西南交大深基坑工程講座課件(138頁2016年）

1、深基坑工程西南交通大學土木工程學院巖土工程系毛堅強 2015年12月1. 基坑工程綜述2. 基坑工程設計計算方法3. 施工監(jiān)測及信息化施工4. 總結及展望（1）臨時結構：安全儲備小，風險較大。（4）綜合性巖土工程問題：強度、穩(wěn)定性、變形、滲流。（2）區(qū)域性和個案性較強。（3）綜合性很強的系統(tǒng)工程：工程地質、巖土、結構、環(huán)境。（5）設計與施工需考慮時空效應。（6）與周邊環(huán)境關系密切，對其影響較大。1. 基坑工程綜述1.1 基坑工程的特點放坡開挖（無支護）及簡易支護基坑支護形式土釘墻水泥土墻排 樁地下連續(xù)墻1.2.1 按支護結構形式分類1.2 基坑的分類及方案選擇單一型復合型單排樁雙排樁懸臂式支撐

2、式（內撐）錨拉式（外錨）懸臂式支撐式（內撐）支護結構與主體結構結合的逆作法1）水泥土重力式圍護墻 （4）計算時作為剛性結構（重力式的）。 （1）多用于軟土，深層攪拌法或旋噴法施工。 （2）通常基坑開挖深度7m。 （3）墻寬0.71.0倍的基坑開挖深度，多采用格柵式布置。深層攪拌機成孔2）土釘墻支護結構（1）構造和施工插筋、掛網(wǎng)、注漿噴混凝土（2）優(yōu) 點）結構輕，柔性大，有良好的延性，抗震性能好。）施工設備簡單，所需場地小，方便靈活，施工速度快。）材料用量及工程量小，工程造價低（為其他類型支護的2/34/5）。（3）缺 點）基坑深度有限。）土層變形及沉降不易控制。（4）適用范圍 ）地下水位以上、

3、自穩(wěn)性較好的土層（一般黏性土、弱膠結或較密實的無黏性土）； ）埋深不很大（12m，非淤泥質土； 6m，淤泥質土）； ）土層變形控制的要求不嚴格； ）有較寬松的施工場地。（土釘不超出紅線外）15m成都地鐵車站基坑（基坑深度15m，土釘支護）土層變形過大造成的裂縫土釘墻+預應力錨索土釘墻+微型樁+預應力錨索復合型土釘墻3）排樁支護結構樁的類型板樁（鋼、鋼筋混凝土預制）鋼筋混凝土樁（預制、現(xiàn)場灌注）鋼筋混凝土-素混凝土咬合樁型鋼水泥土攪拌墻（SMW）（1）類 型支撐形式 內 撐外 錨預應力錨索（錨桿）水平：單向、雙向、桁架式豎向（立柱）豎向斜撐內 撐外錨斜 撐（2）平面布置形式（3）優(yōu) 點）較土釘支

4、護適于更深的基坑，能較好地控制土層變形。）較地下連續(xù)墻施工工藝簡單，成本低，平面布置靈活。（4）缺 點防滲及整體性不如地下連續(xù)墻。鋼板樁+鋼管內撐排樁支護（地鐵車站基坑，深度23m，人工挖孔樁+4道鋼管內撐）排樁支護（旋挖樁+鋼筋混凝土內撐+鋼管內撐）雙向鋼管內撐的基坑成都國金中心大廈基坑（最大深度34m）排樁支護：人工挖孔樁+9道預應力錨索人工挖孔樁+9道預應力錨索承壓型囊式擴體錨索承壓型囊式擴體錨索型鋼水泥土攪拌樁拔出型鋼預制樁支護H型鋼內撐角撐立柱鋼管斜撐桁架式內撐成都，綠地蜀峰468基坑臨街，地下管線多臨地鐵二號線3層鋼筋混凝土內撐 1層鋼筋混凝土內撐+4道預應力錨索 基坑開挖深度約3

