CN113221206B - 加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法及装置，所述方法包括：基于加筋垫层刚性桩复合地基的参数，确定加筋垫层刚性桩复合地基的目标滑弧和目标滑弧的土体抗滑力矩；从位于目标滑弧内的桩体中确定出第一桩体，并根据第一桩体的弯曲受压容许力确定第一桩体支持的最大弯矩；基于加筋垫层的参数，确定加筋垫层能够提供的最大约束力；基于最大弯矩和最大约束力，确定第一桩体能够承受的最大水平作用力；根据最大水平作用力和目标滑弧内各个桩体的悬臂段长度，分别确定各个桩体的抗滑力矩；根据土体抗滑力矩和各个桩体的抗滑力矩，确定加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数。

Description

加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法及装置
技术领域
本发明涉及地基处理技术领域，尤其涉及一种加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着公路、铁路等建设的快速发展，对于铁路的建设速度以及沉降控制等提出了更高的要求。对于地势平坦、人口稠密的地区，例如东南地区，是铁路路网建设的密集区域。东南地区以平原为主，软土、松软土分布较广，铁路路基工程多采用桩网式水泥粉煤灰碎石(Cement Fly-ash Gravel，CFG)桩复合地基对软土地基进行加固。桩网结构中的加筋垫层对CFG桩复合地基具有较好的横向约束作用，能够提高路基本体与CFG桩复合地基的接触刚度，从而改善CFG桩复合地基的整体稳定性。
相关技术中，对CFG复合地基进行稳定性确定时主要考虑CFG桩自身的物理力学参数，而忽略了加筋垫层对CFG桩复合地基的约束作用，无法准确的确定加筋垫层CFG桩复合地基的稳定性。
发明内容
本发明实施例提供一种加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法、装置、电子设备及存储介质。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供一种加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法，包括：
基于加筋垫层刚性桩复合地基的参数，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的目标滑弧和所述目标滑弧的土体抗滑力矩；其中，所述目标滑弧为所述加筋垫层刚性桩复合地基中滑坡的滑坡稳定性系数最小的滑弧；
从位于所述目标滑弧内的桩体中确定出悬臂段最长的第一桩体，并根据所述第一桩体的弯曲受压容许力确定所述第一桩体支持的最大弯矩；
基于所述加筋垫层的参数，确定所述加筋垫层能够提供的最大约束力；
基于所述第一桩体支持的最大弯矩和所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体能够承受的最大水平作用力；
根据所述第一桩体能够承受的最大水平作用力和所述目标滑弧内各个桩体的悬臂段长度，分别确定所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩；
根据所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩和所述目标滑弧内的各个桩体的抗滑力矩，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数。
可选地，所述基于所述第一桩体支持的最大弯矩和所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体能够承受的最大水平作用力，包括：
根据所述第一桩体的土层侧向作用力，确定所述第一桩体的初始弯矩；
若所述第一桩体的对应的初始弯矩小于所述目标弯矩时，增加作用于所述第一桩体的水平作用力；
根据所述第一桩体的水平作用力，确定所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力；
根据所述桩顶约束力与所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体的当前弯矩；
若所述第一桩体的当前弯矩等于所述目标弯矩，将所述当前水平作用力确定为所述第一桩体能够承受的最大水平作用力。
可选地，所述根据所述桩顶约束力与所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体的当前弯矩，包括：
若所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力小于所述加筋垫层能够提供的最大约束力，根据所述加筋垫层提供的桩顶约束力、所述第一桩体的土层侧向作用力和作用于所述第一桩体的水平作用力，确定所述第一桩体的当前弯矩；
若所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力大于所述加筋垫层能够提供的最大约束力，根据所述第一桩体的土层侧向作用力和作用于所述第一桩体的水平作用力，确定所述第一桩体的当前弯矩。
可选地，所述根据所述第一桩体的水平作用力，确定所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力，包括：
根据所述第一桩体的水平作用力，确定所述第一桩体在所述水平作用力作用下的水平位移；
根据所述水平位移和所述加筋垫层的刚度系数，确定所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力。
可选地，所述在所述第一桩体的初始弯矩小于所述目标弯矩时，增加作用于所述第一桩体的水平作用力，包括：
若所述第一桩体的初始弯矩小于所述目标弯矩，以预设增量增加作用于所述第一桩体的水平作用力。
可选地，所述确定所述目标滑弧的土体抗滑力矩，包括：
将所述目标滑弧内的土层划分为多个土条；
分别确定所述多个土条的抗滑力矩；
基于所述多个土条的抗滑力矩，确定所述目标滑弧内的土层的土体抗滑力矩。
可选地，所述根据所述第一桩体能够承受的最大水平作用力和所述目标滑弧内各个桩体的悬臂段长度，分别确定所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩，包括：
基于所述第一桩体能够承受的最大水平作用力，第n个所述桩体与第n个桩体的相邻桩体之间的距离以及第n个所述桩体中悬臂段的长度，确定第n个所述桩体的抗滑力；所述n为小于或等于N的正整数；N为所述目标滑弧内的桩体个数；
基于N个所述桩体的抗滑力与N个所述桩体的力臂，确定所述目标滑弧所有所述桩体的总抗滑力矩。
可选地，所述根据所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩和所述目标滑弧内的各个桩体的抗滑力矩，确定加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数，还包括：
根据所述加筋垫层刚性桩复合地基，确定折减系数；其中，所述折减系数用于指示所述桩体的质量对所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩的影响程度；
基于所述折减系数、所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩和所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数。
可选地，所述刚性桩为水泥粉煤灰碎石CFG桩。
