(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210818270.8 (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 上海市基础工程 集团有限公司 地址 200433 上海市杨 浦区民星路231号 (72)发明人 李明广　谢晓蕾　李耀良　罗云峰　 陈锦剑　张哲彬　 (74)专利代理 机构 上海申汇 专利代理有限公司 31001 专利代理师 翁若莹　王晶 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 考虑沉井刃脚上部土体抗剪强度抗隆起稳 定系数计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种考虑沉井刃脚上部土体抗 剪强度抗隆起稳定系数计算方法， 其步骤： (1)确 定计算参数， 主要包括地层土体的厚度、 重度、 内 摩擦角、 粘聚力、 地面超 载、 井内土塞高度以及沉 井几何尺寸等； (2)根据沉井的宽度和下沉深度 确定沉井的类型； (3)根据确定出不同沉井类型， 将计算参数代入到计算表达式中， 计算出沉井结 构的抗隆起稳定系数； 本发明提出的考虑沉井刃 脚上部土体抗剪强度的抗隆起稳定系数的计算 方法， 可快速准确分析实际工程中沉井的抗隆起 稳定性， 为设计与施工提供理论支持。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115203796 A 2022.10.18 CN 115203796 A 1.一种考虑沉井刃脚上部土体抗剪强度抗隆起稳定系数计算方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： 第一步， 确定各计算参数， 包括沉井下沉深度H， 沉井宽度B， 井内土塞高度h， 周边各土 层厚度si， 重度γi， 内摩擦角φi和粘聚力ci， 地表超载qk； 第二步， 根据沉井下沉深度H和沉井宽度B确定沉井类型， 其中沉井下沉深度H为沉井刃 脚到地面的距离； 若为圆形沉井， 沉井宽度B为其直径； 若为矩形沉井， 宽度为长边边长； 沉 井类型的判断方法为， B/H小于0.5， 为窄沉井； B/H大于0.5且小于为 宽沉井； B /H大于 为超宽沉井， 其中 为刃脚底部 土体内摩擦角； 第三步， 沉井抗隆起稳定系数计算方法， 荷载作用长度b根据不同的沉井类型采用不同 计算表达式： 当沉井为 窄沉井时， 当沉井为宽沉井时， 当沉井为超宽沉井时， 第四步， 求 解附加地基承载力系数Nc'如下， 其中， h为井内土塞高度， b为荷载作用长度， 为刃脚底 部土体内摩擦角； 沉井抗隆起稳 定系数Kb计算式求 解如下： 其中， c’为沉井刃 脚上部土塞的加权粘聚力， 其它各项为经典基于Prandtl计算式求基 坑抗隆起稳定系数的原有参数， 这些参数 取值同样列于下 方： q＝γh 其中， 为刃脚底部影响范围近似厚度b的内加权土体内摩擦角， c为加权土体粘聚力，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115203796 A 2γ1为土塞加权 重度， γ为 沉井下沉深度H范围内土体加权 重度， qk为地面超载。 2.根据权利要求1所述的考虑沉井刃脚上部土体抗剪强度抗隆起稳定系数计算方法， 其特征在于： 确定沉井抗 隆起稳定系数Kb计算式的方法： 采用常规的以刃脚底部作为基准 面， 此时， 井外土体和井内土塞分别作为外力均布荷载Pu和抗力均布荷载q作用在隔离体 OAGEC上； 在段上存在土体粘聚力c以及法向力和摩擦力的合力R的作用， 由于段为对 数螺旋 线 合力R方向均通过对数螺旋线的中点A； 和分别为井外土体的主动土压力和 井内土体的被动土 压力， 其值分别和Pu和q有关， 如下式所示： 对隔离体OAGE C对极点A取矩， 则应有∑MA＝0， 即如下式所示： 的长度为b/2， 根据几何关系和对数螺旋线 的方程， 易知 和 的长度， Mc为 弧段 上黏聚力c对A点的力矩， 如下式所示： 考虑刃脚上部土体强度， 对于井内土塞， 仅考虑黏聚力的影响是安全且合理的， 即井 内 土塞的抗力P1＝c′h， 并按保守处理作用于G点； 对于井外土体， 受力情况较为复杂， 破坏面 往往呈弧状接于井壁， 并不延伸到地面， 将其有效抗力范围设为同土塞高度相同， 则P2＝c′ h， 并作用于O点； 考虑P1和P2两个抗力作用后， 对极点A取矩， ∑MA＝0则变为下式： 经过整理， Pu＝qNq+cNc+c'N′c， c'为上部土体的黏聚力， N ′c为修正的承载力系数， 如下 式所示： 则计算出 Kb的计算表达式为： 3.根据权利要求1所述的考虑沉井刃脚上部土体抗剪强度抗隆起稳定系数计算方法， 其特征在于： 根据不同的沉井尺寸确定不同荷载作用长度b的方法， 当B/H＜0.5时为窄沉 井， 此时井壁两边的滑动面会有交叉影响， 当B＝0时滑动面完全相交， 当B/H＝0.5时， 滑动 面变为宽沉井的形式， 假设滑动面变化是线性的， 经 过推导得到：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115203796 A 3