5、0m灌注樁+3層鋼筋混凝土內撐 灌注樁（直徑1.2m，間距2.2m）地鐵車站出入口鋼筋混凝土內撐 灌注樁+ 1層鋼筋混凝土內撐+4道預應力錨索 4道預應力錨索 1層鋼筋混凝土內撐灌注樁（直徑1.2m，間距2.2m）成都，綠地蜀峰468基坑 疏排樁+土釘支護 （1）組成排樁（單排或雙排）+土釘+（預應力錨桿或內支撐）間距：(26)D（2）原理排樁提供主要的支撐力并控制變形，土釘保證樁間土的穩(wěn)定性。4）地下連續(xù)墻（1）優(yōu) 點）剛度大，支撐能力強，基坑穩(wěn)定性好，土層變形小。）墻身防滲性能好，坑內降水對坑外影響小。（2）缺 點）廢泥漿處理。 ）粉砂地層中易坍壁。 ）施工技術要求高。iv） 厚度具有固定

6、的模數(shù)，不如灌注樁靈活。）可作為地下室的外墻，縮短工期，降低造價。（3）適用條件）深度大的基坑。 ）周圍環(huán)境對變形控制要求高。 ）圍護結構需作為主體結構一部分，且基坑施工階段具有較高的防水、防滲要求。iv） 逆作法地上、地下同步施工時，多采用地下連續(xù)墻。39導墻施工 導墻完成 泥漿池成槽施工 鋼筋籠吊裝 鎖口管起拔 砼澆筑 地下連續(xù)墻的施工成都火車北站擴能改造行包房工程基坑深度15.05m連續(xù)墻厚度1m，深度32m素混凝土距地鐵最小間距10.25m（2層地下室，逆作法施工）5）地下連續(xù)墻+逆作內襯 用于懸索橋錨碇基礎的施工。先做地下連續(xù)墻，再分層逆作內襯，并開挖。地下連續(xù)墻+逆作內襯（陽邏長江

7、大橋錨碇基坑，內徑70m，開挖深度45m，墻厚1.52.5m）1） 按基坑與主體結構施工順序的分類順作法逆作法順逆結合法1.2.2 支護結構與主體結構結合及逆作法主樓先順作，裙樓后逆作裙樓先逆作，主樓后順作中心順作，周邊逆作2）逆作法 優(yōu) 點：）樓板成為橫撐，剛度大，省材料。）地上、地下同時施工，縮短工期。）以首層樓板為施工平臺，節(jié)省施工空間。 缺 點：）技術復雜，對施工要求高。）逆作暗挖，作業(yè)環(huán)境差，影響結構質量。）與主體結構關聯(lián)度大，受主體結構進度的制約。半逆作全逆作 適用條件：）大面積開挖，可節(jié)省支撐。）基坑周邊環(huán)境復雜、敏感，可控制變形。）施工場地緊張，節(jié)省空間。）工期進度要求高，縮短

8、工期。3）支護結構與主體結構（地下）的結合）圍護結構與地下室墻體的結合方式單一墻分離墻重合墻混合墻）梁（板）與圍護結構的連接 “兩墻（地下連續(xù)墻及地下室邊墻）合一”時，地下連續(xù)墻與板之間的連接可按板的厚度（剛度）采用剛性連接和鉸接兩種方式。板的厚度較大時（相對于連續(xù)墻的厚度），可采用預埋鋼筋接駁器、預埋鋼筋等剛性連接方式，以承受彎矩；較小時，則采用預埋鋼筋或剪力連接件等鉸接方式。 圍護結構與地下室外墻相互分開時，從結構受力、構造要求及防水的角度出發(fā)，地下室外墻與其相鄰梁板需同時澆筑，故外墻與圍護結構之間有一定距離。此時需解決兩個問題：一是圍護結構與梁、板之間傳力體系的設置，二是邊跨結構二次澆筑

