[发明专利]一种基于土壤特征的基坑支护设计方法

权利要求书

1.一种基于土壤特征的基坑支护设计方法，其特征在于，包括有以下步骤，具体的：

a、通过地下水渗流场检测方法获得基坑全场三维渗流场数据，以及通过土体强度原位检测方法获得基坑全场三维强度场数据，具体步骤为：

a1、沿着基坑周边依次间隔设置若干多功能检测杆（100），多功能检测杆（100）包括有呈直杆形状的检测杆杆体（101），检测杆杆体（101）为中空结构且检测杆杆体（101）的芯部开设有朝上开口的杆体容置腔，检测杆杆体（101）设置有从上至下依次间隔布置的测点安装位（102），检测杆杆体（101）的各测点安装位（102）分别装设有电极、呈圆环形状的压电陶瓷环，各电极以及各压电陶瓷环的数据引出线分别通过杆体容置腔且经由杆体容置腔的上端开口引出，各电极以及各压电陶瓷环的数据引出线分别与数据采集仪器电性连接；

a2、依次检测位于不同多功能检测杆（100）的两个电极之间的电阻率，并通过交叉分析得到基坑全场三维渗流场数据；

a3、对多功能检测杆（100）的各环形压电陶瓷施加电信号，各环形压电陶瓷分别作为信号发射端、信号接收端，且各环形压电陶瓷分别进行一次信号发射以及多次信号接收，各环形压电陶瓷发射信号时分别驱动土体低频震动，根据信号接收端的环形压电陶瓷所接收的信号强弱即可反映相应信号的信号发射端与信号接收端两点之间土体强度，再通过交叉分析得到基坑全场三维强度场数据；

b、根据步骤a所获得的基坑全场三维渗流场数据、三维强度场数据，选择基坑开挖方法以及基坑支护方法，具体步骤为：

b1、通过基坑全场三维强度场数据能够计算分析出基坑的土体抗剪强度，结合考虑土体应力水平以确定基坑的土体种类；

b2、在确定基坑的土体种类之后，根据基坑全场三维渗流场数据确定基坑土体含水率分布，再根据基坑土体含水率分布确定土体塑性指数；

b3、通过分布判断基坑土体各处是否达到液限或者塑限，根据判断结果确定土体性能属性，以确定基坑开挖方法和基坑支护方法；

c、根据基坑支护方法和基坑分级确定基坑边界条件：在土体性能属性确定之后，在该土体性能属性条件下，综合考虑永久荷载、可变荷载、偶然荷载以及耦合分析土压力、水压力、建筑物和结构物荷载、施工荷载、温度引起的支护结构附加荷载，以确定基坑支撑荷载作为基坑边界条件；

d、支撑构件优化：

d1、根据不同支撑构件承载力、稳定性进行分类，通过参数化分析建立构件承载力和稳定性影响参数数据库；

d2、通过有限元多尺度方法对支撑构件进行构件简化，并提出主要影响参数；

d3、基于基坑三维渗流场数据、基坑三维强度场数据、基坑边界条件建立有限元分析模型，并基于有限元进行拓扑优化分析，在保证基坑支撑体系刚度的条件下，确定支撑构件空间位置和承载力；

d4、通过各个支撑构件承载力需求进行支撑构件参数选择，并引入有限元分析模型中；

d5、再对有限元分析模型进行验证分析，在满足强度、刚度、施工碰撞的条件基础上，最终确定支撑构件布置方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于土壤特征的基坑支护设计方法，其特征在于：所述多功能检测杆（100）的检测杆杆体（101）的下端部为锥形形状。

3.根据权利要求1所述的一种基于土壤特征的基坑支护设计方法，其特征在于：所述步骤b3中所描述的基坑开挖方法包括：

1）、放坡挖土：针对强度较高、土壤含水率低的基坑土体；

2）、中心岛式挖土：针对土体强度和土壤含水率均为中等的基坑土体；

3）、盆式挖土：针对土体强度低、含水率较高的基坑土体。