第二方面，本发明实施例提供一种加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定装置，包括：
弯矩确定模块，用于基于加筋垫层刚性桩复合地基的参数，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的目标滑弧和所述目标滑弧的土体抗滑力矩；其中，所述目标滑弧为所述加筋垫层刚性桩复合地基中滑坡的滑坡稳定性系数最小的滑弧；从位于所述目标滑弧内的桩体中确定出悬臂段最长的第一桩体，并根据所述第一桩体的弯曲受压容许力确定所述第一桩体支持的最大弯矩；
系数确定模块，用于基于所述加筋垫层的参数，确定所述加筋垫层的筋材能够提供的最大拉力；基于所述第一桩体支持的最大弯矩和所述筋材能够提供的最大拉力，确定所述第一桩体能够承受的最大水平作用力；根据所述第一桩体能够承受的最大水平作用力和所述目标滑弧内各个桩体的悬臂段长度，分别确定所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩；根据所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩和所述目标滑弧内的各个桩体的抗滑力矩，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：
存储器，用于存储可执行指令；
处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令时，实现前述一个或多个技术方案提供的加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令；所述计算机可执行指令被处理器执行后，实现前述一个或多个技术方案提供的加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法。
本发明实施例提供的一种加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法、装置、电子设备和存储介质；第一方面，根据所述第一桩体的弯曲受压容许力确定所述第一桩体支持的最大弯矩，并根据所述加筋垫层能够提供的最大约束力和第一桩体支持的最大弯矩，确定第一桩体能够承受的最大水平作用力，从而确定所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩；在计算桩体抗滑力矩，考虑到桩体弯曲破坏情况和加筋垫层的横向约束作用，从而能够更加贴近加筋垫层刚性桩复合地基的实际应用情况，提高桩体抗滑力矩的计算准确性。
第二方面，在确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的抗滑力矩时，对所述加筋垫层刚性桩复合地基中的土层和刚性桩进行单独分析；由所述土层内的相互作用力，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的土体抗滑力矩；由所述刚性桩的桩体内相互作用力，确定目标滑弧内的桩体抗滑力矩；从而能够根据土体抗滑力矩和桩体抗滑力矩，更准确的确定出所述加筋垫层刚性桩复合地基的抗滑力矩，提高加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数的准确性，为加筋垫层刚性桩复合地基提供设计依据。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的加筋垫层刚性桩复合地基中滑坡截面示意图；
图3是本发明实施例提供的一种加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种加筋垫层CFG桩复合地基的稳定性确定方法的实现过程示意图；
图5是本示例提供的一种桩体的受力示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。
本发明实施例提供一种刚性桩复合地基的稳定性确定方法，图1是本发明实施例提供的一种加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法的流程示意图，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
步骤101，基于加筋垫层刚性桩复合地基的参数，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的目标滑弧和所述目标滑弧的土体抗滑力矩；其中，所述目标滑弧为所述加筋垫层刚性桩复合地基中滑坡的滑坡稳定性系数最小的滑弧；
步骤102，从位于所述目标滑弧内的桩体中确定出悬臂段最长的第一桩体，并根据所述第一桩体的弯曲受压容许力确定所述第一桩体支持的最大弯矩；
步骤103，基于所述加筋垫层的参数，确定所述加筋垫层能够提供的最大约束力；
步骤104，基于所述第一桩体支持的最大弯矩和所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体能够承受的最大水平作用力；
步骤105，根据所述第一桩体能够承受的最大水平作用力和所述目标滑弧内各个桩体的悬臂段长度，分别确定所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩；
步骤106，根据所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩和所述目标滑弧内的各个桩体的抗滑力矩，确定加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数。
在本发明实施例中，所述刚性桩复合地基是由刚性桩、桩间土和褥垫层一起构成的复合地基；所述加筋垫层是由大粒径散粒体(如砂石、碎石和中粗砂等)和土工格栅(由筋材合成的)等部分组成。
所述加筋垫层铺设在所述刚性桩复合地基的桩顶位置，当所述刚性桩发生位移时，所述加筋垫层对刚性桩产生约束力，以阻止刚性桩的位移；其中，刚性桩是指在发生位移时，桩轴线仍保持原有线型的桩体；例如，水泥粉煤灰碎石CFG桩、预制钢筋混凝土管桩等。所述刚性桩在外部作用力的作用下发生位移，仅桩侧土层发生变形。
在步骤101中，所述加筋垫层刚性桩复合地基的参数可包括：所述加筋垫层刚性桩复合地基中滑坡的地层厚度、所述滑坡的土层重度、土层粘聚力、内摩擦角和/或渗透系数等。
其中，所述地层厚度是指所述滑坡区域的土层厚度；所述土层重度是指单位体积的土体受到的重力；所述土层粘聚力是指所述土层的土颗粒间的相互作用力，所述土层抵抗剪切滑动的极限强度可由所述土层的土颗粒间的内摩擦力和粘聚力确定；所述内摩擦角为所述土层的抗剪强度指标之一，用于指示土层的各个土颗粒之间内摩擦力的大小。所述渗透系数是用于指示所述加筋垫层刚性桩复合地基的土体渗透能力，所述渗透系数与所述加筋垫层刚性桩复合地基的土质类型相关，例如，黏土的渗透系数小于1.2×10-6cm/s；粗砂的渗透系数为2.4×10-2～6.0×10-2。
基于所述加筋垫层刚性桩复合地基的参数，确定所述滑坡对应的多个滑弧，根据所述滑坡对应的多个滑弧，确定各个滑弧的滑坡稳定性系数；根据所述各个滑弧的滑坡稳定性系数，确定出最小的滑坡稳定性系数；将所述最小的滑坡稳定性系数对应的滑弧确定为目标滑弧。
这里，滑弧是指滑坡移动时，所述滑坡与加筋垫层刚性桩复合地基之间形成的一个滑动界面，并所述滑坡沿着所述滑动界面下滑。所述目标滑弧为所述加筋垫层刚性桩复合地基中滑坡的最危险滑动界面。
需要说明的是，所述滑坡稳定性系数是指所述滑坡对应的抗滑力和滑动力的比值，用于指示所述滑坡的稳定程度；其中，若所述滑坡稳定性系数大于1时，所述滑坡处于稳定状态；若所述滑坡稳定性系数等于1时，所述滑坡处于极限平衡状态；若所述滑坡稳定性系数小于1时，所述滑坡处于破坏状态。
