CN113434930B - 一种基桩竖向极限承载力计算方法及系统 - Google Patents

一种基桩竖向极限承载力计算方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基桩竖向极限承载力计算方法及系统，涉及到基桩承载力计算领域，通过计算穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力、第一基桩竖向极限承载力估计值和基桩竖向极限承载力试算值，比较第一基桩竖向极限承载力估计值和基桩竖向极限承载力试算值，确定基桩最终的竖向极限承载力值，实现了对穿越串珠状溶洞型基桩的极限承载力的计算，为合理设计该类型嵌岩桩竖向承载力奠定了基础。

Description

一种基桩竖向极限承载力计算方法及系统
技术领域
本发明涉及基桩承载力计算技术领域，特别是涉及一种基桩竖向极限承载力计算方法及系统。
背景技术
在岩溶地区使用嵌岩桩作为基础时，基桩的竖向极限承载力常常会受到岩层中溶洞的影响，在岩溶极度发育地区，除了基桩穿越单个溶洞的情况，有可能还存在更加不利的情形，即桩端存在多层溶洞且溶洞之间的距离小于溶洞顶板所需的安全距离，此时为了满足基桩的稳定性要求，基桩需要穿越多层溶洞，亦可称为基桩穿越串珠状溶洞。穿越串珠状溶洞的基桩受力特性比穿越单个溶洞要复杂，目前尚无计算此类穿越串珠状溶洞型基桩极限承载力的成熟方法。
因此，亟需一种穿越串珠状溶洞型基桩竖向极限承载力计算方法及系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种基桩竖向极限承载力计算方法及系统，以计算穿越串珠状溶洞型基桩极限承载力。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基桩竖向极限承载力计算方法，包括：
根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，分别计算穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力以及第一基桩竖向极限承载力估计值；
根据所述累积桩身极限侧摩阻力，计算基桩竖向极限承载力试算值；
比较所述第一基桩竖向极限承载力估计值和所述基桩竖向极限承载力试算值，得到比较结果；
根据所述比较结果，确定基桩最终的竖向极限承载力值。
一种基桩竖向极限承载力计算系统，包括：
累积桩身极限侧摩阻力计算模块，用于根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，计算穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力；
第一基桩竖向极限承载力估计值计算模块，用于根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，计算第一基桩竖向极限承载力估计值；
基桩竖向极限承载力试算值计算模块，用于根据所述累积桩身极限侧摩阻力，计算基桩竖向极限承载力试算值；
比较模块，用于比较所述第一基桩竖向极限承载力估计值和所述基桩竖向极限承载力试算值，得到比较结果；
最终竖向极限承载力值计算模块，用于根据所述比较结果，确定基桩最终的竖向极限承载力值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种基桩竖向极限承载力计算方法及系统，通过计算穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力、第一基桩竖向极限承载力估计值和基桩竖向极限承载力试算值，比较第一基桩竖向极限承载力估计值和基桩竖向极限承载力试算值，确定基桩最终的竖向极限承载力值，实现了对穿越串珠状溶洞型基桩的极限承载力的计算。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的一种基桩竖向极限承载力计算方法的流程图；
