本发明涉及工程力学,尤其涉及一种边坡填筑体整体稳定性计算方法及系统。
背景技术:
1、核电站核岛施工中需要大开挖核岛基坑。按照常规施工流程,首先需在基坑内部构筑核岛厂房,待其主体结构完成并达到地面标高后,方进行基坑的回填作业,随后再于基坑边缘区域建设附属厂房。当前,为提升施工效率与逻辑优化,提出同步推进基坑内部核岛厂房与基坑边坡顶部厂房的施工。
2、此方案要求在原有边坡表面预先采用混凝土材料进行填筑,以形成一道新的垂直混凝土填筑体,该填筑体将紧贴原边坡外侧,从而在基坑尚未回填之际,为边坡顶部的厂房施工提供稳固的基础平台。
3、此新型边坡填筑体设计,因其独特性,当前国家标准《建筑边坡工程技术规范》(gb50330-2013)及《建筑边坡工程鉴定与加固技术规范》(gb50843-2013)中,并未涵盖针对此类特定边坡填筑体的具体计算方法或设计说明。现行规范所涵盖的桩板式挡墙、悬臂式挡墙、扶壁式挡墙、重力式挡墙及锚杆挡墙等结构形式,均无法直接应用于该新型填筑体的力学分析与设计计算之中。
4、鉴于此,针对此新型边坡填筑体的整体稳定性评估,需另行探索并制定相应的技术准则与计算模型,以确保核电站核岛建设的安全、高效与合规性。
技术实现思路
1、为了解决上述问题,本发明提出了一种边坡填筑体整体稳定性计算方法及系统,为满足基坑内和基坑顶部进行同种施工的场景,本发明考虑该特殊场景下填筑体的受力情况,即基于土压力、水、填筑体顶部负荷及锚杆设置情况对填筑体进行受力分析并建立稳定性方程,从而为新型填筑体提供了统一且具有针对性的稳定性分析方法,填补了现有理论的空缺。
2、为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
3、第一方面,本发明提供一种边坡填筑体整体稳定性计算方法,包括:
4、根据锚杆设置情况,基于土压力、水及填筑体顶部负荷对填筑体进行受力分析,分别建立填筑体的水平抗滑稳定性方程和绕前墙趾抗倾稳定性方程;
5、根据场地勘察资料确定边坡填筑体稳定性计算参数,将所述参数代入所述方程中计算。
6、优选地,在对填筑体进行受力分析之前,还包括以填筑体下角点水平方向为x轴,以填筑体下角点高度方向为z轴建立坐标系。
7、优选地,所述根据锚杆设置情况,基于土压力、水及填筑体顶部负荷对填筑体进行受力分析,分别建立填筑体的水平抗滑稳定性方程和绕前墙趾抗倾稳定性方程,具体包括:
8、不考虑锚杆的情况下,第一水平抗滑稳定性方程为:
9、
10、其中,wn为填筑体线重量,单位为kn/m;q1为坡顶均布荷载;l1为填筑体顶部宽度;ea1n为作用在填筑体上土压力竖直方向分量;vw为水对新填筑体产生的竖直向上浮力;μ为填筑体底部摩擦系数;ea1t为作用在填筑体上土压力水平方向分量;hw为水对填筑体产生的水平侧推力;γ0为结构重要性系数。
11、优选地,不考虑锚杆的情况下,第一绕前墙趾抗倾稳定性方程为:
12、
13、其中,wn为填筑体线重量,单位为kn/m;x0为填筑体重心的x坐标;ealn为作用在填筑体上土压力竖直方向分量;za1为填筑体后土压力合力作用点的高度z坐标;ea1t为作用在填筑体上土压力水平方向分量;xa为填筑体后土压力合力作用点的水平x坐标;hw为水对填筑体产生的水平侧推力;zw为填筑体后水压力合力的高度z坐标;vw为水对新填筑体产生的竖直向上浮力;xw为填筑体后水对新填筑体产生的竖直向上浮力的x坐标;γ0为结构重要性系数。
14、优选地,考虑锚杆的情况下,第二水平抗滑稳定性方程为:
15、
16、其中,wn为填筑体线重量,单位为kn/m;q1为坡顶均布荷载;l1为填筑体顶部宽度;ea1n为作用在填筑体上土压力竖直方向分量;vw为水对新填筑体产生的竖直向上浮力;μ为填筑体底部摩擦系数;fsi为单个锚杆的抗拔力,∑fsi为多个锚杆的抗拔力合力;ea1t为作用在填筑体上土压力水平方向分量;hw为水对填筑体产生的水平侧推力;γ0为结构重要性系数。
17、优选地,考虑锚杆的情况下,第二绕前墙趾抗倾稳定性方程为:
18、
