本申請(qǐng)屬于開(kāi)挖危險(xiǎn)滑移面，具體涉及碎石樁復(fù)合地基開(kāi)挖危險(xiǎn)滑移面確定及穩(wěn)定性測(cè)定方法。

背景技術(shù)：

1、碎石樁是以碎石或卵石為主要材料制成的復(fù)合地基加固樁，適用于擠密松散的砂土、粉土、素填土和雜填土地基，主要應(yīng)用于軟弱地基、堤壩邊坡加固及增強(qiáng)地基土承載力等巖土工程領(lǐng)域。碎石樁對(duì)砂土、粉土和碎石土有置換和擠密作用，對(duì)黏性土和填土以置換作用為主。隨著濱海城市規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)土地的需求越來(lái)越多，開(kāi)發(fā)和利用濱海軟土成為工程建設(shè)的新課題，加上高層建筑、公路鐵路的快速發(fā)展，對(duì)地基承載能力的要求也越來(lái)越高，由于軟土軟弱松散的特殊物理性質(zhì)和工程特點(diǎn)，極易出現(xiàn)較大的沉降，甚至發(fā)生地基整體失穩(wěn)，造成工期延誤甚至巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。因此，如何對(duì)復(fù)合地基邊坡開(kāi)挖卸荷過(guò)程的穩(wěn)定性進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)預(yù)警并將其造成的損失降到最低，是濱海城市基坑邊坡防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的當(dāng)務(wù)之急。

2、在傳統(tǒng)的施工過(guò)程中主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的地基坡體或墻體位移，按照規(guī)范對(duì)基坑穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，當(dāng)位移值超過(guò)規(guī)定的預(yù)警值時(shí)進(jìn)行報(bào)警。但是由于每一個(gè)邊坡工程的邊坡類型、安全等級(jí)、工況、周邊環(huán)境、工程地質(zhì)條件等均不相同，因此采用統(tǒng)一的變形控制值顯然是不合理的，往往會(huì)發(fā)生地基邊坡變形過(guò)大而地基卻未失穩(wěn)，或者地基邊坡變形未超過(guò)變形控制值卻發(fā)生失穩(wěn)的現(xiàn)象。除此之外，極限平衡法也是邊坡穩(wěn)定性分析常采用的方法，通過(guò)分析土體在破壞那一刻的力的平衡來(lái)求得問(wèn)題的解，典型的有瑞典法、畢肖普簡(jiǎn)化法等。但在計(jì)算邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)時(shí)，極限平衡法簡(jiǎn)化的條件較多，得到的結(jié)果與實(shí)際工況偏差可能很大，在土的摩擦角很大或滑動(dòng)面圓弧夾角較大時(shí)所得結(jié)果不夠精確，且由于碎石樁的使用使原本土體的滑移面發(fā)生改變，在碎石樁復(fù)合地基含軟弱層的土質(zhì)邊坡開(kāi)挖的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中無(wú)法使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述地基邊坡穩(wěn)定性判定方法存在的不足和局限性，本發(fā)明針對(duì)碎石樁復(fù)合地基邊坡作用機(jī)理與位移動(dòng)力作用規(guī)律，修正復(fù)合地基抗剪強(qiáng)度參數(shù)后提出了一種以地基邊坡開(kāi)挖深度作為動(dòng)力增載量，以開(kāi)挖引起的位移作為動(dòng)力響應(yīng)量的動(dòng)力增載位移響應(yīng)比預(yù)測(cè)參數(shù)與方法，該方法可以在某種程度上克服上述傳統(tǒng)地基邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法存在的不足和局限，在碎石樁復(fù)合地基邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與判定領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

2、一種碎石樁復(fù)合地基開(kāi)挖危險(xiǎn)滑移面確定方法，包括以下步驟：

3、步驟一、運(yùn)用巖土原位試驗(yàn)或室內(nèi)土工試驗(yàn)綜合測(cè)定碎石樁復(fù)合地基邊坡坡體復(fù)合土體的黏聚力cc、復(fù)合土體的內(nèi)摩擦角以及確定碎石的黏聚力cg、碎石的內(nèi)摩擦角

4、步驟二、公式(1)、(2)，以及所測(cè)定的碎石樁復(fù)合地基邊坡坡體土層與碎石樁的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，進(jìn)行復(fù)合土體的黏聚力和內(nèi)摩擦角進(jìn)行計(jì)算，將碎石樁復(fù)合地基邊坡視作均質(zhì)巖土體，并通過(guò)經(jīng)典圓弧法計(jì)算出最危險(xiǎn)滑移面，

