[发明专利]一种土岩结合基坑吊脚桩支护结构的设计方法

权利要求书

1.一种土岩结合基坑吊脚桩支护结构的设计方法，所述吊脚桩支护结构包括支护桩以及坑内预留岩肩，其特征在于，设计方法包括以下步骤：

步骤一：建立半无限岩体模型和有限宽度岩体模型，所述半无限岩体模型满足尺寸效应要求，所述实际有限宽度岩体模型满足边界条件要求，提交分析，进入后处理模块；

步骤二：根据后处理结果计算所述岩体各深度节点上的有限岩体水平抗力系数折减系数，进一步确定有限岩体水平抗力系数比例系数的折减系数，根据折减系数代入经验公式得到实际设计时的水平抗力系数；

步骤三：采用弹性抗力法计算模型，在天汉基坑软件中输入桩长、桩径、土层信息、基坑深度等相关设计参数，其中基底定义为预留岩肩顶面，对岩肩高度范围内的岩层进行被动区加固，输入加固后的水平抗力系数比例系数，确保其与步骤二中代入折减系数后计算的水平抗力系数比例系数相等，进一步完成支护桩的位移验算、被动抗力安全系数验算、抗倾覆、抗滑移等验算，根据验算结果确定最佳嵌岩深度H，并根据软件输出的剪力、弯矩图进行桩身配筋；

步骤四：确定吊脚桩设计计算参数，包括步骤三中确定的最佳嵌岩深度H，预留岩肩宽度B，高度Z，上覆土层重度γ₁，粘聚力c₁，内摩擦角层厚h，基岩重度γ，黏聚力c，内摩擦角桩岩界面外摩擦角δ，θ为极限状态下最危险的滑裂面与水平面的夹角；根据工程经验确定一个预留岩肩宽度B，并将预留岩肩宽度B带入公式对预留岩肩承载力进行验算，包括预留岩肩抗剪承载力的验算和预留岩肩抗拉承载力的验算，且两者应同时满足要求；具体验算过程如下：

(1)预留岩肩宽度B满足以下条件时，预留岩肩抗剪承载力满足设计要求：

a.当H≤Btanθ时，根据三角形滑动土楔体的受力平衡得：此时岩肩宽度可进一步减小；

b.当Btanθ＜H≤Z时，预留岩肩宽度B需满足以下条件：

式中：

(2)预留岩肩宽度B满足以下条件时，预留岩肩的抗拉承载力符合设计要求：

式中：E_a为支护桩所受主动土压力合力；M为预留岩肩受到的主动土压力产生的弯矩，M＝E_a·a；a为主动土压力合力作用点至验算截面的垂直距离；z为验算截面至岩肩顶的垂直距离；σ_f为预留岩肩部分的岩石单轴抗拉强度，一般取抗拉强度的1/10～1/30，具体应参照土工试验结果，无试验资料时可取0.15倍的抗压强度；

步骤五：步骤四中岩肩宽度B应同时满足预留岩肩抗剪承载力要求和预留岩肩抗拉承载力要求，其中任一条件不满足或存在富余，改变岩肩宽度B的取值经多次循环试算，直至确定最佳嵌岩深度及岩肩宽度。

2.根据权利要求1所述的一种土岩结合基坑吊脚桩支护结构的设计方法，其特征在于：所述步骤一中岩体模型采用平面应变模型，模型尺寸水平方向两侧各取两倍计算深度，竖直方向取两倍计算深度。

3.根据权利要求1所述的一种土岩结合基坑吊脚桩支护结构的设计方法，其特征在于：所述步骤一中岩体模型采用Hoek-Brown本构模型，两模型中的岩体参数、网格、工况、荷载和边界条件等均应保持一致。