所述加筋垫层刚性桩复合地基的滑坡存在多个潜在滑动轨迹，即多个潜在滑弧；根据所述各个滑弧的滑坡稳定性系数，确定滑坡稳定性系数最小的滑弧，该滑弧为所述滑坡中最可能产生滑动的面。将所述滑坡中最可能产生滑动的滑弧面确定为目标滑弧，基于所述滑坡最可能产生滑动的滑弧面(即最危险滑弧)，分析所述加筋垫层刚性桩复合地基中土层抗滑力矩和桩体抗滑力矩，能够准确的评估出所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性。
所述土体抗滑力矩是指桩侧土层产生用于抵挡所述滑坡滑动的抗滑力矩；可通过对所述桩侧土层进行水平分层，得到多个子土层；根据各个子土层进行受力分析，确定各个子土层对所述目标滑弧的圆心的的抗滑力矩；并根据所述多个子土层的抗滑力矩之和，确定所述土体抗滑力矩。
在步骤102中，所述悬臂段是指桩体未埋入土层内的区域；所述弯曲受压容许力是指桩体的桩身混凝土弯曲受压或偏心受压容许应力，即所述桩体能够承受的最大的弯曲受压作用力。所述弯矩是指所述桩体弯曲所需要的力矩。
需要说明的是，所述桩体的弯曲受压容许力与所述桩体的桩身混凝土的强度等级相关。例如，若所述桩身混凝土的强度等级为C25，则所述桩体的弯曲受压容许力为8.5MPa。
在本发明实施例中，根据所述目标滑弧对应区域内的各个桩体的悬臂段长度，确定出悬臂段最长的桩体，并将该桩体确定为第一桩体。并根据第一桩体的弯曲受压容许力，确定出第一桩体弯曲时能够承受的最大弯矩。
需要说明的是，所述最大弯矩是指所述第一桩体能够发生弯曲的临界弯矩值；根据所述第一桩体承受的弯曲受压力达到所述桩体的弯曲受压容许力，即达到使第一桩体弯曲的临界状态时，确定此时第一桩体的弯矩为最大弯矩；以便于后续对桩体进行受力分析时，确定桩体的弯矩达到最大弯矩时，桩体承受的土层侧向作用力和水平作用力等。
在一些实施例中，可根据所述第一桩体承受的弯曲受压力和所述桩体的弯曲受压容许力，确定所述第一桩体支持的最大弯矩。
所述第一桩体承受的弯曲受压力可由下式确定：
Figure BDA0003005045360000091
其中，所述σb为所述第一桩体承受的弯曲受压力；所述M为所述第一桩体的弯矩；所述W为所述第一桩体的抗弯截面系数；所述N为所述第一桩体所受压力；所述A为所述第一桩体的面积。
在实际应用中，所述第一桩体承受的弯曲受压力小于或等于所述第一桩体的弯曲受压容许力，当所述第一桩体承受的弯曲受压力等于所述第一桩体的弯曲受压容许力时，所述第一桩体处于极限受压状态，此时，第一桩体的弯矩即为第一桩体能够支持的最大弯矩。
在步骤103中，所述加筋垫层的参数至少包括：加筋垫层中筋材的抗拉强度和所述筋材与砂层之间的摩擦力。
其中，所述筋材的抗拉强度用于表征所述筋材在静拉伸条件下能够提供的最大拉力。所述筋材与砂层之间的摩擦力可用于约束刚性桩复合地基内土层的侧向变形。
需要说明的是，所述加筋垫层中通过筋材与所述砂层共同作用(即所述筋材与砂层之间的摩擦力)，使得加筋垫层能够提供对刚性桩复合地基中刚性桩的约束力；但是对于加筋垫层而言，加筋垫层能够提供的最大约束力一方面取决于所述筋材与砂层之间的摩擦力，另一方面取决于加筋垫层中筋材的抗拉强度；可以理解的是，若超出所述筋材的抗拉强度，所述筋材会出现断裂等破损情况，导致加筋垫层失效，无法再对刚性桩复合地基提供约束力；
因而，可根据所述加筋垫层中筋材的抗拉强度，以及所述筋材与砂层之间的摩擦力，确定在所述加筋垫层不失效的情况下，能够提供的最大约束力。
在一些实施例中，所述加筋垫层能够提供的最大约束力可由下式确定：
Fmax＝min(f,[T])；
其中，所述Fmax为所述加筋垫层能够提供的最大约束力；所述f为所述加筋垫层中筋材与砂层之间的摩擦力；所述[T]为所述筋材的抗拉强度。
可根据所述筋材与砂层之间的摩擦系数和所述刚性桩的桩顶竖向作用力，确定所述筋材与砂层之间的摩擦力。
这里，所述摩擦系数是指筋材与砂层之间摩擦力和作用在其中一表面上的垂直力之比值；所述摩擦系数与筋材表面或砂层表面的粗糙度相关。
在另一些实施例中，所述筋材与砂层之间的摩擦力可由下式确定：
f＝μN；
其中，所述f为所述筋材与砂层之间的摩擦力；所述μ为所述筋材与砂层之间的摩擦系数；所述N为所述刚性桩的桩顶竖向作用力。
在步骤104中，所述第一桩体能够承受的最大水平作用力是指第一桩体弯曲、桩侧土层遭到破坏、土层失去稳定时，第一桩体承受的水平作用力。所述加筋垫层能够提供的最大约束力是指加筋垫层中筋材发生断裂时，所述加筋垫层对桩顶产生的最大约束力。
需要说明的是，桩体承受的水平作用力一部分由桩体自身承担，另一部分通过桩体传给桩侧土体；即当桩体在水平作用力的作用下产生水平位移时，促使桩侧土体也产生相应的变形，而桩侧土体会产生土层侧向作用力，阻止桩体进一步位移。而所述刚性桩复合地基上铺设的加筋垫层也会产生约束力，以阻止桩体和桩侧土体位移。
根据所述第一桩体支持的最大弯矩，确定桩侧土体产生的最大土层侧向作用力；基于所述最大土层侧向作用力和所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体能够承受的最大水平作用力。
在步骤105中，桩体抗滑力矩是指桩体产生的用于抵挡所述滑坡滑动的抗滑力矩；
根据所述第一桩体能够承受的最大水平作用力和所述目标滑弧内各个桩体的悬臂段长度，分别确定所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力；并根据所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力，确定所述目标桩体的各个桩体的抗滑力矩。
所述最大水平作用力是指与所述第一桩体垂直方向上的最大作用力；所述最大水平作用力是指第一桩体不被弯曲情况下能够承受的最大作用力。
在步骤106中，所述稳定性系数可为所述加筋垫层刚性桩复合地基的抗滑稳定性系数，用于指示所述加筋垫层刚性桩复合地基在外部作用力的作用下抵抗剪切破坏的稳定安全程度。
需要说明的是，所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数是由所述加筋垫层刚性桩复合地基的抗滑力矩和滑动力矩确定的；其中，所述加筋垫层刚性桩复合地基的抗滑力矩包括土体抗滑力矩和目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩；因而，根据所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩和所述目标滑弧内的各个桩体的抗滑力矩，确定加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数。
在一些实施例中，所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数可通过下式确定：
Figure BDA0003005045360000111
其中，所述K为所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数；所述∑MSR为所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩；所述∑MPR为所述目标滑弧内的桩体抗滑力矩；所述∑MPR为所述加筋垫层刚性桩复合地基的滑动力矩。
可选地，所述步骤104包括：
根据所述第一桩体的土层侧向作用力，确定所述第一桩体的初始弯矩；
若所述第一桩体的对应的初始弯矩小于所述目标弯矩时，增加作用于所述第一桩体的水平作用力；
根据所述第一桩体的水平作用力，确定所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力；
