[发明专利]层状地基中泥浆沟槽稳定性的三维楔体分析方法和系统

权利要求书

1.一种层状地基中泥浆沟槽稳定性的三维楔体分析方法，其特征在于，包括：

步骤S1、获取层状地基中若干连续的土条水平切片，确定垂直方向上每个所述土条水平切片的第一静力平衡方程，以及水平方向上每个所述土条水平切片的第二静力平衡方程；

步骤S2、基于每个所述土条切片的破坏面剪切力、抗剪强度确定第一安全系数，基于每个所述土条切片的侧面剪切力、抗剪强度确定第二安全系数；

步骤S3、基于所述第一安全系数和所述第一静力平衡方程求解所述土条切片的滑裂面上的有效法向力，基于所述有效法向力、第一安全系数、第二安全系数和所述第二静力平衡方程，确定综合安全系数的隐式表达式。

2.根据权利要求1所述的层状地基中泥浆沟槽稳定性的三维楔体分析方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

确定土条水平切片的第一切割角度和第二切割角度，所述第一切割角度沿水平方向，所述第二切割角度与水平方向夹角小于90°；所述第二切割角度处形成所述土条水平切片的滑裂面；

基于所述土条水平切片的顶面静水压力、底面静水压力、顶面法向力、底面法向力、侧面剪切力、第二切割角度、滑裂面有效法向力确定垂直方向上每个所述土条水平切片的第一静力平衡方程；

基于滑面剪切力、侧面剪切力、第二切割角度、滑裂面有效法向力、底面静水压力和泥浆力确定每个所述土条水平切片的第二静力平衡方程。

3.根据权利要求2所述的层状地基中泥浆沟槽稳定性的三维楔体分析方法，其特征在于，所述第一静力平衡方程为：

V_k+U_k-V_k-1-U_k-1-G_k+2S_ksinθ_k+(N_k+U_k)cosθ_k＝0(k＝1,2,3....n)

上式中，下标k表示从上到下第k个土条水平切片，n为土条水平切片总数；V_k为底面法向力，V_k-1为顶面法向力，U_k-1为顶面静水压力，U_k为底面静水压力，S_k为侧面剪切力，θ_k为第二切割角度，N_k为滑裂面有效法向力，z_k为第k个土条水平切片的底面深度，z_w为泥浆沟槽中静水上表面距地平面高度，t_k为第k和第k+1个土条水平切片的土条宽度；G_k为切片的重力，γ_w为水的重度。

4.根据权利要求3所述的层状地基中泥浆沟槽稳定性的三维楔体分析方法，其特征在于，所述第二静力平衡方程为：

P_sk＝0.5γ_s(z_n-z_s)²

上式中，T_k为破坏面剪切力，P_sk为泥浆力，γ_s为泥浆重度。