(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 20221094184 4.0 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 贵州正业工程技术投资有限公司 地址 550000 贵州省贵阳市南明区双龙航 空港经济区机场路9号太升国际A2栋 14层1402- 34号 申请人 建研地基 基础工程有限责任公司 　 贵州正建 兴业工程质量检测有限公 司 (72)发明人 沈志平　甘厚义　曹光栩　杨欣　 孙洪　许飞洲　付君宜　刘欢　 张晋　 (74)专利代理 机构 北京安瑞克专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 11902 专利代理师 焦丽(51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) E02D 3/046(2006.01) E02D 3/08(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种强夯表层加固碎石墩的复合地基设计 方法 (57)摘要 本发明提供了一种强夯表层加固碎石墩的 复合地基设计方法， 属于地基处理领域。 所述方 法先获得碎石墩内摩擦角， 桩间土粘聚力、 内摩 擦角和重度， 强夯表层土体重度； 预设强夯表层 厚度， 根据基底 应力扩散范围确定强夯碎石墩复 合地基平 面范围； 将碎石墩与墩周围土看成一种 复合土体， 再将置换率作为未知数， 根据复合土 体综合强度指标计算方法， 计算复合土体的复合 粘聚力和复合内摩擦角； 根据极限平衡状态时土 压力计算方法， 计算复合土体地基承载力特征 值； 根据应力扩散原理， 计算强夯表层底面总应 力， 根据复合土体地基承 载力满足要求确定碎石 墩置换率及 碎石墩直径。 本发明为地基处理设计 人员提供了此种地基处理手段的理论依据和详 细设计方法。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115168973 A 2022.10.11 CN 115168973 A 1.一种强夯表层加固碎石墩的复合 地基设计方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤S1， 通过试验获得碎石墩的粘聚力cp、 内摩擦角 桩间土的粘聚力cs、 内摩擦角 强夯表层重度γ及应力扩散角 θ； 步骤S2， 预设强夯表层厚度为h， 根据基底应力扩散范围计算复合地基的平面范围大 小， 由基础尺寸、 基础埋深及应力扩散角计算复合 地基平面范围A， 如式(1)所示： A＝[b+2(h ‑d)tanθ ][l+2(h ‑d)tanθ ]    (1) 式(1)中， b为基础宽度， l 为基础长度， d为基础埋深； 步骤S3， 在复合地基平面范围A内， 设碎石墩置换率为未知数m， 按公式(2)、 (4)计算碎 石墩与墩周围土的复合粘聚力cc、 复合内摩擦角 复合粘聚力cc采用公式(2)进行计算： cc＝mcp+(1‑m)cs    (2) 复合内摩擦角 采用公式(4)进行计算： 步骤S4， 根据极限平衡状态时土压力计算方法， 通过公式(7)计算碎石墩复合土体地基 承载力特 征值fspk： 步骤S5， 上部基础荷载传递至基底的附加 压力为p0， 在强夯表层中产生应力扩散作用， 由基础尺寸、 基础埋深、 强夯表层应力扩散角可得扩散至强夯表层底面处的附加应力Pz如 公式(8)所示： 作用于强夯表层底面处的总应力P为： 式(8)和(9)中， p0为上部荷载传递至基底的附加压力， b 为基础宽度， l为基础长度， d为 基础埋深， θ 为强夯表层应力扩散角； 步骤S6， 以强夯表层底面复合土体地基承载力大于等于强夯表层底面的总应力为约束 条件， 确定 置换率m， 从而确定碎石墩直径D。 2.根据权利要求1所述的强夯表层加固碎石墩的复合地基设计方法， 其特征在于， 步骤 S3中复合土体粘聚力及 复合土体内摩擦角的确定， 采用复合土体综合强度指标计算方法， 对于由碎石墩及周围土形成的复合土体， 其抗剪强度根据碎石墩及周围土自身的抗剪强 度， 考虑置换率的影响采用面积比法计算， 当碎石墩置换率为m时， 复合内摩擦角 满足公 式(3)：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115168973 A 2对公式(3)进行变换， 得到复合内摩擦角 公式(4)。 3.根据权利要求1所述的强夯表层加固碎石墩的复合地基设计方法， 其特征在于， 步骤 S4中复合土体地基承载力的计算过程如下： 将复合土体看作一个整体进行分析， 复合土体承受周围土体的静止土压力， 为保守考 虑， 将复合土体顶部所受静止土压力视为复合土体围压即小主应力σ3， 由静止土压力表达 式可得公式(5)： 由莫尔‑库伦理论的破坏准则， 黏性土达到极限平衡状态时大、 小主应力σ1、 σ3关系如公 式(6)所示： 由复合土体受力分析可知， 此时大主应力σ1即为复合土体的承载力特征值， 将公式(2)、 (4)、 (5)代入公式(6)可 得复合土体的承载力特 征值fspk计算公式(7)： 4.根据权利要求3所述的强夯表层加固碎石墩的复合地基设计方法， 其特征在于， 步骤 S6中约束条件表达式为公式(10)： P≤fspk    (10) 将公式(7)、 (9)代入公式(10)可 得公式(1 1)： 5.根据权利要求4所述的强夯表层加固碎石墩的复合地基设计方法， 其特征在于， 所述 确定置换率m， 从而确定碎石墩直径D， 包括： 通过不等式方程(1 1)解出置换率m的极限值， 并通过公式(12)计算碎石墩横截面积Ap： Ap=m[b+2(h ‑d)tanθ ][l+2(h ‑d)tanθ ]    (12) 碎石墩直径D为： 6.根据权利要求1 ‑5任一项所述的强夯表层加固碎石墩的复合地基设计方法， 其特征 在于， 所述强夯表层应力扩散角 θ， 根据静载荷试验结果或地区经验确定 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115168973 A 3