图2为本发明实施例1提供的一种基桩竖向极限承载力计算方法的简化示意图；
图3为本发明实施例2提供的一种基桩竖向极限承载力计算系统的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基桩竖向极限承载力计算方法及系统，以计算穿越串珠状溶洞型基桩极限承载力。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
现有技术中尚无计算穿越串珠状溶洞型基桩极限承载力的成熟方法。并且在具体的工程实践中，通常借鉴嵌岩桩的相关计算方法进行极限承载力设计，即只考虑基桩嵌岩段的桩端承载力，忽略了溶洞顶板以上岩土体对桩身的侧摩阻力。显然，这类计算方法得到的结果是偏保守的。对此，参阅图1，本实施例提供了一种基桩竖向极限承载力计算方法，包括：
S1：根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，分别计算穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力以及第一基桩竖向极限承载力估计值/>
其中，基桩的几何尺寸包括基桩半径r，溶洞的几何尺寸包括溶洞半径R、第j层溶洞高度Hj和基桩嵌入溶洞底板深度Hr，上覆土层的几何尺寸包括上覆土层第i层土的厚度li，基桩的物理力学参数包括桩周第i层土的极限侧阻力qski、桩周第i层土的容重γi、桩侧土水平抗力系数的比例系数平均值m、基桩弹性模量E和基桩单轴抗压强度岩土体的物理力学参数包括溶洞基岩岩体单轴抗压强度σcmass、岩体的单轴抗压强度frk和第j层溶洞顶板岩体的极限侧摩阻力/>
根据物探技术手段确定各层溶洞的高度Hj、溶洞半径R、桩周各土层的厚度li；同时，根据实验手段确定桩周第i层土的极限侧阻力qski、桩周第i层土的容重γi、溶洞基岩岩体单轴抗压强度σcmass、岩体的单轴抗压强度frk、第j层溶洞顶板岩体的极限侧摩阻力基桩弹性模量E、基桩单轴抗压强度/>根据《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008确定桩侧土水平抗力系数的比例系数平均值m；基桩嵌入溶洞底板深度Hr可取基桩的半径r。
S2：根据所述累积桩身极限侧摩阻力计算基桩竖向极限承载力试算值/>
S3：比较所述第一基桩竖向极限承载力估计值和所述基桩竖向极限承载力试算值/>得到比较结果；
S4：根据所述比较结果，确定基桩最终的竖向极限承载力值，具体包括：
若所述第一基桩竖向极限承载力估计值小于或等于所述基桩竖向极限承载力试算值，则将所述第一基桩竖向极限承载力估计值作为基桩最终的竖向极限承载力值；
若所述第一基桩竖向极限承载力估计值大于所述基桩竖向极限承载力试算值，则利用所述第一基桩竖向极限承载力估计值和所述基桩竖向极限承载力试算值计算第二基桩竖向极限承载力估计值，其中第二基桩竖向极限承载力估计值的计算公式为：
将所述第二基桩竖向极限承载力估计值作为所述第一基桩竖向极限承载力估计值，返回“根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，计算穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力以及第一基桩竖向极限承载力估计值”步骤。
作为一种可选的实施方式，S2中根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，计算穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力，具体包括：
根据所述基桩的几何尺寸中的基桩半径、所述溶洞的几何尺寸中的溶洞半径、所述上覆土层的几何尺寸中的上覆土层厚度、所述基桩的物理力学参数中的桩周土层的容重和桩周土层的极限侧阻力以及所述岩土体的物理力学参数中的溶洞基岩岩体单轴抗压强度，计算各层溶洞的塌落拱高度，塌落拱高度的计算公式为：
其中，表示第j层溶洞的塌落拱高度；