5、

6、

7、式中：cc為復(fù)合土體的黏聚力，cg為碎石的黏聚力，csc為地基的黏聚力，為復(fù)合土體的內(nèi)摩擦角，為碎石的內(nèi)摩擦角，為地基的內(nèi)摩擦角，m為面積置換率。

8、一種碎石樁復(fù)合地基開(kāi)挖危險(xiǎn)滑移面穩(wěn)定性測(cè)定方法，采用本申請(qǐng)的方法確定滑移面，變形監(jiān)測(cè)包括測(cè)量坡頂水平位移和坡體水平位移來(lái)反映邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)；包括以下步驟：

9、步驟三：邊坡開(kāi)挖位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)選取及監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝布置；

10、步驟四：邊坡開(kāi)挖深度與邊坡位移實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)處理；

11、步驟五：復(fù)合地基邊坡開(kāi)挖動(dòng)力增載位移響應(yīng)率的確定；

12、步驟六：復(fù)合地基邊坡動(dòng)力增載位移響應(yīng)比評(píng)價(jià)參數(shù)的確定；

13、步驟七：邊坡動(dòng)力增載位移響應(yīng)比評(píng)價(jià)參數(shù)失穩(wěn)判據(jù)的確定；

14、步驟八：運(yùn)用動(dòng)力增載位移響應(yīng)比對(duì)復(fù)合地基邊坡穩(wěn)定性的測(cè)定與評(píng)價(jià)。

15、優(yōu)選的，所述步驟三中，采用高性能振弦式位移傳感器進(jìn)行坡體水平位移的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量根據(jù)總開(kāi)挖深度每l米一個(gè)，于相同深度處往邊坡內(nèi)部再平移，繼續(xù)布設(shè)相同數(shù)量的位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，運(yùn)用分布式gprs節(jié)點(diǎn)無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集。

16、優(yōu)選的，對(duì)復(fù)合地基邊坡每次開(kāi)挖的深度和引起的水平位移響應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；水平位移通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備的無(wú)線電采集裝置將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)，開(kāi)挖深度則由施工方案直接獲得，之后對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并錄入excel表格；邊坡開(kāi)挖深度記為hi，開(kāi)挖引起的水平位移記為sni，其中i為開(kāi)挖階段，n為監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)號(hào)。

17、優(yōu)選的，所述步驟五中，在碎石樁復(fù)合地基邊坡開(kāi)挖過(guò)程中，開(kāi)挖是影響和控制邊坡位移與穩(wěn)定性的主要?jiǎng)恿σ蛩?，開(kāi)挖深度與邊坡位移存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，以邊坡初始開(kāi)挖深度h1作為初始增載量，初始開(kāi)挖引起的水平位移sn1作為初始位移響應(yīng)量，根據(jù)式(3)可計(jì)算邊坡坡頂?shù)某跏紕?dòng)力增載位移響應(yīng)率：

18、

19、將邊坡后續(xù)任一開(kāi)挖步下的開(kāi)挖深度作為該開(kāi)挖步的邊坡動(dòng)力增載量hi，邊坡開(kāi)挖引起的水平位移sni作為該開(kāi)挖步的位移響應(yīng)量，根據(jù)式(4)可計(jì)算邊坡后續(xù)任一開(kāi)挖步的動(dòng)力增載位移響應(yīng)率：

20、

21、優(yōu)選的，步驟六中，將邊坡后續(xù)任一開(kāi)挖步下的動(dòng)力增載位移響應(yīng)率λni與邊坡的初始動(dòng)力增載位移響應(yīng)率λn0之比定義為該開(kāi)挖步的邊坡動(dòng)力增載位移響應(yīng)比，建立邊坡動(dòng)力增載位移響應(yīng)比評(píng)價(jià)模型，即：

22、

23、式中：δsn1、δsni為初始開(kāi)挖步與后續(xù)開(kāi)挖步下的水平位移值；h1、hi為初始開(kāi)挖步與后續(xù)開(kāi)挖步下的動(dòng)力增載值，由此，將邊坡動(dòng)力增載位移響應(yīng)比作為邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)參數(shù)，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)。

24、優(yōu)選的，安全系數(shù)k定義為極限損傷與容許最大損傷之比，即：

25、

26、式中：dcr為容許最大損傷，極限損傷dim取1；在整個(gè)損傷破壞的過(guò)程中，損傷變量di逐漸趨近于dcr，因此最大安全系數(shù)kcr可表示為：

27、

28、上式表明，邊坡動(dòng)力增載位移響應(yīng)比與邊坡安全系數(shù)之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即運(yùn)用動(dòng)力增載位移響應(yīng)比參數(shù)能夠?qū)吰路€(wěn)定性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)；

