(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 202211107426.8 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 中冶武勘工程 技术有限公司 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　 谢佳海　吴琪　于沉香　杨光煜　 刘绍卿　潘中祺　叶子航　 (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 17/11(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 圆筒型基坑主动土 压力计算方法 (57)摘要 本发明提出了一种圆筒型基坑主动土压力 计算方法。 所述主动土压力的计算包括： 确定基 坑支护结构设计参数和土体物理力学参数； 假定 极限状态下土体滑裂面为平面， 采用空间水平层 分析法根据力的平衡建立微分方程； 方程求解得 出极限状态下的主动土压力表达式； 考虑支护结 构位移效应对摩擦角进行折减； 代入折减后的摩 擦角求得 实际的主动土压力。 本发 明充分考虑空 间拱效应的影响， 引入环向应力系数， 建立支护 结构移动过程中土压力与水平 位移的关系， 计算 得到的非极限主动土压力更符合实际情况， 可适 用于圆筒型基坑支护设计 计算。 权利要求书4页 说明书9页 附图3页 CN 115408873 A 2022.11.29 CN 115408873 A 1.一种圆筒型基坑主动土 压力计算方法， 其特 征在于， 所述方法包括以下步骤： 步骤一： 确定圆筒型基坑支护结构的设计参数和土体物理力学参数， 包括： 支护结构长 度L， 支护结构最大位移处深度Zm， 基坑开挖深度h， 半径R， 土体重度γ， 内摩擦角 支护结 构与土体外摩擦角 δ， 土体表面上作用均布荷载q； 以下计算过程均采用上述 参数进行； 步骤二： 假定极限平衡状态下支护结构后土体的滑裂面为平面， 形成的土楔体形状为 平面三角形土楔体绕圆筒旋转而成， 采用空间水平层分析法， 对某 一深度z处厚度为dz的水 平微元体进行受力 分析， 根据微元体的受力形式分别建立三组径向和竖向受力平衡方程， 并化简上述方程组， 求解微分方程得到极限状态下的圆筒型基坑主动土压力σx的计算公 式： 0≤z＜Zm时： z＝Zm时： Zm＜z≤L时： 边界条件： z＝0时， σz＝q； 式中： σx为小主应力， 即支护结构作用在微元体上的反力； σz为大主应力， 即微元体顶面 的竖向应力； β 为滑裂面与水平面的夹角； r为平面三角形土楔体顶宽； C为任意常数， 可由边 界条件求得； ψ为微元体的层间等 效内摩擦角， K为考虑竖向土拱效应的侧向主动 土压力系数； λ为支护结构的环向应力系数； A1、 A2、 B为简化公式所定义的未知常系数； 步骤三： 根据摩尔库伦理论作改进的摩尔应力圆， 通过三轴试验类比， 得到非极限状态 下， 土体向圆筒型支护结构位移时的根据位移效应折减的内摩擦角 υm发挥值表达式：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115408873 A 2式中： Rf为破坏比， 取0.75～1.0； S 为实际支护结构高度范围内的最大水平位移； Sa为达 到主动极限状态所需的最大 水平位移， 圆筒型基坑支护结构可 取Sa＝0.2％L； 步骤四： 将式 ④中根据位移效应折减的内摩擦角 代入式①②③中替换 得出考虑 支护结构位移效应的圆筒型基坑主动土 压力计算公式。 2.根据权利要求1所述的一种圆筒型基坑主动土压力计算方法， 其特征在于： 所述圆筒 型基坑的土体为无黏 性土， 土体表面水平。 3.根据权利要求1所述的一种圆筒型基坑主动土压力计算方法， 其特征在于所述步骤 二中根据微元体的受力形式分别建立 三组径向和竖向受力平衡方程具体如下： 当0≤z＜Zm时： 当z＝Zm时： 当Zm＜z≤L时：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115408873 A 3