根据所述塌落拱高度和所述溶洞的几何尺寸中的溶洞高度，计算溶洞顶板扣除塌落拱高度后残余的高度，溶洞顶板扣除塌落拱高度后残余的高度的计算公式为：
其中，表示溶洞顶板扣除塌落拱高度后残余的高度；/>表示第j层溶洞的塌落拱高度，Hj表示第j层溶洞顶板未发生塌落的初始厚度。
根据所述溶洞顶板扣除塌落拱高度后残余的高度和所述岩土体的物理力学参数中的岩体单轴抗压强度，计算所述穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力，穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力的计算公式为：
其中，表示穿越第j层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力；Ψ表示拱效应系数；ξs表示侧阻力系数；d表示基桩直径。
S2中第一基桩竖向极限承载力估计值表示为：
其中，表示所述第一基桩竖向极限承载力估计值；/>表示基桩单轴抗压强度；d表示基桩直径。
作为一种可选的实施方式，S3中根据所述累积桩身极限侧摩阻力，计算基桩竖向极限承载力试算值，具体包括：
根据所述岩土体的物理力学参数中的岩体单轴抗压强度、端阻系数和基桩直径，计算溶洞顶板岩体压缩破坏的最大桩底荷载，计算公式表示为：
其中，Qrp表示溶洞顶板岩体压缩破坏的最大桩底荷载；ξp表示端阻系数；d表示基桩直径。
端阻系数ξp的表达式为：
根据桩底荷载、岩体完整性折减系数和基桩直径，计算溶洞顶板稳定性的最大桩底荷载，计算公式表示为：
其中，Qrw表示溶洞顶板稳定性的最大桩底荷载；ψr表示岩体完整性折减系数，优选地完整岩体ψr取0.5，较完整岩体ψr取0.2～0.5，较破碎岩体ψr取0.1～0.2；P代表桩底荷载；σc表示完整岩石的单轴抗压强；mb和s表示Heok-Brown准则中的经验参数；h表示溶洞顶板厚度；表示溶洞顶板岩体的内摩擦角；
根据所述溶洞顶板岩体压缩破坏的最大桩底荷载和所述溶洞顶板稳定性的最大桩底荷载，计算下层溶洞顶板的最大可能端阻力，计算公式为：
Dmaxs＝min(Qrp,Qrw) (11)
其中，Dmaxs表示下层溶洞顶板的最大可能端阻力；
根据所述累积桩身极限侧摩阻力和所述下层溶洞顶板的最大可能端阻力，计算嵌岩段的总极限阻力与桩身侧摩阻力的总和，计算公式为：
其中，表示嵌岩段的总极限阻力与桩身侧摩阻力的总和。
比较桩身受压破坏时的桩顶极限荷载和所述嵌岩段的总极限阻力与桩身侧摩阻力的总和/>的大小，将两者中的最小者作为基桩竖向极限承载力试算值。
在一种可选的方式中，参阅图2，桩身受压破坏时的桩顶极限荷载的计算方法为：
其中，λ表示基桩挠度系数；E表示基桩的弹性模量；I表示基桩横截面转动惯量；α表示基桩临界应力影响系数；
基桩挠度系数λ的表达式如下：
基桩横截面转动惯量I的表达式为：
基桩临界应力影响系数α可通过求解以下超越方程得到其数值解：
EIα2(αL cotαL-2)＝mb1[l2Π1(α)-Π2(α)] (16)
其中，L表示基桩嵌固端到地面的长度；l2表示最底层溶洞底部到底面的高度；b1表示基桩的计算宽度；Π1(α)和Π2(α)是关于α的函数；
基桩的计算宽度b1的计算公式为：
Π1(α)和Π2(α)的表达式如下：
其中，l1表示最底层溶洞底部到最后一层溶洞顶板的高度；x表示沿桩身的坐标值，是一个变量；
l1和l2的表达式如下：
本实施例的上述过程虽然实现了对穿越串珠状溶洞型基桩极限承载力的计算，但是在实际工程中，若地层存在串珠状溶洞时，基桩每穿越一层溶洞顶板，桩长和顶板的埋深越来越大，桩身竖向应力下降更加显著，因此，是否需要全部穿越所有溶洞是一个值得研究的问题。随着桩长的增大，桩顶荷载并不一定能够充分传递至地层深处，即使增大桩长使基桩穿越更多的溶洞，亦未必能够提高基桩承载能力，因此，选择合适的穿越层数，既有利于充分发挥基桩的承载能力，又可以合理的节约工程造价。目前有关基桩穿越层数的计算方法还尚不成熟。