29、

30、當(dāng)動(dòng)力增載位移響應(yīng)比參數(shù)ηni小于等于ηcr時(shí)，說(shuō)明邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)動(dòng)力增載位移響應(yīng)比參數(shù)ηni大于ηcr，說(shuō)明邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有發(fā)生滑坡的可能性。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)有益效果如下：

32、該方法計(jì)算簡(jiǎn)單，能夠分析碎石樁復(fù)合地基邊坡作用機(jī)理與位移動(dòng)力作用規(guī)律，具有較高的精度，為碎石樁復(fù)合地基邊坡開(kāi)挖穩(wěn)定性測(cè)定提供了新的方法。

技術(shù)特征：

1.一種碎石樁復(fù)合地基開(kāi)挖危險(xiǎn)滑移面確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.一種碎石樁復(fù)合地基開(kāi)挖危險(xiǎn)滑移面穩(wěn)定性測(cè)定方法，采用權(quán)利要求1的方法確定滑移面，變形監(jiān)測(cè)包括測(cè)量坡頂水平位移和坡體水平位移來(lái)反映邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)；其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要去2所述的碎石樁復(fù)合地基開(kāi)挖危險(xiǎn)滑移面穩(wěn)定性測(cè)定方法，其特征在于，所述步驟三中，采用高性能振弦式位移傳感器進(jìn)行坡體水平位移的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量根據(jù)總開(kāi)挖深度每l米一個(gè)，于相同深度處往邊坡內(nèi)部再平移，繼續(xù)布設(shè)相同數(shù)量的位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，運(yùn)用分布式gprs節(jié)點(diǎn)無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集。

4.根據(jù)權(quán)利要去2所述的碎石樁復(fù)合地基開(kāi)挖危險(xiǎn)滑移面穩(wěn)定性測(cè)定方法，其特征在于，對(duì)復(fù)合地基邊坡每次開(kāi)挖的深度和引起的水平位移響應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；水平位移通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備的無(wú)線電采集裝置將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)，開(kāi)挖深度則由施工方案直接獲得，之后對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并錄入excel表格；邊坡開(kāi)挖深度記為hi，開(kāi)挖引起的水平位移記為sni，其中i為開(kāi)挖階段，n為監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要去2所述的碎石樁復(fù)合地基開(kāi)挖危險(xiǎn)滑移面穩(wěn)定性測(cè)定方法，其特征在于，所述步驟五中，在碎石樁復(fù)合地基邊坡開(kāi)挖過(guò)程中，開(kāi)挖是影響和控制邊坡位移與穩(wěn)定性的主要?jiǎng)恿σ蛩兀_(kāi)挖深度與邊坡位移存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，以邊坡初始開(kāi)挖深度h1作為初始增載量，初始開(kāi)挖引起的水平位移sn1作為初始位移響應(yīng)量，根據(jù)式(3)可計(jì)算邊坡坡頂?shù)某跏紕?dòng)力增載位移響應(yīng)率：

6.根據(jù)權(quán)利要去5所述的碎石樁復(fù)合地基開(kāi)挖危險(xiǎn)滑移面穩(wěn)定性測(cè)定方法，其特征在于，步驟六中，將邊坡后續(xù)任一開(kāi)挖步下的動(dòng)力增載位移響應(yīng)率λni與邊坡的初始動(dòng)力增載位移響應(yīng)率λn0之比定義為該開(kāi)挖步的邊坡動(dòng)力增載位移響應(yīng)比，建立邊坡動(dòng)力增載位移響應(yīng)比評(píng)價(jià)模型，即：

7.根據(jù)權(quán)利要去5所述的碎石樁復(fù)合地基開(kāi)挖危險(xiǎn)滑移面穩(wěn)定性測(cè)定方法，其特征在于，安全系數(shù)k定義為極限損傷與容許最大損傷之比，即：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)屬于開(kāi)挖危險(xiǎn)滑移面技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及碎石樁復(fù)合地基開(kāi)挖危險(xiǎn)滑移面確定及穩(wěn)定性測(cè)定方法，該方法可有效克服規(guī)范規(guī)定和傳統(tǒng)極限平衡法的局限，適用范圍廣，精確度高，同時(shí)所采用的判據(jù)可以準(zhǔn)確的確定地基邊坡在開(kāi)挖過(guò)程中不同階段的坡頂和坡體穩(wěn)定性狀態(tài)，為地基邊坡的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和治理提供有效依據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：賀可強(qiáng),陳小羊,徐鵬松,王治良,吳靖江,孫林娜,李精昆,趙民,王翰強(qiáng),張長(zhǎng)龍,薛良喜,紀(jì)翔鵬,孫林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10