根据所述桩顶约束力与所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体的当前弯矩；
若所述第一桩体的当前弯矩等于所述目标弯矩，将所述当前水平作用力确定为所述第一桩体能够承受的最大水平作用力。
在本发明实施例中，所述第一桩体的土层侧向作用力是指所述第一桩体的桩侧土体发生变形时，桩侧土体对所述第一桩体产生的抗力。所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力是指所述第一桩体发生水平位移时，所述加筋垫层对所述第一桩体的桩顶产生的用于阻止桩体水平位移的抗力。
在实际实施时，可将桩侧土体视为弹簧结构，所述桩侧土体对所述桩体产生的土层侧向作用力可根据所述桩侧土体的刚度系数和桩侧土体的形变量确定。
在一些实施例中，所述桩侧土体的刚度可根据下式确定：
k1＝mh；
其中，所述k1为所述桩侧土体的刚度；所述m为土层的水平抗力系数的比例系数，所述h为所述桩体的深度。
在本发明实施例中，可将所述加筋垫层视为水平作用于桩顶的弹簧结构；所述加筋垫层的桩顶约束力可根据所述加筋垫层的刚度系数和所述桩体的水平位移确定；所述桩底约束条件按自由端设定。
所述加筋垫层的刚度系数可根据所述筋材的伸长率、筋材的拉力、桩帽纵向宽度和路堤横向桩间距确定。
其中，所述筋材的伸长率是指筋材在拉拔过程中的绝对伸长与所述筋材的原始长度的比值，用于指示所述筋材的变形程度；所述筋材的拉力是指所述筋材的伸长率为2％时，所述筋材产生的拉力。
在一些实施例中，所述加筋垫层的刚度系数可由下式确定：
k2＝Ta/(δd)；
其中，所述k2为所述加筋垫层的刚度系数；所述T为所述筋材的拉力；所述a为所述桩帽纵向宽度；所述δ为所述筋材的拉长率；所述d为所述路堤横向桩间距。
在本发明实施例中，根据所述第一桩体的土层侧向作用力，确定第一桩体的初始弯矩；若所述第一桩体的初始弯矩小于所述目标弯矩，增大所述作用于所述第一桩体的水平作用力；根据所述作用于所述第一桩体的水平作用力，确定所述第一桩体的水平位移和所述桩侧土体的形变量；根据所述桩体土体的刚度系数和所述桩侧土体的形变量，确定所述桩侧土体对所述第一桩体产生的土层侧向作用力；根据所述加筋垫层的刚度系数和所述第一桩体的水平位移，确定所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力；根据所述作用于所述第一桩体的水平作用力、桩顶约束力、土层侧向作用力和所述第一桩体的水平位移，确定所述第一桩体的当前弯矩；若所述第一桩体的当前弯矩小于所述目标弯矩，继续以预设增量，增大所述作用于所述第一桩体的水平作用力；直至所述第一桩体的当前弯矩等于所述目标弯矩，此时，将所述第一桩体的水平作用力确定为所述第一桩体能够承受的最大水平作用力。
可选地，所述根据所述桩顶约束力与所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体的当前弯矩，包括：
若所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力小于所述加筋垫层能够提供的最大约束力，根据所述加筋垫层提供的桩顶约束力、所述第一桩体的土层侧向作用力和作用于所述第一桩体的水平作用力，确定所述第一桩体的当前弯矩；
若所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力大于所述加筋垫层能够提供的最大约束力，根据所述第一桩体的土层侧向作用力和作用于所述第一桩体的水平作用力，确定所述第一桩体的当前弯矩。
在本发明实施例中，根据所述加筋垫层作用与所述第一桩体的桩顶约束力，和所述加筋垫层能够提供的最大约束力，判断加筋垫层是否存在失效风险。若所述桩顶约束力小于所述加筋垫层能够提供的最大约束力，即加筋垫层不存在失效风险；此时，第一桩体受到加筋垫层提供的桩顶约束力、桩侧土体提供的土层侧向作用力和水平作用力，根据桩顶约束力、土层侧向作用力和水平作用力共同确定第一桩体的当前弯矩。
若所述桩顶约束力大于所述加筋垫层能够提供的最大约束力，即加筋垫层存在失效风险；此时，第一桩体仅受到桩侧土体提供的土层侧向作用力和水平作用力，根据土层侧向作用力和水平作用力共同确定第一桩体的当前弯矩。
可以理解的是，若所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力超过所述加筋垫层能够提供的最大约束力，加筋垫层会出现筋材断裂等导致加筋垫层失效的情况，此时，失效的加筋垫层无法再向第一桩体施加用于阻止第一桩体水平位移的约束力；第一桩体仅受到由桩侧土层提供的土层侧向作用力和施加于第一桩体上的水平作用力。
可选地，所述根据所述第一桩体的水平作用力，确定所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力，包括：
根据所述第一桩体的水平作用力，确定所述第一桩体在所述水平作用力作用下的水平位移；
根据所述水平位移和所述加筋垫层的刚度系数，确定所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力。
在本发明实施例中，所述加筋垫层向第一桩体施加桩顶约束力，所述桩顶约束力为所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶，用于阻止桩体水平位移的抗力。
为了便于分析，可将所述加筋垫层简化为弹簧，将所述加筋垫层向第一桩体施加桩顶约束力，简化为弹簧对第一桩体施加拉力；根据加筋垫层的刚度系数和所述第一桩体的水平位移，确定加筋垫层对第一桩体产生的桩顶约束力。
在一些实施例中，所述桩顶约束力可由下式确定：
F＝k2s；
其中，所述F为所述加筋垫层作用于第一桩体的桩顶约束力；所述k2为所述加筋垫层的刚度系数；所述s为所述第一桩体在水平作用力作用下的水平位移。
可选地，所述在所述第一桩体的初始弯矩小于所述目标弯矩时，增加作用于所述第一桩体的水平作用力，包括：
若所述第一桩体的初始弯矩小于所述目标弯矩，以预设增量增加作用于所述第一桩体的水平作用力。
在本发明实施例中，所述预设增量可根据实际需求进行设定，本发明实施例对此不作限定。
若所述第一桩体的初始弯矩小于所述目标弯矩，以预设增量，增大所述作用于所述第一桩体的水平作用力，直至所述第一桩体的当前弯矩等于所述目标弯矩，此时，将所述第一桩体的水平作用力确定为所述第一桩体能够承受的最大水平作用力。
在一些实施例中，根据所述第一桩体的土层侧向作用力和作用于所述第一桩体的第一作用力，确定所述第一桩体的第一弯矩；
若所述第一桩体的第一弯矩小于所述目标弯矩，基于第一预设增量，增加所述第一作用力，得到第二作用力；
根据所述第一桩体的土层侧向作用力和所述第二作用力，确定所述第一桩体的第二弯矩；
若所述第一桩体的第二弯矩大于所述目标弯矩，以第二预设增量，增加所述第一作用力，得到第三作用力；其中，所述第二预设增量小于所述第一预设增量；
根据所述第一桩体的土层侧向作用力和所述第三作用力，确定所述第一桩体的第三弯矩；
若所述第一桩体的第三弯矩等于所述目标弯矩，将所述第三作用力确定为所述第一桩体能够承受的最大水平作用力。
可选地，所述步骤101包括：
将所述目标滑弧内的土层划分为多个土条；
分别确定所述多个土条的抗滑力矩；
基于所述多个土条的抗滑力矩，确定所述目标滑弧内的土层的土体抗滑力矩。
在本发明实施例中，将所述目标滑弧内的土层分为多个竖向土条，并忽略所述多个竖向土条之间的相互作用力；根据所述各个土条的自重力、目标滑弧面上的剪切力和法向力，确定所述各个土条的底面切力对目标滑弧的圆心的滑动力矩；并确定所述各个土条底面的抗剪强度所产生的抗滑力矩。根据所述各个土条的抗滑力矩，确定所述目标滑弧内的土层的土体抗滑力矩。