9、接縫止水和傳力體系穿外墻處的止水?；炷列弯摻M合支撐混凝土型鋼組合支撐）臨時立柱與結構柱 臨時支柱是指為滿足基坑開挖過程中支護結構受力要求而設置的立柱，多采用角鋼格構柱或鋼柱，最終作為結構柱的一部分，“一柱一樁”是常用的方式。當臨時立柱需承擔更大荷載（常見于上部結構同時施工且樓層較高或局部荷載較大時），也可采用“一柱多樁”的形式，通常其施工較為復雜，經(jīng)濟性較差。4）工程實例）南昌大學 第二附屬醫(yī)院醫(yī)療中心大樓圍護結構：鉆孔灌注樁施工：全逆作）上海世博500kV地下變電站工程基坑圍護結構：地下連續(xù)墻+環(huán)向水平支撐; 施工：半逆作 基坑面積50000m2，開挖深度13.3m。 若全順作，臨時支撐工

10、作量大，造價高；全逆作，暗挖工作量大，出土困難。最終采用中心順作，周邊逆作的方法。）上海仲盛商業(yè)中心基坑上海國際廣場二期基坑（逆作法）1.2.3 各類支護方式的適用條件2. 基坑工程設計計算方法2.3 土釘墻計算2.5 基坑變形計算2.1 基坑設計原則和內容2.2 基坑穩(wěn)定性分析2.6 基坑的時空效應2.4 排樁、地下連續(xù)墻結構計算2.1.1 原 則2.1.2 規(guī)劃、設計、施工、監(jiān)測內容（1）滿足結構強度、變形、穩(wěn)定性要求，保證周圍環(huán)境安全。（2）較好的技術、經(jīng)濟和環(huán)境效應。（3）施工方便，安全。（1）建筑場地的水文地質條件勘查及周邊環(huán)境調查。（2）支護體系方案技術經(jīng)濟比較和選型。（3）結構設

11、計，強度、變形、穩(wěn)定性檢算，土體變形驗算。（4）排水、降水設計，對周邊環(huán)境的影響。（5）施工方案設計。（6）監(jiān)測方案設計。2.1 基坑設計原則和內容2.1.3 基坑計算的主要內容基坑穩(wěn)定性整體穩(wěn)定性抗隆起穩(wěn)定性抗傾覆、水平滑移穩(wěn)定性（重力式支護）抗?jié)B流、承壓水穩(wěn)定性支護結構內 力變 形截面尺寸及配筋（鋼筋混凝土）變 形地表沉降坑外土體變形坑底隆起降水和開挖引起降水和排水系統(tǒng)基坑計算嵌固深度（以樁、墻支護結構為例）2.2 基坑的破壞形式及穩(wěn)定性分析 （1）開挖坡度過陡、土釘長度不夠、樁（墻）入土深度偏淺，無法給土體提供足夠的阻力，導致整體失穩(wěn)破壞。 （2）支護結構強度不夠，在土壓力作用下發(fā)生破壞

12、，進一步導致土體的破壞。 常見誘因降雨或地表水的滲入基坑周邊堆載振 動2.2.1 破壞形式 （3）因地下水的滲流導致管涌、流砂，承壓水導致突涌等導致基坑土層發(fā)生破壞。 各類支護結構的失穩(wěn)破壞形式隆起破壞（1）土體失穩(wěn)破壞入土深度不夠或超挖入土深度不夠錨桿長度不夠分區(qū)開挖，放坡過陡（超大基坑）（2）支護結構破壞剪切破壞彎曲破壞（3）滲透性破壞坑底突涌管涌破壞涌 砂內撐破壞錨桿破壞排樁支護基坑失穩(wěn)破壞基坑失穩(wěn)破壞基坑圍護樁折斷杭州地鐵車站基坑破壞（2008年） 杭州地鐵車站基坑破壞（地下連續(xù)墻折斷） 止水帷幕滲漏，樁間流土地面塌陷基坑發(fā)生流土與地面塌陷基坑坑底承壓水突涌自來水管接頭漏水自來水接頭爆

