[发明专利]挡土结构与既有建/构筑物之间的有限土体主动土压力计算方法

权利要求书

1.一种挡土结构与既有建/构筑物之间的有限土体主动土压力计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一：确定挡土结构设计条件，包括：挡土结构开挖边线距离既有建/构筑物基础的水平距离b，有限土体倾斜表面上附加荷载q，支挡地层容重γ、土体粘聚力c、土体内摩擦角挡土结构支挡高度H，挡土结构顶土体倾斜面与挡墙顶水平面夹角为既有建/构筑物基础的埋深D，有限土体主动土压力大小用E_a表示，挡土结构顶以上覆土高度h₀，根据几何关系得以下公式中的参数均与上述参数相匹配；

步骤二：取单位长度的有限土体进行分析，设有限土体破裂面与水平方向夹角即破裂角为θ，然后对滑动的楔体进行单独受力分析，利用已知参数和θ，按照以下公式计算出滑动楔体重量W、滑面上的摩阻力cL；

步骤三：将楔体所有的受力在滑裂面方向上进行力的分解，根据滑裂面上静力平衡条件建立有限土体土压力方程∑E_aθ＝0，即：

E_aθ＝(W+qb)sinθ-E_acosθ-cL-[(W+qb)cosθ+E_asinθ]tanθ＝0 式3

步骤四：根据上述方程式3和已知的参数，推导出有限土体主动土压力E_a的方程式：

将式1和式2代入式4中可得：

步骤五：令求出破裂角θ；根据挡墙后地层条件，分非黏性土和黏性土两种情况，按照以下条件进行验证和修正破裂角θ：

(1)挡墙后土体为非黏性土时，求出的破裂角θ，满足b＜(H+h₀)cotθ时为有限土体；否则为无限土体情况；

(2)挡墙后土体为黏性土时，根据自稳段埋深Z₀情况进行判断，

当自稳段埋深Z₀≤h+h₀时，不需修正破裂角θ；满足b＜(H+h₀)cotθ时，则为有限土体情况；否则为无限土体情况；

当自稳段埋深Z₀＞h+h₀时，需根据几何关系修正破裂角为θ＝arctan((H+h₀-Z₀)/b)，并将修正后的θ值带入公式(H+h₀)cotθ中，满足b＜(H+h₀)cotθ，则为有限土体情况；否则为无限土体情况；

步骤六：在步骤五中的破裂角θ满足有限土体条件后，再代入步骤四的有限土体主动土压力E_a的方程式中，即可求出每延米有限土体主动土压力。

2.根据权利要求1所述的一种挡土结构与既有建/构筑物之间的有限土体主动土压力计算方法，其特征在于：所述步骤一中，挡土结构采用垂直的挡土墙或其它支挡形式，挡土结构开挖边线距离既有建/构筑物埋深基础的水平距离b＜(H+h₀)cotθ，且既有建/构筑物埋深基础的埋深D≥h+h₀。

3.根据权利要求1所述的一种挡土结构与既有建/构筑物之间的有限土体主动土压力计算方法，其特征在于所述步骤四中破裂角θ的计算公式如下：

4.根据权利要求1所述的一种挡土结构与既有建/构筑物之间的有限土体主动土压力计算方法，其特征在于：所述步骤五中挡墙后土体为黏性土时，坡面需保证水平即且需考虑黏性土自稳段对竖向破裂面的影响：

由

式中：γ_i为支挡结构后第i层土容重为；h_i为支挡结构后第i层土厚度；

可得自稳段埋深

5.根据权利要求1所述的一种挡土结构与既有建/构筑物之间的有限土体主动土压力计算方法，其特征在于：所述步骤一中，既有建/构筑物基础为桩基或基础埋深D≥h+h₀的地下建筑。

6.根据权利要求1所述的一种挡土结构与既有建/构筑物之间的有限土体主动土压力计算方法，其特征在于所述步骤三中：有限土体为非黏性土时，可用于土体表面，当土体表面非水平时，即且土体表面可有附加荷载，即q≠0的情况；当土体表面水平时，取当土体表面无附加荷载时，取q＝0。