这里，所述抗剪强度是指土条剪断时产生的极限强度，用于指示所述土条抵抗剪切滑动的能力。
如图2所示，图2是本发明实施例提供的加筋垫层刚性桩复合地基中滑坡截面示意图。其中，标号21所示为滑动土层；标号22所示为目标滑弧。将所述目标滑弧内的滑动土层分为若干个竖直的土条，分别计算各个土条对目标滑弧圆心的抗滑力矩；根据所述各个土条的抗滑力矩，确定所述目标滑弧内的滑动土层的土体抗滑力矩。
可选地，所述步骤105包括：
基于所述第一桩体能够承受的最大水平作用力，第n个所述桩体与第n个桩体的相邻桩体之间的距离以及第n个所述桩体中悬臂段的长度，确定第n个所述桩体的抗滑力；所述n为小于或等于N的正整数；N为所述目标滑弧内的桩体个数；
基于N个所述桩体的抗滑力与N个所述桩体的力臂，确定所述目标滑弧所有所述桩体的总抗滑力矩。
在本发明实施例中，所述桩体包括悬臂段和锚固段；所述锚固段是指所述桩体埋入土内的区域，用于阻止所述滑坡的滑动；桩体的悬臂段承受滑坡滑动产生的推力，并传递至锚固段，桩侧土层产生反作用力嵌住桩体，从而阻止滑坡滑动。
在一些实施例中，所述第n个桩体的抗滑力可由下式确定：
Fn＝PdLn；
其中，所述Fn为所述第n个桩体的抗滑力，所述d为所述第n个所述桩体与第n个桩体的相邻桩体之间的距离；所述Ln为第n个桩体悬臂段的长度。
根据所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力以及所述各个桩体的力臂，确定所述各个桩体的抗滑力矩；基于所述各个桩体的抗滑力矩，确定所述目标滑弧内所有所述桩体的总抗滑力矩。
在一些实施例中，所述目标滑弧内所有所述桩体的总抗滑力矩可由下式确定：
Figure BDA0003005045360000171
其中，所述
Figure BDA0003005045360000172
为所述目标滑弧内所有所述桩体的总抗滑力矩；所述MPRn为所述第n个桩体的抗滑力矩，N为所述目标滑弧内的桩体个数；所述Fn为所述第n个桩体的抗滑力；所述Rn为所述第n个桩体的力臂。
可选地，所述步骤106包括：
根据所述加筋垫层刚性桩复合地基，确定折减系数；
基于所述折减系数、所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩和所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数。
在本发明实施例中，所述折减系数用于指示所述桩体的质量对所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩的折减程度；所述折减系数小于或等于1，所述折减系数的值与所述加筋垫层刚性桩复合地基的土质情况正相关；示例性地，所述折减系数的取值范围可为：[0.8,1]；根据所述加筋垫层刚性桩复合地基的土质情况，确定所述折减系数的值；例如，若所述加筋垫层刚性桩复合地基的土质情况较好，确定所述折减系数的值为1；若所述加筋垫层刚性桩复合地基的土质情况较差，确定所述折减系数的值为0.8。
需要说明的是，刚性桩在软土地基上施工可能会引起桩体质量问题以及桩体开裂引起有效桩径变小等问题，而这些问题会导致桩体能够承受的水平作用力减小、桩体的抗滑力矩减小。因而为了考虑到桩体质量对桩体的抗滑力矩的影响，通过加筋垫层刚性桩复合地基的土质情况，确定所述折减系数。
在本发明实施例中，考虑到刚性桩在软土地基中施工缩径引起的成桩质量问题、桩体开裂引起有效桩径变小等因素导致桩体承受水平荷载能力有所下降，桩体的抗滑力矩减小。因而在确定所述刚性桩复合地基的稳定性系数时，引入折减系数；通过所述折减系数反映所述桩体的质量对所述各个桩体的抗滑力矩的影响，从而更准确的确定出所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩和稳定性系数，通过稳定性系数准确反映出所述加筋垫层刚性桩复合地基的实际情况。
在一些实施例中，所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数可根据下式确定：
Figure BDA0003005045360000181
其中，所述K为所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数；所述β为所述折减系数；所述∑MSR为所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩；所述∑MPR为所述目标滑弧内的桩体抗滑力矩；所述∑MPR为所述加筋垫层刚性桩复合地基的滑动力矩。
可选地，所述刚性桩为水泥粉煤灰碎石CFG桩。
需要说明的是，所述CFG桩是一种低强度混凝土桩，通常用于处理软土地基或路基；所述CFG桩能够充分利用桩间土的承载力共同作用，并传递水平作用力到深层地基中，大幅度提高复合地基的承载力，减小复合地基的变形程度。
本发明实施例提供一种加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定装置30，如图3所示，图3是本发明实施例提供的一种加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定装置的结构示意图，所述装置包括：
弯矩确定模块31，用于基于加筋垫层刚性桩复合地基的参数，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的目标滑弧和所述目标滑弧的土体抗滑力矩；其中，所述目标滑弧为所述加筋垫层刚性桩复合地基中滑坡的滑坡稳定性系数最小的滑弧；从位于所述目标滑弧内的桩体中确定出悬臂段最长的第一桩体，并根据所述第一桩体的弯曲受压容许力确定所述第一桩体支持的最大弯矩；
系数确定模块32，用于基于所述加筋垫层的参数，确定所述加筋垫层能够提供的最大约束力；基于所述第一桩体支持的最大弯矩和所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体能够承受的最大水平作用力；根据所述第一桩体能够承受的最大水平作用力和所述目标滑弧内各个桩体的悬臂段长度，分别确定所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩；根据所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩和所述目标滑弧内的各个桩体的抗滑力矩，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数。
可选地，所述系数确定模块32，具体用于：
根据所述第一桩体的土层侧向作用力，确定所述第一桩体的初始弯矩；
若所述第一桩体的对应的初始弯矩小于所述目标弯矩时，增加作用于所述第一桩体的水平作用力；
根据所述第一桩体的水平作用力，确定所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力；
根据所述桩顶约束力与所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体的当前弯矩；
若所述第一桩体的当前弯矩等于所述目标弯矩，将所述当前水平作用力确定为所述第一桩体能够承受的最大水平作用力。
可选地，所述系数确定模块32，具体用于：
若所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力小于所述加筋垫层能够提供的最大约束力，根据所述加筋垫层提供的桩顶约束力、所述第一桩体的土层侧向作用力和作用于所述第一桩体的水平作用力，确定所述第一桩体的当前弯矩；
