第七章隆起基坑講義

1、12l開挖較深的軟粘土基抗時，如果樁背后開挖較深的軟粘土基抗時，如果樁背后的土柱重量超過基坑底面以上地基的承的土柱重量超過基坑底面以上地基的承載力時，地基中的平衡狀態(tài)受到破壞，載力時，地基中的平衡狀態(tài)受到破壞，就會發(fā)生坑壁土流動、坑頂下陷、坑底就會發(fā)生坑壁土流動、坑頂下陷、坑底隆起的現(xiàn)象，如圖隆起的現(xiàn)象，如圖7l(a)所示。為防止所示。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，需驗算地基是否會產(chǎn)生這種現(xiàn)象發(fā)生，需驗算地基是否會產(chǎn)生隆起隆起 34l假定在重量為W的坑壁土作用下，其下的軟土地基沿圓柱面BC發(fā)生破壞和產(chǎn)生滑動，失去穩(wěn)定的地基繞圓柱面中心軸O轉(zhuǎn)動。此時：l轉(zhuǎn)動力矩： 2xWMdxhqW5l當土層為均質(zhì)時，

2、則：抗滑穩(wěn)定力矩：抗滑穩(wěn)定力矩： 0 xdxMr2xMr6l要保證不發(fā)生隆起，則要求抗隆起安全系數(shù)：l對于基坑的安全等級不同， K值的大小也不一樣。l上述驗算方法中，未考慮土體與板樁間的摩擦力，也未考慮垂直面AB上土的抗剪強度對土體的下滑阻力，所以是偏于安全的。20.1drMMK7l此法的計算簡圖如圖72所示。在飽和軟粘土中，內(nèi)摩擦角為零，地基土不排水剪切的抗剪強度=c ，土的單軸無側(cè)限抗壓強度qu=2c ，地基土的極限承載力為：fu=5.14c89l無板樁時，在坑壁土柱重量W的作用下，下面的軟土地基沿圓柱面BD及斜面DO產(chǎn)生滑動 。l此時，坑底平面OB上的總壓力pv為：chBrhqhWpv2

3、10l單位面積上的壓力為：pdl此壓力與地基土的極限承載力的比值即為抗滑動安全系數(shù)K，如K滿足下式，則地基土穩(wěn)定，不會產(chǎn)生滑動和隆起：BchrhqBppvd22/5 . 1duqfK11l有板樁時，則地基土的破壞和滑動會受到板樁的阻礙和土體抗剪的阻止。取扇形土體OBF為自由體，對O點取矩，因此，滑動力為： ccKfqud4 . 35 . 114. 52212BBpv12l而穩(wěn)定力矩則由板樁阻止滑動力矩和土體抗剪阻止滑動的力矩兩部分組成：l其平衡條件由兩者相等為：2222212BcBBBph2222212BcBBBph2212BBpv13l作用在板上的總壓力：l不同的板樁深度，水平力的計算與大小

4、不同。 cppvh2Bcppvh14l這種算法就是目前我國規(guī)范所推薦的方法。l也是工程中應(yīng)用的方法。l將支護結(jié)構(gòu)底平面作為求極限承載力的基準面，如產(chǎn)生滑動，其滑動曲線形狀如圖74所示。參照Prandtl和Terzaghi地基承載力公式，未考慮AC面上土抗剪強度的作用，可采用下式驗算抗隆起安全系數(shù)15l兩個系數(shù)可以用Prandtl(普朗德爾)公式和用Terzaghi(太沙基)公式兩種方法。采用Prandtl公式 ：3 .12 .1qDhcNDNKcqstan2245taneNqtan1qcNN1620243245cos21eNqtgNNqc111718l例：若有一個基坑的土的強度為 c=22kp

5、a，=100，r=15.72kn/m3,基坑開挖深度為4.2 m，地若有一個基坑的面超載q=15kpa，樁的入土深度7.8m，求抗隆起穩(wěn)定安全系數(shù)。l解：l先按Prandtl(普朗德爾)公式(Ks = 1.11.2)，）（注：安全系數(shù)取自建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范YB 9258-97(冶金部)）:19?K?s?D?N?q?c?N?c?H?D?q?N?q?tan? 45?o? 2 2?e?tan?N?c?N?q 1 1?tan?N?q?tan? 45 10.000 2 2?e 3.142?tan? 10.000 2.471?N?c? 2.471 1? 1?tan? 10.000 8.345?K?s?