19、其中,wn为填筑体线重量,单位为kn/m;x0为填筑体重心的x坐标;∑fsi为多个锚杆的抗拔力合力;df为锚杆的合力绕坐标原点力臂;ealn为作用在填筑体上土压力竖直方向分量;za1为填筑体后土压力合力作用点的高度z坐标;ea1t为作用在填筑体上土压力水平方向分量;xa为填筑体后土压力合力作用点的水平x坐标;hw为水对填筑体产生的水平侧推力;zw为填筑体后水压力合力的高度z坐标;vw为水对新填筑体产生的竖直向上浮力;xw为填筑体后水对新填筑体产生的竖直向上浮力的x坐标;γ0为结构重要性系数。
20、优选地,根据场地勘察资料确定边坡填筑体稳定性计算参数,将所述参数代入所述方程中计算,若稳定性计算结果小于预设指标,则加长锚杆长度并增加锚杆数量,以满足潜在滑移区域不发生滑移的条件。
21、第二方面,本发明提供一种边坡填筑体整体稳定性计算系统,包括:
22、方程建立模块,被配置为根据锚杆设置情况,基于土压力、水及填筑体顶部负荷对填筑体进行受力分析,分别建立填筑体的水平抗滑稳定性方程和绕前墙趾抗倾稳定性方程;
23、稳定性计算模块,被配置为根据场地勘察资料确定边坡填筑体稳定性计算参数,将所述参数代入所述方程中计算。
24、第三方面,本发明提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现第一方面所述的一种边坡填筑体整体稳定性计算方法中的步骤。
25、第四方面,本发明提供一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现第一方面所述的一种边坡填筑体整体稳定性计算方法中的步骤。
26、与现有技术相比,本发明的有益效果为:
27、在某些存在深基坑工程中,需要在边坡进行填筑体加固,以满足提前施工坡顶的建筑。本发明是为这种特殊的边坡的新填筑体稳定提供计算方法,考虑该特殊场景下填筑体的受力情况,即基于土压力、水、填筑体顶部负荷及锚杆设置情况对填筑体进行受力分析并建立稳定性方程,对填筑体稳定性进行分析,以满足坡顶施工大荷载建筑物的要求。本发明提出的全新的整体稳定分析及计算模型,填补了现有理论的缺陷。填筑体整体稳定计算模型及假设简单、合理、可靠。
28、本发明所述的边坡填筑体整体稳定性计算方法可以应用在需要在基坑内和基坑顶部同时施工相邻的建筑物的工程中,比如应用在某核电站的施工中,使基坑内的厂房与基坑顶部的建筑同时具备施工条件,两个厂房的施工解耦,大幅节约工期,提高现场作业效率。
29、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
1.一种边坡填筑体整体稳定性计算方法,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的一种边坡填筑体整体稳定性计算方法,其特征在于,在对填筑体进行受力分析之前,还包括以填筑体下角点水平方向为x轴,以填筑体下角点高度方向为z轴建立坐标系。
3.如权利要求1所述的一种边坡填筑体整体稳定性计算方法,其特征在于,所述根据锚杆设置情况,基于土压力、水及填筑体顶部负荷对填筑体进行受力分析,分别建立填筑体的水平抗滑稳定性方程和绕前墙趾抗倾稳定性方程,具体包括:
4.如权利要求3所述的一种边坡填筑体整体稳定性计算方法,其特征在于,还包括:
5.如权利要求3所述的一种边坡填筑体整体稳定性计算方法,其特征在于,还包括:
6.如权利要求3所述的一种边坡填筑体整体稳定性计算方法,其特征在于,还包括:
7.如权利要求1所述的一种边坡填筑体整体稳定性计算方法,其特征在于,根据场地勘察资料确定边坡填筑体稳定性计算参数,将所述参数代入所述方程中计算,若稳定性计算结果小于预设指标,则加长锚杆长度并增加锚杆数量,以满足潜在滑移区域不发生滑移的条件。
8.一种边坡填筑体整体稳定性计算系统,其特征在于,包括:
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种边坡填筑体整体稳定性计算方法中的步骤。
10.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利权利要求书