并且穿越串珠状溶洞型基桩在轴向荷载作用下的受力状态较为复杂，与穿越单个溶洞型基桩类似，溶洞对基桩受力的影响主要体现以下三个方面：(1)当基桩受到竖向荷载，溶洞顶板可能处于受拉状态，岩土体将发生张拉破坏。(2)由于溶洞的存在，岩土层及桩周的应力场发生显著变化，桩身侧摩阻力的分布规律改变。(3)穿越溶洞段的桩身周围无岩土体的侧向约束或侧向约束较弱，因此，桩身在穿越段的侧摩阻力可忽略，同时，由于桩身的横向约束降低，在竖向荷载作用下，基桩自身稳定性亦降低，从而使竖向极限承载能力受到影响。
为了进一步计算基桩穿越层数，并且实现穿越串珠状溶洞型基桩合理穿越溶洞，在所述根据所述累积桩身极限侧摩阻力，计算基桩竖向极限承载力试算值之前，还包括：根据所述累积桩身极限侧摩阻力、所述第一基桩竖向极限承载力估计值和下层溶洞顶板的最大可能端阻力，确定穿越溶洞的层数，具体包括：
根据所述累积桩身极限侧摩阻力和所述第一基桩竖向极限承载力估计值，计算穿越各层溶洞后的桩端竖向作用力，计算公式为：
其中，Dvf表示穿越各层溶洞后的桩端竖向作用力；
比较所述穿越各层溶洞后的桩端竖向作用力Dvf和所述下层溶洞顶板的最大可能端阻力Dmaxs；
若所述穿越各层溶洞后的桩端竖向作用力小于所述下层溶洞顶板的最大可能端阻力，则基桩停止穿越该层溶洞，确定穿越溶洞的层数；
若所述穿越各层溶洞后的桩端竖向作用力大于等于所述下层溶洞顶板的最大可能端阻力，则基桩继续穿越该层溶洞，直至穿越所有溶洞。
本发明通过理论计算直接得出穿越串珠状溶洞型基桩竖向极限承载力值，克服了目前我国相关规范的缺陷，得到的结果更为精确。
实施例2：
参阅图3，本发明还提供了一种基桩竖向极限承载力计算系统，包括：
累积桩身极限侧摩阻力计算模块M1，用于根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，计算穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力；
第一基桩竖向极限承载力估计值计算模块M2，用于根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，计算第一基桩竖向极限承载力估计值；
基桩竖向极限承载力试算值计算模块M3，用于根据所述累积桩身极限侧摩阻力，计算基桩竖向极限承载力试算值；
比较模块M4，用于比较所述第一基桩竖向极限承载力估计值和所述基桩竖向极限承载力试算值，得到比较结果；
最终竖向极限承载力值计算模块M5，用于根据所述比较结果，确定基桩最终的竖向极限承载力值。
本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种基桩竖向极限承载力计算方法，其特征在于，包括：
根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，分别计算穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力以及第一基桩竖向极限承载力估计值；
根据所述累积桩身极限侧摩阻力，计算基桩竖向极限承载力试算值；
比较所述第一基桩竖向极限承载力估计值和所述基桩竖向极限承载力试算值，得到比较结果；
根据所述比较结果，确定基桩最终的竖向极限承载力值；
所述根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，计算穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力，具体包括：
根据所述基桩的几何尺寸中的基桩半径、所述溶洞的几何尺寸中的溶洞半径、所述上覆土层的几何尺寸中的上覆土层厚度、所述基桩的物理力学参数中的桩周土层的容重和桩周土层的极限侧阻力以及所述岩土体的物理力学参数中的溶洞基岩岩体单轴抗压强度，计算各层溶洞的塌落拱高度；
根据所述塌落拱高度和所述溶洞的几何尺寸中的溶洞高度，计算溶洞顶板扣除塌落拱高度后残余的高度；
根据所述溶洞顶板扣除塌落拱高度后残余的高度和所述岩土体的物理力学参数中的岩体单轴抗压强度，计算所述穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力；
