[发明专利]一种改进的矩形顶管上覆土压力计算方法

权利要求书

1.一种改进的矩形顶管上覆土压力计算方法，其特征在于：通过分析矩形顶管卸荷拱发展模式、提出矩形顶管管顶上部土层压力传递至管顶处的影响宽度B_t计算的改进公式，并确定不同土质情况下β与矩形顶管埋深的关系，提高矩形顶管的上覆土压力计算的准确性；

具体方法，包括如下步骤，

步骤一：分析矩形顶管卸荷拱发展模式；

矩形顶管卸荷拱发展模式包括滑裂线发展至顶管顶部、滑裂线发展超过顶管顶部和滑裂线发展未达到顶管顶部；

步骤二：修正B_t计算公式；

根据矩形顶管滑裂线发展至矩形顶管顶部的情况改进B_t计算公式；

根据矩形顶管滑裂线发展至矩形顶管顶部的情况并不能涵盖实际矩形顶管的滑裂线发展情况进一步修正上述改进B_t计算公式；

步骤三：明确β与矩形顶管埋深的关系；

步骤四：确定改进的矩形顶管上覆土压力计算方法；

通过步骤三中的β与矩形顶管埋深的关系进一步修正步骤二中获得的改进B_t计算公式，确定改进的矩形顶管上覆土压力计算方法；

步骤五：基于步骤四中改进的矩形顶管上覆土压力计算方法，计算各模拟工况上覆土压力。

2.根据权利要求1所述的改进的矩形顶管上覆土压力计算方法，其特征在于：在步骤二中，修正B_t计算公式，具体方法为：

S21：分析基于太沙基理论的规范计算公式；

F_sv＝C_jγ_sB_t   (1)

式(1)、(2)、(3)中，C_j为不开槽施工土压力系数；

γ_s为土的重力密度，kN/m³；

B_t为管顶上部土层压力传递至管顶处的影响宽度，m；

为管侧土的内摩擦角；

F_sv为矩形顶管的上覆土压力，kN/m²；

L₀为矩形管道的外围宽度，m；

H_s为管顶至设计地面的覆土高度，m；

K_aμ为管顶以上原状土的主动土压力系数和内摩擦系数的乘积；

S22：结合矩形顶管几何特点和卸荷拱分布特点，考虑矩形顶管滑裂线发展至矩形顶管顶部的情况，基于该情况改进B_t计算公式如下：

式(4)中，B_t为管顶上部土层压力传递至管顶处的影响宽度，m；

L₀为矩形管道的外围宽度，m；

H₀为矩形管道的外围高度，m；

为管侧土的内摩擦角；

S23：步骤S22中考虑的矩形顶管滑裂线发展至矩形顶管顶部的情况并不能涵盖实际矩形顶管的滑裂线发展情况，仍存在滑裂线发展超过顶管顶部、或滑裂线发展未达到顶管顶部的情况，因此将B_t计算公式进一步修正为；

式(5)中，B_t为管顶上部土层压力传递至管顶处的影响宽度，m；

L₀为矩形管道的外围宽度，m；

H₀为矩形管道的外围高度，m，

为管侧土的内摩擦角；

β为附加修正系数，描述了滑裂线低于、齐平或高于顶管顶部的三种情况。