13、管自來水管接頭漏水導致的基坑破壞2.2.2 穩(wěn)定性分析 要求：樁、墻等的嵌固深度、錨桿（錨索）的錨固長度應足夠大，滿足穩(wěn)定性的要求。1）懸臂式2）單支點安全系數(shù)一級： 1.25二級： 1.2三級： 1.15（1）支擋結構的嵌固深度驗算主動土壓力合力至底端的距離主動土壓力合力至支點的距離 建筑基坑支護技術規(guī)程 （JGJ120-2012）主動土壓力被動土壓力3）雙排樁被動土壓力合力主動土壓力合力結構及樁間土自重之和（2）整體穩(wěn)定性驗算下滑力矩抗滑力矩（土體）抗滑力矩（錨桿）瑞典圓弧滑動法（通過試算，確定最危險滑面，以及相應的安全系數(shù)）安全系數(shù)一級： 1.35二級： 1.3三級： 1.25孔隙水壓力

14、錨桿與滑面的夾角切向分力抗剪強度（切向）增量（3）基底隆起穩(wěn)定性驗算安全系數(shù)一級： 1.8二級： 1.6三級： 1.4隆起破壞2.3 土釘墻計算2.3.1 土釘?shù)氖芰μ攸c（2）不同的滑面形式假設（1）土釘墻的受力主動區(qū)：土體通過摩阻力向土釘傳遞荷載。穩(wěn)定區(qū)：土體通過摩阻力提供承載力。土釘上摩阻力方向直線滑面 對數(shù)螺旋線滑面 折線滑面 復合型 （3）土釘與錨桿受力特點的對比預應力錨索（錨桿）土 釘軸向應力摩阻力軸向應力摩阻力 錨索分自由段和錨固段，土釘是全長粘結的。 在錨索的錨固段，錨索的軸力隨錨固深度逐漸衰減，摩阻力與拉力反向。 對土釘來說，在主動區(qū)，土體向坑內產生位移，通過摩擦力向土釘施加向

15、坑內方向的拉力，因此土釘拉力隨深度逐漸增長，直到滑面位置；進入穩(wěn)定區(qū)后，土體為土釘提供摩阻力，拉力逐漸衰減。故土釘?shù)妮S力隨深度由小到大，再減小，釘-土之間的摩擦力有正有負?；嫖恢?.3.2 土釘計算破壞形式：單個土釘從土中拔出。 單根土釘所受的拉力（1）單根土釘抗拉承載力第 j 根土釘土壓力土釘間距土釘與水平面的夾角安全系數(shù)一級:（不適用）二級： 1.6三級： 1.4軸向拉力調整系數(shù)（調整后土釘軸力之和保持不變）0.61.0h主動土壓力承載力拉力 單根土釘?shù)目拱纬休d力主動土壓力折減系數(shù) 1）土壓力按基坑側壁直立（=90o）時計算。非直立時，只有部分土壓力需土釘承擔，故1。 2）基坑側壁直立（

16、=90o）時，=1。極限摩阻力h滑動面（2）土釘桿體受拉承載力j土釘滑動面以外穿過的第i層土（3）整體穩(wěn)定性驗算同前。穩(wěn)定段土釘支護基坑失穩(wěn)破壞2.3.3 復合型土釘墻（聯(lián)合支護）土釘墻+預應力錨索（錨桿） （1）與基本型土釘墻相比，可適用于更差的土層和更深的基坑。 （2）與其他類型支護相比，仍保持了土釘墻造價低、工期短 、設備簡單、施工方便的特點。土釘墻+隔水帷幕土釘墻+微型樁土釘墻+隔水帷幕+預應力錨索（錨桿）土釘墻+微型樁+預應力錨索（錨桿）土釘墻+攪拌樁+微型樁土釘墻+隔水帷幕+微型樁+預應力錨索（錨桿） 特 點2.3.4 工程實例 深圳長城盛世家園高層住宅基坑（2002，最大開挖深度