所述塌落拱高度表示为：
其中，表示为第j层溶洞的塌落拱高度；R表示所述溶洞半径；r表示所述基桩半径；γi表示桩周第i层土的容重；li表示上覆土层第i层土的厚度；qski表示桩周第i层土的极限侧阻力；σcmass表示所述溶洞基岩岩体单轴抗压强度；
所述穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力表示为：
其中，表示穿越第j层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力；Ψ表示拱效应系数；表示第j层溶洞顶板岩体的极限侧摩阻力；/>表示第j层溶洞顶板扣除塌落拱高度后残余的高度；ξs表示侧阻力系数；frk表示所述岩体单轴抗压强度；d表示基桩直径，Hr表示基桩嵌入溶洞底板深度，n表示溶洞层数；
所述第一基桩竖向极限承载力估计值表示为：
其中，表示所述第一基桩竖向极限承载力估计值；/>表示基桩单轴抗压强度；d表示基桩直径；
所述根据所述累积桩身极限侧摩阻力，计算基桩竖向极限承载力试算值，具体包括：
根据所述岩土体的物理力学参数中的岩体单轴抗压强度、端阻系数和基桩直径，计算溶洞顶板岩体压缩破坏的最大桩底荷载；
根据桩底荷载、岩体完整性折减系数和所述基桩直径，计算溶洞顶板稳定性的最大桩底荷载；
根据所述溶洞顶板岩体压缩破坏的最大桩底荷载和所述溶洞顶板稳定性的最大桩底荷载，计算下层溶洞顶板的最大可能端阻力；
根据所述累积桩身极限侧摩阻力和所述下层溶洞顶板的最大可能端阻力，计算嵌岩段的总极限阻力与桩身侧摩阻力的总和；
比较桩身受压破坏时的桩顶极限荷载和所述嵌岩段的总极限阻力与桩身侧摩阻力的总和的大小，将两者中的最小者作为基桩竖向极限承载力试算值；
所述根据所述比较结果，确定基桩最终的竖向极限承载力值，具体包括：
若所述第一基桩竖向极限承载力估计值小于或等于所述基桩竖向极限承载力试算值，则将所述第一基桩竖向极限承载力估计值作为基桩最终的竖向极限承载力值；
若所述第一基桩竖向极限承载力估计值大于所述基桩竖向极限承载力试算值，则利用所述第一基桩竖向极限承载力估计值和所述基桩竖向极限承载力试算值计算第二基桩竖向极限承载力估计值；
将所述第二基桩竖向极限承载力估计值作为所述第一基桩竖向极限承载力估计值，返回“根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，计算穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力以及第一基桩竖向极限承载力估计值”步骤。
2.根据权利要求1所述的一种基桩竖向极限承载力计算方法，其特征在于，在所述根据所述累积桩身极限侧摩阻力，计算基桩竖向极限承载力试算值之前，还包括：根据所述累积桩身极限侧摩阻力、所述第一基桩竖向极限承载力估计值和下层溶洞顶板的最大可能端阻力，确定穿越溶洞的层数。
3.根据权利要求1所述的一种基桩竖向极限承载力计算方法，其特征在于，所述根据所述累积桩身极限侧摩阻力、所述第一基桩竖向极限承载力估计值和下层溶洞顶板的最大可能端阻力，确定穿越溶洞层数，具体包括：
根据所述累积桩身极限侧摩阻力和所述第一基桩竖向极限承载力估计值，计算穿越各层溶洞后的桩端竖向作用力；
比较所述穿越各层溶洞后的桩端竖向作用力和所述下层溶洞顶板的最大可能端阻力；
若所述穿越各层溶洞后的桩端竖向作用力小于所述下层溶洞顶板的最大可能端阻力，则基桩停止穿越该层溶洞，确定穿越溶洞的层数；
若所述穿越各层溶洞后的桩端竖向作用力大于等于所述下层溶洞顶板的最大可能端阻力，则基桩继续穿越该层溶洞，直至穿越所有溶洞。
4.一种基桩竖向极限承载力计算系统，其特征在于，包括：
累积桩身极限侧摩阻力计算模块，用于根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，计算穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力；
