[发明专利]一种均质土中开口管桩沉桩土塞高度计算方法

权利要求书

1.一种均质土中开口管桩沉桩土塞高度计算方法，其特征在于，包括：

管桩沉桩过程中土塞受到向下的重力G、桩向下的摩擦力F和土塞底面土层向上的支持力N的共同作用；

其中重力G的计算方法如下，假设土塞呈圆柱形，高度为H，土塞和桩外土体土质一致，土重度为γ，管桩内径为R，则重力G的计算公式为

G＝πγHR²

其中摩擦力F的计算方法如下，假设管桩内壁摩阻力f(z)沿桩长呈三角形分布，所述管桩内壁摩阻力f(z)表示管桩内壁在深度z处径向单位面积所受的摩擦阻力，管桩内壁摩阻力f(z)与其上层土塞自重应力γz呈正比，土塞与管桩内壁的摩擦系数为μ，土的侧向压力系数为K，则摩擦力F的计算公式为

f(z)＝μγKz

其中支持力N的计算方法如下，当土塞刚好达到受力平衡状态时，支持力N等于地基承载力N_m，地基承载力N_m能够利用太沙基承载力计算理论求得，将土塞简化为圆形基础，根据太沙基的建议，在除软黏土和松砂外的土质中有

q＝1.2cN_c+γLN_q+0.6γRN_γ

其中c为土的粘聚力，为土的内摩擦角，L为管桩入土深度，

在软黏土和松砂中，发生的是局部剪切破坏而不是整体剪切破坏，对于局部剪切破坏，太沙基建议采用如下经验方法调整抗剪强度指标c和

因此，有地基承载力N_m的计算公式为

其中，N_c、N_q、N_γ为无量纲承载力因数，N_c、N_q、N_γ通过根据上面公式一、公式二以及公式三求得；N_c′、N_q′、N_γ′为局部剪切破坏而调整的无量纲承载力因数，N_c′、N_q′、N_γ′根据上面公式一、公式二以及公式三求得，且公式一、公式二以及公式三中的调整为

当土塞受力刚好达到平衡状态时，有

G+F＝N_m

将重力G、摩擦力F以及地基承载力N_m的计算公式代入G+F＝N_m并化简，得土塞高度公式如下

2.如权利要求1所述的均质土中开口管桩沉桩土塞高度计算方法，其特征在于，其中，土重度γ、管桩内径R、土的侧向压力系数为K、土塞与管桩内壁的摩擦系数μ、土的粘聚力c、土的内摩擦角以及管桩入土深度L，通过直接测量的或者从勘察报告中获得。

3.如权利要求1所述的均质土中开口管桩沉桩土塞高度计算方法，其特征在于，根据上式能够计算在任意均质土层中和任意沉桩深度下的管桩土塞高度。