17、21.7m）（1）土層（2）開挖及支護方案土釘墻+預應力錨索土釘墻+預應力錨索土釘墻+隔水帷幕+預應力錨索土釘墻+隔水帷幕+預應力錨索+微型樁（3）水平位移及沉降監(jiān)測結果（4）經(jīng)濟效益造價約為樁+預應力錨索方案的2/3，節(jié)省500600萬元。北側沉降東側沉降東側水平位移南側水平位移 深圳南山文化中心區(qū)水處理站基坑（1）工程概況（2）水平位移及沉降監(jiān)測結果2.4 排樁、地下連續(xù)墻結構計算2.4.1 荷載-結構法 土體與結構之間的相互作用完全以荷載的形式反映。作用在結構上的荷載為主動（被動）土壓力，不考慮擋土結構變形所產生的土抗力。荷載（土壓力）-結構荷載（土壓力）-彈簧（土）-結構初始應力場-土

18、體-結構荷載-結構法 計算模型及計算方法分類彈性支點法有限元法、有限差分法建筑基坑支護技術規(guī)程 JGJ12099中懸臂樁的結構內力計算模型 計算模型與結構的實際受力變形相差較大，在新的“基坑規(guī)范”中已取消。2.4.2 作用在結構上的荷載-土壓力的計算（1）經(jīng)典土壓力理論土壓力和位移之間的關系（剛性擋土結構）1）影響土壓力的主要因素a. 土的性質；b. 擋土結構位移的方向和大小；c. 擋土結構的剛度。假設：墻背光滑、墻后土體處于極限狀態(tài)。土體處于極限狀態(tài)時的土壓力。3）Rankine 土壓理論土壓力：沿高度線性分布。為土體處于極限狀態(tài)時的土壓力，與結構的位移及變形無關。2）主動土壓力和被動土壓力

19、（2）規(guī)范中的土壓力模式建筑基坑支護技術規(guī)程 JGJ12020121）地下水位以上或水土合算的土層主動土壓力系數(shù) 主動土壓力土重產生的豎向應力外荷載產生的豎向應力主動土壓力被動土壓力豎向壓力被動土壓力系數(shù)土重產生的豎向應力豎向壓力 被動土壓力2）水土分算的土層 主動土壓力 被動土壓力外側水壓力內側水壓力（3）土壓力計算時的水土分算和水土合算適用于黏性土，如黏土、粉質黏土等。適用于無黏性土，如砂、卵石等。 水土分算：采用浮重度計算主動（被動）土壓力，再單獨計算靜水壓力，最后兩者疊加作為作用在擋土結構上的土壓力。 水土合算：直接采用飽和重度計算主動（被動）土壓力。主動土壓力系數(shù)被動土壓力系數(shù)由于主

20、動土壓力：分算合算被動土壓力：合算分算所以 土體的自穩(wěn)及圍護結構與背后土體的分離基 坑冠 梁裂 縫土體的自穩(wěn)高度（4）實測的土壓力分布形式北京醫(yī)院急診樓天津無縫鋼管總廠PU2鐵皮坑上海太陽廣場大廈陳塘莊碼頭（與理論計算結果相差較大） 2）實際土壓力的大小及分布形式隨支護結構的位移及變形而變，分布形式較為復雜，預先給出其分布形式及大小是不合理的。（5）土壓力計算小結 3）只有在結構位移足夠大時，土體才可能處于極限狀態(tài)，在目前結構設計由強度控制轉向變形控制的情況下，這種狀態(tài)是很難出現(xiàn)的。 1）朗肯（Rankine）土壓理論假設墻背光滑、墻后土體處于極限狀態(tài)，所求出的土壓力為線性分布形式。 4）結構

21、-土之間的摩擦力對土壓力有直接影響，可減小主動土壓，加大被動土壓。 5）經(jīng)典土壓理論對應于平面應變問題。對基坑來說，中間部分較符合，而兩端則因空間效應，可能結果會相差較大。 總的來看，按目前土壓力模型計算得到的結果常與實際土壓力相差較大，由此導致結構內力與變形的計算結果與實測結果相差較大。2.4.3 荷載-彈簧-結構法（彈性支點法）以彈簧模擬土對支護結構的被動作用。（1）計算模型 2）假定土的抗力與該處的水平位移成正比，即抗力系數(shù)水平位移計算模型計算寬度的確定 1）樁（墻）后采用主動土壓力，樁前以彈簧模擬土的抗力。初始的土反力（主動土壓力） 3）計算寬度（即其中一根樁的土反力的影響寬度）且土抗