若所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力大于所述加筋垫层能够提供的最大约束力，根据所述第一桩体的土层侧向作用力和作用于所述第一桩体的水平作用力，确定所述第一桩体的当前弯矩。
所述系数确定模块32，还用于：
根据所述第一桩体的水平作用力，确定所述第一桩体在所述水平作用力作用下的水平位移；
根据所述水平位移和所述加筋垫层的刚度系数，确定所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力。
可选地，所述系数确定模块32还用于：
若所述第一桩体的初始弯矩小于所述目标弯矩，以预设增量增加作用于所述第一桩体的水平作用力。
所述弯矩确定模块31，具体用于：
将所述目标滑弧内的土层划分为多个土条；
分别确定所述多个土条的抗滑力矩；
基于所述多个土条的抗滑力矩，确定所述目标滑弧内的土层的土体抗滑力矩。
可选地，所述系数确定模块32具体用于：
基于所述第一桩体能够承受的最大水平作用力，第n个所述桩体与第n个桩体的相邻桩体之间的距离以及第n个所述桩体中悬臂段的长度，确定第n个所述桩体的抗滑力；所述n为小于或等于N的正整数；N为所述目标滑弧内的桩体个数；
基于N个所述桩体的抗滑力与N个所述桩体的力臂，确定所述目标滑弧所有所述桩体的总抗滑力矩。
可选地，所述系数确定模块32还用于：
根据所述加筋垫层刚性桩复合地基，确定折减系数；其中，所述折减系数用于指示所述桩体的质量对所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩的影响程度；
基于所述折减系数、所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩和所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数。
可选地，所述刚性桩为水泥粉煤灰碎石CFG桩。
结合本发明上述实施例，下面将说明本发明实施例在实际的应用场景中的示例性应用。如图4所示，图4是本发明实施例提供的一种加筋垫层CFG桩复合地基的稳定性确定方法的实现过程示意图。
步骤401，根据加筋垫层CFG桩复合地基的参数，确定所述加筋垫层CFG桩复合地基的无桩条件下的最危险滑弧；并确定所述最危险滑弧内土层的抗滑力矩和滑动力矩；
在本发明实施例中，可基于瑞典条分法，确定无桩条件下的最危险滑弧；
需要说明的是，所述瑞典条分法通过假设滑坡沿圆弧面滑动，将滑坡分为若干个竖直的土条，计算各个土条对圆弧圆心的抗滑力矩与滑动力矩，根据所述抗滑力矩和滑动力矩，确定滑坡稳定性系数；瑞典条分法需要选定多个圆弧圆心，并分别计算各个圆弧圆心对应的滑弧的滑坡稳定性系数；将滑坡稳定性系数最小的滑弧确定为最危险滑弧，并计算滑坡的各个土条对所述最危险滑弧的圆心的抗滑力矩和滑动力矩。
步骤402，从所述最危险滑弧对应滑坡包含的桩体中，确定出悬臂段最长的第一桩体；根据桩体弯曲破坏准则，确定所述第一桩体支持的最大弯矩；
在本发明实施例中，所述桩体弯曲破坏准则为：桩体的压弯应力小于或等于桩身混凝土弯曲受压或偏心受压容许应力；其中，所述桩体的压弯应力可由桩体弯矩、抗弯截面系数、桩体所受压力和桩体面积确定；所述桩身混凝土弯曲受压或偏心受压容许应力与所述桩身混凝土的强度等级相关。
在一些实施例中，所述桩体的压弯应力可由下式确定：
Figure BDA0003005045360000211
其中，所述σb为所述桩体承受的压弯应力；所述M为所述桩体的弯矩；所述W为所述桩体的抗弯截面系数；所述N为所述桩体所受压力；所述A为所述桩体的面积。
根据所述桩体弯曲破坏准则，可确定若所述桩体的压弯应力等于所述桩身混凝土弯曲受压或偏心受压容许应力时，所述桩体弯矩为最大弯矩。
在一些实施例中，所述桩体的最大弯矩可由下式确定：
Figure BDA0003005045360000221
其中，所述Mmax所述桩体的最大弯矩；所述W为所述桩体的抗弯截面系数；所述[σb]为所述桩身混凝土弯曲受压或偏心受压容许应力；所述N为所述桩体所受压力；所述A为所述桩体的面积。
步骤403，根据所述加筋垫层失效准则，确定所述加筋垫层能够提供的最大约束力；
在本发明实施例中，所述加筋垫层失效准则为：加筋垫层提供的约束力小于或等于筋材与砂层之间的摩擦力和筋材抗拉强度两者中的较小值。其中，所述筋材抗拉强度用于表征所述筋材在静拉伸条件下能够提供的最大拉力。所述筋材与砂层之间的摩擦力可由所述筋材与砂层之间的摩擦系数和所述刚性桩的桩顶竖向作用力确定。
在一些实施例中，所述筋材与砂层之间的摩擦力可由下式确定：
f＝μN；
其中，所述f为所述筋材与砂层之间的摩擦力；所述μ为所述筋材与砂层之间的摩擦系数；所述N为所述刚性桩的桩顶竖向作用力。
根据所述加筋垫层失效准则，可确定若所述加筋垫层提供的约束力等于筋材与砂层之间的摩擦力和筋材抗拉强度两者中的较小值时，所述约束力为所述加筋垫层能够提供的最大约束力。
步骤404，基于所述第一桩体的最大弯矩和所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体能够承受最大水平荷载；
在本发明实施例中，采用有限元方法建立模型，计算所述第一桩体能够承受的最大水平荷载。
在有限元模型中，所述桩侧土层提供的侧向约束可采用m法确定，桩顶设置加筋垫层约束，桩底约束条件按自由端设定，对所述最危险滑弧内的桩体部分施加水平荷载。如图5所示，图5是本示例提供的一种桩体的受力示意图。其中，所述标号51所示为最危险滑弧；所述标号52所示为桩体承受的水平荷载，所述标号53所示为所述桩侧土层提供的土层侧向作用力，所述标号54所示为所述加筋垫层向所述桩体施加的约束力。
可将所述水平荷载以均匀步长从0开始增大，计算所述每一步长对应的第一桩体的水平位移；根据所述第一桩体的水平位移，确定所述加筋垫层对所述第一桩体的约束力；根据加筋垫层对所述第一桩体的约束力和所述加筋垫层能够提供的最大约束力，计算所述每一步长对应的弯矩；若所述第一桩体的弯矩等于所述第一桩体的最大弯矩，确定此时第一桩体承受的水平荷载为所述第一桩体能够承受的最大水平荷载。
在实际应用中，若加筋垫层对所述第一桩体的约束力超过所述加筋垫层能够提供的最大约束力，加筋垫层中的筋材被拉断，加筋垫层失效，无法再对第一桩体提供约束力。因而在计算每一步长对应的弯矩时，需要考虑加筋垫层失效准则。
若所述加筋垫层对所述第一桩体的约束力小于或等于所述加筋垫层能够提供的最大约束力，根据所述加筋垫层对所述第一桩体的约束力、所述桩侧土层提供的侧向作用力和当前水平荷载，计算所述当前水平荷载对应的弯矩；
若所述加筋垫层对所述第一桩体的约束力大于所述加筋垫层能够提供的最大约束力，根据所述桩侧土层提供的侧向作用力和当前水平荷载，计算所述当前水平荷载对应的弯矩。
将当前水平荷载以均匀步长从0开始增大，计算每一步长所对应的第一桩体的弯矩，若所述第一桩体的弯矩等于所述第一桩体的最大弯矩，确定此时第一桩体承受的水平荷载为所述第一桩体能够承受的最大水平荷载。
步骤405，基于所述第一桩体能够承受的最大水平荷载，确定所述最危险滑弧内各个桩体的抗滑力矩；
在本发明实施例中，可根据所述第一桩体能够承受的最大水平荷载、所述最危险滑弧内各个桩体内的桩间距和所述各个桩体的悬臂段长度，确定所述最危险滑弧内各个桩体的抗滑力；并根据所述各个桩体的抗滑力和所述各个桩体的力臂，确定所述各个桩体的抗滑力矩。
这里，所述最危险滑弧内各个桩体是等间距桩体。
在一些实施例中，所述桩体的抗滑力可由下式确定：
Fn＝PdLn；
其中，所述Fn为所述第n个桩体的抗滑力，所述d为所述桩体的桩间距；所述Ln为第n个桩体悬臂段的长度。
所述最危险滑弧内所有桩体的总抗滑力矩可由下式确定：
Figure BDA0003005045360000241
其中，所述
Figure BDA0003005045360000242