第一基桩竖向极限承载力估计值计算模块，用于根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，计算第一基桩竖向极限承载力估计值；
基桩竖向极限承载力试算值计算模块，用于根据所述累积桩身极限侧摩阻力，计算基桩竖向极限承载力试算值；
比较模块，用于比较所述第一基桩竖向极限承载力估计值和所述基桩竖向极限承载力试算值，得到比较结果；
最终竖向极限承载力值计算模块，用于根据所述比较结果，确定基桩最终的竖向极限承载力值；
所述根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，计算穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力，具体包括：
根据所述基桩的几何尺寸中的基桩半径、所述溶洞的几何尺寸中的溶洞半径、所述上覆土层的几何尺寸中的上覆土层厚度、所述基桩的物理力学参数中的桩周土层的容重和桩周土层的极限侧阻力以及所述岩土体的物理力学参数中的溶洞基岩岩体单轴抗压强度，计算各层溶洞的塌落拱高度；
根据所述塌落拱高度和所述溶洞的几何尺寸中的溶洞高度，计算溶洞顶板扣除塌落拱高度后残余的高度；
根据所述溶洞顶板扣除塌落拱高度后残余的高度和所述岩土体的物理力学参数中的岩体单轴抗压强度，计算所述穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力；
所述塌落拱高度表示为：
其中，表示为第j层溶洞的塌落拱高度；R表示所述溶洞半径；r表示所述基桩半径；γi表示桩周第i层土的容重；li表示上覆土层第i层土的厚度；qski表示桩周第i层土的极限侧阻力；σcmass表示所述溶洞基岩岩体单轴抗压强度；
所述穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力表示为：
其中，表示穿越第j层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力；Ψ表示拱效应系数；表示第j层溶洞顶板岩体的极限侧摩阻力；/>表示第j层溶洞顶板扣除塌落拱高度后残余的高度；ξs表示侧阻力系数；frk表示所述岩体单轴抗压强度；d表示基桩直径，Hr表示基桩嵌入溶洞底板深度，n表示溶洞层数；
所述第一基桩竖向极限承载力估计值表示为：
其中，表示所述第一基桩竖向极限承载力估计值；/>表示基桩单轴抗压强度；d表示基桩直径；
所述根据所述累积桩身极限侧摩阻力，计算基桩竖向极限承载力试算值，具体包括：
根据所述岩土体的物理力学参数中的岩体单轴抗压强度、端阻系数和基桩直径，计算溶洞顶板岩体压缩破坏的最大桩底荷载；
根据桩底荷载、岩体完整性折减系数和所述基桩直径，计算溶洞顶板稳定性的最大桩底荷载；
根据所述溶洞顶板岩体压缩破坏的最大桩底荷载和所述溶洞顶板稳定性的最大桩底荷载，计算下层溶洞顶板的最大可能端阻力；
根据所述累积桩身极限侧摩阻力和所述下层溶洞顶板的最大可能端阻力，计算嵌岩段的总极限阻力与桩身侧摩阻力的总和；
比较桩身受压破坏时的桩顶极限荷载和所述嵌岩段的总极限阻力与桩身侧摩阻力的总和的大小，将两者中的最小者作为基桩竖向极限承载力试算值；
所述根据所述比较结果，确定基桩最终的竖向极限承载力值，具体包括：
若所述第一基桩竖向极限承载力估计值小于或等于所述基桩竖向极限承载力试算值，则将所述第一基桩竖向极限承载力估计值作为基桩最终的竖向极限承载力值；
若所述第一基桩竖向极限承载力估计值大于所述基桩竖向极限承载力试算值，则利用所述第一基桩竖向极限承载力估计值和所述基桩竖向极限承载力试算值计算第二基桩竖向极限承载力估计值；
将所述第二基桩竖向极限承载力估计值作为所述第一基桩竖向极限承载力估计值，返回“根据基桩的几何尺寸、溶洞的几何尺寸、上覆土层的几何尺寸、基桩的物理力学参数和岩土体的物理力学参数，计算穿越各层溶洞和嵌岩段的累积桩身极限侧摩阻力以及第一基桩竖向极限承载力估计值”。
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