[发明专利]一种穿越溶洞型嵌岩桩竖向极限承载力计算方法及系统

权利要求书

1.一种穿越溶洞型嵌岩桩竖向极限承载力计算方法，其特征在于，所述计算方法包括如下步骤：

确定基桩和岩土体的物理力学参数；所述物理力学参数包括：基桩半径r、基桩总长度L、溶洞半径R、溶洞高度H、基桩嵌入溶洞底板深度H_r、上覆土层第i层土的厚度l_i、桩周第i层土的极限侧阻力q_ski、桩周第i层土的容重γ_i、桩侧土水平抗力系数的比例系数平均值m、溶洞基岩岩体单轴抗压强度σ_cmass、基桩弹性模量E和基桩单轴抗压强度

根据所述物理力学参数，计算上覆岩土层中的桩身极限侧摩阻力

根据所述物理力学参数，计算基桩的嵌岩段总极限阻力

根据所述物理力学参数，计算桩身轴向受压破坏极限荷载

桩身极限侧摩阻力加上嵌岩段总极限阻力与桩身轴向受压破坏极限荷载之间的较小值作为基桩竖向极限承载力

2.根据权利要求1所述的穿越溶洞型嵌岩桩竖向极限承载力计算方法，其特征在于，根据所述物理力学参数，计算上覆岩土层中的桩身极限侧摩阻力具体包括：

根据所述物理力学参数，利用公式计算拱效应系数Ψ；

根据所述物理力学参数和拱效应系数Ψ，利用公式计算上覆岩土层中的桩身极限侧摩阻力

3.根据权利要求1所述的穿越溶洞型嵌岩桩竖向极限承载力计算方法，其特征在于，所述根据所述物理力学参数，计算基桩的嵌岩段总极限阻力具体包括：

根据所述物理力学参数，利用公式计算端阻综合系数ζ_r；

根据所述物理力学参数和端阻综合系数ζ_r，利用公式计算基桩的嵌岩段总极限阻力

4.根据权利要求1所述的穿越溶洞型嵌岩桩竖向极限承载力计算方法，其特征在于，所述根据所述物理力学参数，计算桩身轴向受压破坏极限荷载具体包括：

根据所述物理力学参数，求解超方程EIα²(αLcotαL-2)＝mb₁[l₂Π₁(α)-Π₂(α)]，确定基桩临界应力影响系数α；

其中，I表示基桩横截面转动惯量，b₁表示基桩计算宽度，Π₁(α)和Π₂(α)分别表示第一求和函数和第二求和函数，，x、L、l_a和l_b分别表示沿桩身积分自变量、基桩全长、桩身无侧向约束段长度、溶洞底板以上桩身长度；H_tg表示溶洞顶板塌落拱高度，

根据所述物理力学参数和基桩临界应力影响系数α，利用公式计算桩身轴向受压破坏极限荷载

其中，λ表示基桩挠度系数，

5.一种穿越溶洞型嵌岩桩竖向极限承载力计算系统，其特征在于，所述计算系统包括：

物理力学参数确定模块，用于确定基桩和岩土体的物理力学参数；所述物理力学参数包括：基桩半径r、基桩总长度L、溶洞半径R、溶洞高度H、基桩嵌入溶洞底板深度H_r、上覆土层第i层土的厚度l_i、桩周第i层土的极限侧阻力q_ski、桩周第i层土的容重γ_i、桩侧土水平抗力系数的比例系数平均值m、溶洞基岩岩体单轴抗压强度σ_cmass、基桩弹性模量E和基桩单轴抗压强度

桩身极限侧摩阻力计算模块，用于根据所述物理力学参数，计算上覆岩土层中的桩身极限侧摩阻力

嵌岩段总极限阻力计算模块，用于根据所述物理力学参数，计算基桩的嵌岩段总极限阻力

桩身轴向受压破坏极限荷载计算模块，用于根据所述物理力学参数，计算桩身轴向受压破坏极限荷载

桩身轴向受压破坏极限荷载计算模块，用于桩身极限侧摩阻力加上嵌岩段总极限阻力与桩身轴向受压破坏极限荷载之间的较小值作为基桩竖向极限承载力