[发明专利]一种抗滑桩桩前均质岩体阻滑宽度的计算方法

权利要求书

1.一种抗滑桩桩前均质岩体阻滑宽度的计算方法，其特征在于，所述抗滑桩为竖直设置，所述抗滑桩的底端嵌入岩体中的一段为嵌固段，所述抗滑桩的顶端裸露在岩体外的一段为自由段，岩体上的滑动砂土为楔形体滑块，所述自由段用于阻挡所述楔形体滑块，所述抗滑桩远离所述滑动砂土所述楔形体滑块的侧边向外延伸的岩体为桩前岩体，所述桩前岩体的宽度为阻滑宽度；

所述计算方法包括以下步骤：

根据实际工程施工的抗滑桩的测量数据构建抗滑桩结构模型；

对所述抗滑桩结构模型的桩前岩体进行三维受力分析，将模拟桩前岩体的受力破坏形式分为滑移破坏、拉伸破坏和拉裂破坏；

对所述滑移破坏情况下的所述抗滑桩结构模型进行受力分析，得出抗滑桩对所述桩前岩体的作用力，再根据所述实际工程施工的抗滑桩的测量数据结合所述作用力，计算出抗滑移稳定性系数F_s1；

对所述拉伸破坏和所述拉裂破坏情况下的所述抗滑桩结构模型进行受力分析，构建坐标系，建立压应力函数，根据所述压应力函数分别计算出所述拉伸破坏情况下的抗拉伸稳定性系数F_s2和所述拉裂破坏情况下的抗拉裂稳定性系数F_s3；

根据计算出的所述抗滑移稳定性系数F_s1、所述抗拉伸稳定性系数F_s2和所述抗拉裂稳定性系数F_s3，分别换算得到抗滑移阻滑宽度B₁、抗拉伸阻滑宽度B₂和抗拉裂阻滑宽度B₃；

取所述抗滑移稳定性系数F_s1、所述抗拉伸稳定性系数F_s2和所述抗拉裂稳定性系数F_s3中的最小值得到所述桩前岩体稳定性系数F_S,取所述抗滑移阻滑宽度B₁、所述抗拉伸阻滑宽度B₂和所述抗拉裂阻滑宽度B₃中的最大值得到所述桩前岩体阻滑宽度B；

所述根据所述实际工程施工的抗滑桩的测量数据结合所述受力分析的结果，计算出抗滑移稳定性系数F_s1，包括：

根据楔形体滑动面与抗滑桩之间的夹角、桩前岩体粘聚力和桩前岩体内摩擦角，通过如下第一公式：

计算得到所述抗滑移稳定性系数F_s1；

式中，W—楔形体的重力，R_i—抗滑桩对桩前岩体作用力，B_P—抗滑桩的计算宽度，F₁—抗滑桩对楔形体滑块产生的摩阻力，F₂、F₃—两侧岩体对楔形体滑块产生的摩阻力，β—楔形体滑动面与抗滑桩之间的夹角，—桩前岩体内摩擦角；

所述根据所述压应力函数分别计算出所述拉伸破坏情况下的抗拉伸稳定性系数F_s2，包括

根据弹塑性理论得知，所述桩前岩体受到破坏的应力为水平方向应力，确定水平方向应力函数σ_x，所述水平方向应力函数σ_x小于岩石抗拉强度[σ_t]和该点上覆岩体重力产生的压应力γH之和；

根据所述水平方向应力函数σ_x、所述岩石抗拉强度[σ_t]和所述该点上覆岩体重力产生的压应力γH，通过如下第二公式:

计算得到所述抗拉伸稳定性系数F_s2；

对所述拉裂破坏情况下的所述抗滑桩结构模型进行受力分析，计算出所述拉裂破坏情况下的抗拉裂稳定性系数F_s3，包括，

将抗滑桩对桩前岩体的作用力整合为均匀分布，所述桩前岩体受到破坏的应力为水平方向应力，得到均布作用力的水平方向应力函数σ_4x，所述均布作用力的水平方向应力函数σ_4x为：

其中B_P—抗滑桩的计算宽度；

根据弹塑性理论得知，所述均布作用力的水平方向应力函数σ_4x小于岩石抗拉强度[σ_t]，具体如下：

(σ_x)≤[σ_t]

其中q＝σ_max，当x＝L/2，y＝B/2时，该坐标点的所述均布作用力的水平方向应力函数σ_4x最大，将坐标点带入所述均布作用力的水平方向应力函数σ_4x得到如下第九公式：

根据所述均布作用力的水平方向应力函数σ_4x和所述岩石抗拉强度，通过如下第十公式计算得到所述抗拉裂稳定性系数F_s3:

将上述第九公式带入第十公式得到所述抗拉裂稳定性系数F_s3，具体如下第十一公式：