进行精确验算； 第五步：判断持力层是否满足计算要求。
2. 根据权利要求书1所述的岩溶地区粧基持力层安全厚度计算方法，其特征在于：所 述第一步中持力层为四边固定双向受力板模型，并拟定溶洞顶板的参数。
3. 根据权利要求书1或2所述的岩溶地区粧基持力层安全厚度计算方法，其特征在于， 所述第二步中： a. 抗冲切安全厚度为：
b. 抗剪切安全厚度为：
c. 抗拉弯破坏安全厚度为：
其中：h为粧端以下持力层厚度，不含嵌岩深度；d为粧直径；〇b为粧底应力；〇 t为容 许冲切面法向拉应力；tt为容许冲切面法向剪应力；0为冲切角，Ki为安全系数；K2为安 全系数；1为比例系数，〇。为容许岩石抗压强度，K3为安全系数；〇 1(|为自重拉应力，ttQ为 自重剪应力和〇tl为粧端荷载产生冲切面拉应力和为ttl粧端荷载产生冲切面剪应力；Y。 为容重；H为h和嵌深合计，即板的总厚度，m、n为比例系数，B为板梁宽，L为板的跨度，K4 为安全系数。
4. 根据权利要求书1所述的岩溶地区粧基持力层安全厚度计算方法，其特征在于，所 述第三步中： 当时，不需要进行安全验算，适宜作为持力层。 H h II 当；-<：!时，判断-^3.5及了> 5.0~5.5是否成立，如果成立，则满足要求，否则则进入L d a 第四步进行验算，其中L为板的跨度、H为板的总厚度、h为粧端以下持力层厚度、d为粧直 径。
5.根据权利要求书1所述的岩溶地区粧基持力层安全厚度计算方法，其特征在于，所 述第四步中： 抗冲切安全厚度通过以下公式验算：
抗剪切安全厚度通过以下公式验算：
抗拉弯破坏安全厚度通过以下公式验算：
其中：h为粧端以下持力层厚度，不含嵌岩深度；d为粧径；〇b为粧底应力；〇 t为容许 冲切面法向拉应力；tt为容许冲切面法向剪应力；0为冲切角，Ki为安全系数；K2为安全 系数；1为比例系数，〇。为容许岩石抗压强度，K3为安全系数；〇 1(|为自重拉应力，tt(l为自 重剪应力和〇tl为粧端荷载产生冲切面拉应力和为Ttl粧端荷载产生冲切面剪应力；Y。为 容重；H为h和嵌深合计，m、n为比例系数，B为板梁宽，L为板的跨度，K4为安全系数。
【专利摘要】本发明公开了一种岩溶地区桩基持力层安全厚度计算方法，包括以下步骤：第一步：建立假定模型，并对模型进行简化；第二步：对持力层安全厚度理论分析；第三步：对持力层安全厚度进行初步验算；第四步：对持力层安全厚度进行精确验算；第五步：判断持力层是否满足计算要求。本发明计算简便，便于桩基设计优化，操作性强，同时推进相关规范完善，将带来巨大的经济效益和社会效益。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104809312
【申请号】CN201510250852
【发明人】柏华军
【申请人】中铁第四勘察设计院集团有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月15日