(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 202211115750.4
(22)申请日 2022.09.14
(71)申请人 浙江大学
地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘
路866号
申请人 中国电建集团华 东勘测设计 研究院
有限公司
(72)发明人 俞建霖 臧延伟 过锦 王成灿
黄苏杭 王紫娟 龚晓南 刘长宝
(74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公
司 33200
专利代理师 万尾甜 韩介梅
(51)Int.Cl.
G06F 17/11(2006.01)
G06F 17/13(2006.01)G06F 17/16(2006.01)
G06F 30/23(2020.01)
G06F 119/14(2020.01)
(54)发明名称
一种考虑土体变形卸载诱发邻近管线变形
的计算方法
(57)摘要
本发明公开了一种考虑土体变形卸载诱发
邻近管线变形的计算方法, 所述方法步骤如下:
(1)确定围护墙侧向变形沿深度变化曲线; (2)确
定由基坑开挖诱发的围护墙变形产生的土体卸
载; (3)采用Pasternak地基及Euler ‑Bernoulli
梁模型确定邻近管线变形控制方程。 利用本发明
方法可以在基坑开挖前分析基坑开挖引起的围
护结构变形对邻近管线的影 响, 且本发明方法考
虑了基坑开挖引起的土体位移随深度变化有着
较大的差异, 能够精确预测管线变形, 对基坑设
计具有指导 意义。
权利要求书3页 说明书6页 附图1页
CN 115357841 A
2022.11.18
CN 115357841 A
1.一种考虑土体 变形卸载诱发邻近管线变形的计算方法, 其特 征在于, 步骤如下:
(1)确定围护墙侧向变形沿深度变化曲线;
(2)确定由基坑 开挖诱发的围护墙 变形产生的土体卸载;
(3)采用Pasternak 地基及Euler ‑Bernoulli梁模型确定邻近管线变形控制方程。
2.根据权利要求1所述的一种考虑土体变形卸载诱发邻近管线变形的计算方法, 其特
征在于, 所述的步骤(1)中, 围护墙侧向变形的空间分布方程 为:
0≤z≤H+D
式中: y0表示沿基坑长度方向; z0表示沿基坑深度方向; fmax为围护墙侧向变形最大值; z
为计算点埋深; H为基坑开挖深度; D为 围护墙插入深度; Hmax为围护墙侧向变形最大值所在
埋深。
3.根据权利要求1所述的一种考虑土体变形卸载诱发邻近管线变形的计算方法, 其特
征在于, 所述的步骤(2)具体为:
建立侧向土 压力卸荷与位移的关系:
pu=ku·pm
pm=p0‑pa
式中, pm为坑外土体可卸荷的最大值, p0为静止土压力, pa为主动土压力, pu为土体位移
诱发的卸荷, ku为与土体位移有关的卸荷系数, S为土体位移, Sacr为主动土体极限位移;
围护结构变形诱发坑外(x,y,z)处土体卸荷的表达式为:
R1=[x2+(y‑y0)2+(z‑z0)2]1/2
R2=[x2+(y‑y0)2+(z+z0)2]1/2
式中, L为围护墙沿墙方向的长度, v为泊松比。
4.根据权利要求1所述的一种考虑土体变形卸载诱发邻近管线变形的计算方法, 其特
征在于, 所述的步骤(3)具体为:
将邻近管线视为Pasternak地基上 的Euler‑Bernoulli梁, 当受到土体卸荷σ(y)时, 管
线水平向变形微分方程 为:
式中, EpIp为管线抗弯刚度, Gs为地基剪切刚度, Dp为管线外径, w(y)为管线水平向变形;
地基反力模量 k:权 利 要 求 书 1/3 页
2
CN 115357841 A
2其中, kVesic为Vesic提出的地基反力模量表达式;
剪切层刚度Gs:
式中, Es为地基土弹性模量, t为管线变形影响范围, ν 为泊松比;
利用有限差分法, 将管线分为n等份, 每份长度为l, 共有n+1个节点; 则管线变形微分方
程的有限差分形式为:
wi为第i个管线节点的变形, qi为第i个管线节点所受的荷载;
假定管线两端自由, 即剪力Q0和Qn、 弯矩M0和Mn均为0:
每个节点i有一个变形控制方程, 将n+1个变形控制方程写成方程组, 并改写为矩阵形
式, 则矩阵表达式如下:
(K1‑K2+K3)w=P
式中: K1为管线变形刚度矩阵, K2为地基剪切刚度矩阵, K3为地基刚度矩阵, w为管线变
形列向量; P为基坑 开挖引起的附加荷载列向量; 各矩阵表达式如下:
权 利 要 求 书 2/3 页
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专利 一种考虑土体变形卸载诱发邻近管线变形的计算方法
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