22、力的和應小于被動土壓力的和：圓樁（d1m）（d 1m）新規(guī)范土壓力舊規(guī)范土壓力新規(guī)范K 法：ks不隨深度改變，多用于巖層。 m法：ks隨深度線性增加，主要用于土層。4）土的水平反力系數(shù)當結構發(fā)生單位水平位移時土所產生的抗力。 抗力系數(shù)的各種計算方法土的反力系數(shù)的比例系數(shù) 反映土的剛度的大?。╩越大，剛度越大），對支護結構的內力有重要影響。經(jīng)驗公式擋土構件在坑底處的水平位移量（mm），小于10mm時可取為10。（MN/m4） m可通過樁的水平載荷試驗等方法確定?；娱_挖深度樁的水平載荷試驗（2）錨桿和內支撐對擋土結構作用力的計算即支撐產生單位位移所需要的力。1）錨桿的剛度系數(shù)（3）支撐剛度系數(shù)的

23、計算支承的剛度系數(shù)支點處的水平位移支點初始（安裝前）水平位移法向預加應力 按抗拔試驗結果確定荷 載錨頭位移計算寬度錨桿間距預應力錨桿荷 載錨頭位移Q2s2Q1s1 按理論方法計算錨桿彈性模量固結體截面積錨桿截面積復合彈性模量自由段長度錨固段長度軸向力固結體的彈性模量固結體2）內支撐的剛度系數(shù)水平間距計算寬度支撐不動點調整系數(shù)支撐松弛系數(shù)彈模及截面積sba支撐長度自由段（4）雙排樁的計算模型1）前、后排樁之間的土壓力前、后樁水平位移差2）樁間土水平剛度系數(shù)土的壓縮模量前、后樁的凈間距3）樁間土初始壓力支護結構外側主動土壓力計算系數(shù)坑底以上土內摩擦角的加權平均值初始的土反力破壞面成都御龍山項目基坑

24、雙排樁支護結構基坑預應力錨索雙排樁基 坑成都黏土（5） 求解方法1）有限單元法的基本概念（以梁的計算為例） 解析法只能計算較為簡單的問題 Pqq容易求解比較麻煩用解析法求解十分困難基坑支護結構計算模型，無法用解析法求解。（桿系有限元法）q單 元結點1234567W1W2W3W8W有無限多個自由度已減少到8個自由度23456781 通過對計算結構離散化的方法使復雜問題的求解變得可能原本復雜的位移曲線已被分段的線性（或2次、3次）曲線所替代，有利于計算方程的建立。剛度矩陣節(jié)點撓度節(jié)點荷載連續(xù)體（無限多個自由度）離散體（有限個自由度）。 2）求解過程）離散化：）利用能量原理建立求解方程）解方程組后的

25、到節(jié)點位移w。）由節(jié)點位移求得各截面的彎矩、剪力等。（6）算例成都西南電力設計院科研設計樓基坑1）概況支護結構（人工挖孔樁+2道預應力錨索）預應力錨索結構圖2）支護結構350kN300kN樁徑1.2m，樁間距2.5m3）計算模型（理正）層號土類名稱層厚(m)1雜填土3.02中砂2.03卵石17.04強風化泥巖2.05中風化泥巖10.0層號土類名稱重度粘聚力內摩擦角m值與錨固體摩(kN/m3)(kPa)(度)(MN/m4)擦阻力(kPa)1雜填土18.08.010.020.020.02素填土19.010.020.020.020.03中砂18.83.015.030.050.04卵石21.08.04