为所述最危险滑弧内所有桩体的总抗滑力矩；所述MPRn为所述第n个桩体的抗滑力矩，N为所述最危险滑弧内的桩体个数；所述Fn为所述第n个桩体的抗滑力；所述Rn为所述第n个桩体的力臂。
步骤406，根据所述最危险滑弧内土层的抗滑力矩和滑动力矩，以及所述最危险滑弧内各个桩体的抗滑力矩，确定所述加筋垫层CFG桩复合地基的稳定性系数。
在本发明实施例中，考虑到CFG桩在软土地基中施工缩径引起的成桩质量问题、桩体开裂引起有效桩径变小等因素导致桩体承受水平荷载能力有所下降。在确定所述加筋垫层CFG桩复合地基的稳定性系数时，引入折减系数；其中，所述折减系数用于指示所述桩体的质量对所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩的影响程度；
在实际应用中，所述折减系数的取值范围为：[0.8,1]；根据所述加筋垫层CFG桩复合地基的土质情况，确定所述折减系数的值；例如，若所述加筋垫层CFG桩复合地基的土质情况较好，确定所述折减系数的值为1；若所述加筋垫层CFG桩复合地基的土质情况较差，确定所述折减系数的值为0.8。
在一些实施例中，所述加筋垫层CFG桩复合地基的稳定性系数可由下式确定：
Figure BDA0003005045360000251
其中，所述K为所述加筋垫层CFG桩复合地基的稳定性系数；所述β为所述折减系数；所述∑MSR为所述最危险滑弧对应的土体抗滑力矩；所述∑MPR为所述最危险滑弧内的桩体抗滑力矩；所述∑MPR为所述加筋垫层CFG桩复合地基的滑动力矩。
本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括：
存储器，用于存储可执行指令；
处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令时，实现前述一个或多个技术方案提供的加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法。
下面对本发明实施例提供的一种电子设备的硬件结构做详细说明，所述电子设备包括但不限于服务器或终端。所述电子设备包括：至少一个处理器、存储器，可选的，电子设备可进一步包括至少一个通信接口，电子设备中的各个组件通过总线系统耦合在一起，可理解，总线系统用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。
可以理解，存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、磁性随机存取存储器(FRAM，ferromagnetic random access memory)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(SRAM，Static Random Access Memory)、同步静态随机存取存储器(SSRAM，Synchronous Static Random Access Memory)、动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)、同步动态随机存取存储器(SDRAM，SynchronousDynamic Random Access Memory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM，Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)、增强型同步动态随机存取存储器(ESDRAM，Enhanced Synchronous Dynamic Random Access Memory)、同步连接动态随机存取存储器(SLDRAM，SyncLink Dynamic Random Access Memory)、直接内存总线随机存取存储器(DRRAM，Direct Rambus Random Access Memory)。本发明实施例描述的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
本发明实施例中的存储器用于存储各种类型的数据以支持电子设备的操作。这些数据的示例包括：用于在电子设备上操作的任何计算机程序，实现本发明实施例方法的程序可以包含在存储器中。
上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。
在示例性实施例中，电子设备可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD，ProgrammableLogic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)、通用处理器、控制器、微控制器(MCU，Micro Controller Unit)、微处理器(Microprocessor)、或其他电子元件实现，用于执行上述方法。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行后，并执行前述一个或多个技术方案提供的加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法，例如，可执行如图1所示的方法。
本发明实施例提供的计算机存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。可选为，所述计算机存储介质可为非瞬间存储介质。这里的非瞬间存储介质又可以称为非易失性存储介质。
在一些实施例中，计算机可读存储介质可以是FRAM、ROM、PROM、EP ROM、EEPROM、闪存、磁表面存储器、光盘、或CD-ROM等存储器；也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种设备。计算机可以是包括智能终端和服务器在内的各种计算设备。
在一些实施例中，可执行指令可以采用程序、软件、软件模块、脚本或代码的形式，按任意形式的编程语言(包括编译或解释语言，或者声明性或过程性语言)来编写，并且其可按任意形式部署，包括被部署为独立的程序或者被部署为模块、组件、子例程或者适合在计算环境中使用的其它单元。
作为示例，可执行指令可以但不一定对应于文件系统中的文件，可以可被存储在保存其它程序或数据的文件的一部分，例如，存储在超文本标记语言(HTML，Hyper TextMarkup Language)文档中的一个或多个脚本中，存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或者，存储在多个协同文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)中。
作为示例，可执行指令可被部署为在一个计算设备上执行，或者在位于一个地点的多个计算设备上执行，又或者，在分布在多个地点且通过通信网络互连的多个计算设备上执行。
以上所述，仅为本发明的实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法，其特征在于，包括：
基于加筋垫层刚性桩复合地基的参数，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的目标滑弧和所述目标滑弧的土体抗滑力矩；其中，所述目标滑弧为所述加筋垫层刚性桩复合地基中滑坡的滑坡稳定性系数最小的滑弧；
从位于所述目标滑弧内的桩体中确定出悬臂段最长的第一桩体，并根据所述第一桩体的弯曲受压容许力确定所述第一桩体支持的最大弯矩；
基于所述加筋垫层的参数，确定所述加筋垫层能够提供的最大约束力；
基于所述第一桩体支持的最大弯矩和所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体能够承受的最大水平作用力；