6、15.723 7.800 2.471? 10.000 8.345? 18.367? 4.200 7.800 15.00020l按Terzaghi(太沙基)公式(Ks = 1.151.25)（，注：安全系數(shù)取自建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范YB 9258-97(冶金部)）:?K?s?D?N?q?c?N?c?H?D?q?N?q 1 2?e? 3 4? 2?tan?cos? 45?o? 2 2?N?c?N?q 1 1?tan?21?N?c? 2.694 1 1?tan? 10.000 9.605?K?S? 15.723 7.800 2.694? 10.000 9.605? 18.367? 4.200 7.80

7、0 15.000Ks = 1.811 = 1.15, 滿足規(guī)范要求。22lCaguout等人認為坑底土沿圖75所示的曲線滑動，致使基底隆起。如以支護結(jié)構(gòu)底的水平面為基準面，非開挖側(cè)面上的豎向應(yīng)力 ,開挖側(cè)面上的豎向應(yīng)力 ,根據(jù)滑動線理論，可推得：qHq11Dq22tgetgqq245022123l由此可得入土深度計算公式為： tgpeDKqDh21121tgpeKqhD2425l坑底穩(wěn)定與支護結(jié)構(gòu)的入土深度有關(guān)，支護結(jié)構(gòu)的入土深度還與支護結(jié)構(gòu)的變形有關(guān)。但只要能保證坑底不失穩(wěn)和入土深度滿足需要即可，過多的增加入土深度，對支護結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力并無有利影響，試驗已證明了這一點。另外，對被動土體進行加

8、固(注漿、做深層攪拌水泥土樁)，能有效地保證坑底穩(wěn)定和減少支護結(jié)構(gòu)的變形。26l基坑開挖后，地下水形成水頭差h，使地下水由高處向低處滲流。因此，坑底下的土浸在水中，其有效重度為浮重密度。l 基坑管涌計算簡圖見圖76。當?shù)叵滤南蛏蠞B流力(動水壓力)時，土粒則處于浮動狀態(tài)。于是坑底產(chǎn)生管涌現(xiàn)象。要避免管涌現(xiàn)象產(chǎn)生，則要求： Kj27l 試驗證明，管涌首先發(fā)生在離坑壁大約等于板樁入土深度一半的范圍內(nèi)。為簡化計算，近似地按緊貼板樁的最短路線來計算最短路線來計算最大滲流力： wwthhij22829lt板樁的入土深度；lh地下水位至坑底的距離；l不發(fā)生管涌的條件，應(yīng)為：wthhK230l即板樁入土深度

9、如滿足上述條件，則不會產(chǎn)生管涌。l如坑底以上的土層為松散填土、多裂隙土層等透水性好的土層，則地下水流經(jīng)此層的水頭損失很小，可略去不計，此時不產(chǎn)生管誦的條件為：2hhKtw31l或l在確定板樁入土深度時，也應(yīng)符合上述條件。2whKtKhtw232l在大、中城市內(nèi)建筑物密集地區(qū)開挖深基坑，周圍土體變形是不容忽視的問題。周圍土體變形(沉降)過大，必然引起附近的地下管線、道路和建筑物產(chǎn)生過大的或不均勻的沉降，帶來危害，在我國及其它國家這種事已屢有發(fā)生。3334l關(guān)于支護結(jié)構(gòu)橫向變形引起的地面沉降值的計算，PeckE于1969年即提出簡化計算方法，其計算程序如下：l(1)計算支護結(jié)構(gòu)的橫向變形曲線；l(2)以積分法求出支護結(jié)構(gòu)其橫向變形曲線包圍的體積VW；l(3)按下式計算地面沉降影響的距離D：35l式中：D地面沉降影響距離；l Ht支護結(jié)構(gòu)長度；l(4)按下式計算基坑邊處的地面沉降值l 基坑邊處地面沉降值；2450tgHDt DVWsv40 0sv36 20Dxsvxsv37l至于因施工降水而引起的地面沉降值，從理論上講可以按下式，目前，在我國工實踐中， 用水位降低起的有