(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 202211051621.3 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 陈建峰　顾子昂　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 廖程 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 17/10(2006.01) E02D 27/12(2006.01) E02D 3/00(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种土工织物散体桩复合地基稳定性的计 算方法 (57)摘要 本发明涉及一种土工织物散体桩复合地基 稳定性的计算方法， 包括以下步骤： S1获取地基 和桩的几何与物理参数； S2对圆弧滑动面进行土 条划分； S3计算总滑动力矩Mt； S4计算总抗滑力 矩Ma； S5通过总滑动力矩Mt和总抗滑力矩Ma计算 稳定安全系数K， 在计算总抗滑力矩Ma中， 先通过 确定地基土的黏聚力和 内摩擦角计算出地基土 提供的抗滑力矩， 接着通过确定桩的抗弯承 载力 修正系数计算出抗弯承 载力， 最后判断筋材允许 拉伸强度与锚固端筋材抗拔力的较小值， 作为锚 固端筋材拉力， 用得到的数据计算出水平加筋垫 层提供的抗滑力矩。 与现有技术相比， 本发明体 现出桩与土对滑动力矩、 抗滑力矩的贡献， 包含 土工织物以及水平加筋垫层对复合地基稳定性 的影响， 实用性广泛。 权利要求书3页 说明书6页 附图3页 CN 115391893 A 2022.11.25 CN 115391893 A 1.一种土 工织物散体桩复合 地基稳定性的计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1获取地基和桩的几何与物理参数， 执 行步骤S2； S2对最危险圆弧滑动面进行土条划分， 执 行步骤S3和步骤S4； S3计算总滑动力矩Mt： 其中， n为土条总数， Wi、 αi分别为第i个土条处单位宽度的重力和底滑面的倾角， Sc为垂 直滑动方向土 工织物散体桩 桩间距， R为圆弧滑动面的半径； S4计算总抗滑力矩Ma： Ma＝Ms+Mp+Mr 其中， Ms为地基土提供的抗滑力矩， Mp为复合地基破坏滑动面经过的土工织物散体桩的 抗弯承载力总和， Mr为水平加筋垫层中筋材 所提供的抗滑力矩； S5通过总滑动力矩Mt和总抗滑力矩Ma计算稳定安全系数 K： 其中， K为总抗滑力矩Ma与总滑动力矩Mt的比值。 2.根据权利要求1所述的一种土工织物散体桩复合地基稳定性的计算方法， 其特征在 于， 所述的步骤S1获取的几何与物理参数包括： 桩间距、 桩体直径、 水平加筋垫层中筋材的 层数、 地基土 重度以及桩体重度。 3.根据权利要求1所述的一种土工织物散体桩复合地基稳定性的计算方法， 其特征在 于， 所述的步骤S2中土条划分所测量的参数包括： 圆弧滑动面的半径、 各土条在最危险圆弧 滑动面上的圆弧段长度以及各土条底 滑面的倾角。 4.根据权利要求1所述的一种土工织物散体桩复合地基稳定性的计算方法， 其特征在 于， 所述的步骤S4中通过确定土工织物散体桩的抗弯承载力修正系数， 计算复合地基破坏 滑动面经 过的土工织物散体桩的抗弯承载力总和Mp： 其中， m为桩的总数， Tj、 dj分别为第j根桩的土工合成材料套筒环向允许拉伸强度和桩 体直径。 5.根据权利要求4所述的一种土工织物散体桩复合地基稳定性的计算方法， 其特征在 于， 所述的复合地基破坏滑动面经过的土工织物散体桩的抗弯承载力总和Mp的计算方法是 由多个单桩的抗弯承载力求和所 得， 单桩的抗弯承载力计算方法包括以下步骤： 步骤一： 获取土 工织物散体桩的半径、 套 筒厚度参数； 步骤二： 分析土工织物散体桩的抗弯拉、 压应力分布， 抗弯筋材最大拉应力为σtmax， 对应 的角度为53 °， 受拉区高度为0.9R， 对应的角度为6 °～174°， 抗弯散体材料最大压应力为 σcmax， 位于距中心截面0.8R处， 受压区高度为R； 步骤三： 通过步骤二计算出任意角度处土工织物及散体材料分别对应的拉应力σt和压权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115391893 A 2应力σc； 水平加筋垫层中的筋材与滑弧交点处切线的仰角 θ 处筋丝对应的拉应力σt为： 水平加筋垫层中的筋材与滑弧交点处切线的仰角 θ 对应高度处碎石压应力σc为： 步骤四： 对土 工织物散体桩 截面进行微分计算； 水平加筋垫层中的筋材与滑弧交点处切线的仰角 θ处一微小角度dθ对应土工织物套筒 面积dAt为： dAt＝Rtdθ 其中， R为土 工织物散体桩的半径， t为土 工织物套 筒的厚度； 水平加筋垫层中的筋材与滑弧交点处切线的仰角 θ处一微小角度dθ对应的散体材料面 积dAc为： dAc＝2R2cosθ dθ 步骤五： 对土 工织物散体桩 截面进行受力分析； 土工织物散体桩在轴向方向所受力与力矩均为0： 其中， At、 Ac分别为受拉区、 受压区的面积； FN、 Mx、 My分别为所受轴向力、 轴向弯矩、 径向 弯矩； 步骤六： 结合步骤三至步骤五， 计算最大压应力σcmax与土工织物最大拉应力σtmax以及土 工织物散体材 料桩几何参数的关系： 步骤七： 计算土 工织物散体桩的抗弯力矩： My＝ ∫(x+0.7R)σcdAc 结合步骤三中压应力σc和步骤六中最大压应力σcmax得出： My＝2.544tσtmaxR2 步骤八： 引入修 正系数， 计算土 工织物散体桩中单桩的抗弯承载力Mp单： Mp单＝ζ Td2 其中， T、 d分别为桩的土 工合成材 料套筒环向允许拉伸强度和桩体直径。 6.根据权利要求1所述的一种土工织物散体桩复合地基稳定性的计算方法， 其特征在 于， 所述的步骤S4中通过快剪试验确定地基土的黏聚力和内摩擦角， 计算地基土提供 的抗权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115391893 A 3