根据所述第一桩体能够承受的最大水平作用力和所述目标滑弧内各个桩体的悬臂段长度，分别确定所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩；
根据所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩和所述目标滑弧内的各个桩体的抗滑力矩，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数；
其中，所述加筋垫层的参数至少包括：所述加筋垫层中筋材的抗拉强度和所述筋材与砂层之间的摩擦力；
所述加筋垫层能够提供的所述最大约束力由下式确定：
Fmax＝min(f,[T])；
其中，所述Fmax为所述加筋垫层能够提供的最大约束力；所述f为所述加筋垫层中筋材与砂层之间的摩擦力；所述[T]为所述筋材的抗拉强度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一桩体支持的最大弯矩和所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体能够承受的最大水平作用力，包括：
根据所述第一桩体的土层侧向作用力，确定所述第一桩体的初始弯矩；
若所述第一桩体的对应的初始弯矩小于所述目标弯矩时，增加作用于所述第一桩体的水平作用力；
根据所述第一桩体的水平作用力，确定所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力；
根据所述桩顶约束力与所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体的当前弯矩；
若所述第一桩体的当前弯矩等于所述目标弯矩，将当前水平作用力确定为所述第一桩体能够承受的最大水平作用力。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述桩顶约束力与所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体的当前弯矩，包括：
若所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力小于所述加筋垫层能够提供的最大约束力，根据所述加筋垫层提供的桩顶约束力、所述第一桩体的土层侧向作用力和作用于所述第一桩体的水平作用力，确定所述第一桩体的当前弯矩；
若所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力大于所述加筋垫层能够提供的最大约束力，根据所述第一桩体的土层侧向作用力和作用于所述第一桩体的水平作用力，确定所述第一桩体的当前弯矩。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一桩体的水平作用力，确定所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力，包括：
根据所述第一桩体的水平作用力，确定所述第一桩体在所述水平作用力作用下的水平位移；
根据所述水平位移和所述加筋垫层的刚度系数，确定所述加筋垫层作用于所述第一桩体的桩顶约束力。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一桩体的初始弯矩小于所述目标弯矩时，增加作用于所述第一桩体的水平作用力，包括：
若所述第一桩体的初始弯矩小于所述目标弯矩，以预设增量增加作用于所述第一桩体的水平作用力。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标滑弧的土体抗滑力矩，包括：
将所述目标滑弧内的土层划分为多个土条；
分别确定所述多个土条的抗滑力矩；
基于所述多个土条的抗滑力矩，确定所述目标滑弧内的土层的土体抗滑力矩。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一桩体能够承受的最大水平作用力和所述目标滑弧内各个桩体的悬臂段长度，分别确定所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩，包括：
基于所述第一桩体能够承受的最大水平作用力，第n个所述桩体与第n个桩体的相邻桩体之间的距离以及第n个所述桩体中悬臂段的长度，确定第n个所述桩体的抗滑力；所述n为小于或等于N的正整数；N为所述目标滑弧内的桩体个数；
基于N个所述桩体的抗滑力与N个所述桩体的力臂，确定所述目标滑弧所有所述桩体的总抗滑力矩。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩和所述目标滑弧内的各个桩体的抗滑力矩，确定加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数，还包括：
根据所述加筋垫层刚性桩复合地基，确定折减系数；其中，所述折减系数用于指示所述桩体的质量对所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩的影响程度；
基于所述折减系数、所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩和所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刚性桩为水泥粉煤灰碎石CFG桩。
10.一种加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定装置，其特征在于，包括：
弯矩确定模块，用于基于加筋垫层刚性桩复合地基的参数，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的目标滑弧和所述目标滑弧的土体抗滑力矩；其中，所述目标滑弧为所述加筋垫层刚性桩复合地基中滑坡的滑坡稳定性系数最小的滑弧；从位于所述目标滑弧内的桩体中确定出悬臂段最长的第一桩体，并根据所述第一桩体的弯曲受压容许力确定所述第一桩体支持的最大弯矩；
系数确定模块，用于基于所述加筋垫层的参数，确定所述加筋垫层能够提供的最大约束力；基于所述第一桩体支持的最大弯矩和所述加筋垫层能够提供的最大约束力，确定所述第一桩体能够承受的最大水平作用力；根据所述第一桩体能够承受的最大水平作用力和所述目标滑弧内各个桩体的悬臂段长度，分别确定所述目标滑弧内各个桩体的抗滑力矩；根据所述目标滑弧对应的土体抗滑力矩和所述目标滑弧内的各个桩体的抗滑力矩，确定所述加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性系数；其中，所述加筋垫层的参数至少包括：所述加筋垫层中筋材的抗拉强度和所述筋材与砂层之间的摩擦力；所述加筋垫层能够提供的所述最大约束力由下式确定：
Fmax＝min(f,[T])；
其中，所述Fmax为所述加筋垫层能够提供的最大约束力；所述f为所述加筋垫层中筋材与砂层之间的摩擦力；所述[T]为所述筋材的抗拉强度。
11.一种电子设备，包括：
存储器，用于存储可执行指令；
处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令时，实现如权利要求1-9任一项所述的加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有可执行指令，所述可执行指令被处理器执行时，实现如权利要求1-9任一项所述的加筋垫层刚性桩复合地基的稳定性确定方法。
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