26、0.090.0260.05強風化泥巖22.0-70.0150.06中風化泥巖23.0-150.0300.04）材料計算參數(shù)5）內力及變形計算結果彈性支點法經(jīng)典方法 4）土層的力學模型仍偏于簡單，通過計算得不到土層的變形情況。 1）與荷載-結構法相比，考慮了土層及結構變形特性對結構受力變形的影響，并可得到結構的變形。 5）參數(shù)m對結果影響較大，但通常沒有相應的試驗值，同時m也不是常數(shù)（與荷載水平有關），這會對計算結果的準確性和可靠性產生較大的影響。（7）彈性抗力法總結 2）可較好地模擬基坑施工過程對支護結構變形及內力的影響。 3）作用在樁（墻）背后的土壓力預先確定，在計算過程中保持不變，與支護結

27、構的變形大小無關，這與實際情況是不相符的。初始應力場（自重應力）為000開挖前施做支護結構（1） 計算原理靜止土壓力p02.4.4 初始應力場-土體-結構計算方法（采用有限元法、有限差分法等）開挖后的土壓力p11開挖后=+u開挖釋放荷載u1開挖引起的土壓力變化p（墻前為正，墻后為負）位移場應力場土壓力靜止土壓力p00u0=0（3）特 點 1）與前2種方法相比，不需對土層、支護結構引入過多假設和作過多的簡化（例如，不需預先假設土壓力分布模型），因此能更好地模擬支護結構及土層的受力變形情況，并能得到支護結構、土層的全部變形、受力信息。 2）能夠模擬各種復雜的基坑支護形式及施工過程，可進行空間、時間

28、效應的分析。 3）土體力學模型及參數(shù)的合理性及準確性是計算成敗的關鍵。（2）所需要的土的材料參數(shù)1）彈性模型：彈性模量、泊松比。2）彈塑模型：彈性模量、泊松比、粘聚力、內摩擦角。4）滲透固結問題：除上述參數(shù)外，增加滲透系數(shù)。3）其他非線性本構關系（有上百種）：相應的參數(shù)。（4）算例（地鐵車站基坑）有限元模型及網(wǎng)格劃分彎矩計算結果土壓力計算結果水平位移云圖 樁間距3.2m時應用有限元法研究合理的樁間距樁間距2.2m時樁間土失穩(wěn)2.5 基坑變形計算 （1）基坑工程正在由強度控制轉向變形控制，基坑變形的確定顯得尤為重要。 （2）變形問題較強度問題更為復雜?；又車h(huán)境類型基坑變形基 坑坑外土體土 體

29、水平位移坑底隆起支護結構水平位移豎向位移 變形類型 變形產生的原因地下連續(xù)墻或灌注樁開挖降 水基坑開挖地表及深層沉降水平變形2.5.1地下連續(xù)墻或灌注樁開挖引起的地層變形 地下連續(xù)墻（灌注樁）的開挖，將導致土層中的自重應力釋放（雖然泥漿可提供一部分支護力，但不足以補償降低的應力），由此導致地層的變形。特別是注意到墻（樁）的開挖深度較基坑的開挖深度還大，故可使土層產生相當量值的位移。沉 降水平位移 大量的量測結果表明，其影響范圍可到墻（樁）開挖深度的2倍，變形可達開挖深度的0.05%0.15%，在基坑施工過程中產生的變形中占相當大的比例。2.5.2 基坑開挖產生的變形 開挖所產生的變形與基坑深度

30、、土層軟硬、支護結構、施工過程等諸多因素有關。以下是對大量實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析得到的結果。 （1）基坑最大側向位移與基坑開挖深度的關系：0.11.2%H （2）地表最大沉降約為基坑最大側向位移的0.51.5倍。上海地區(qū)基坑變形統(tǒng)計結果（部分）2.5.3 支護結構的水平位移1）變形特點（1）懸臂型：基坑較淺，無橫撐時。（2）拋物線型：基坑較深，單橫撐時。（3）組合型：基坑深，多道橫撐時。 多道橫撐時的水平位移常呈拋物線型，位移最大值一般在基坑底面附近，或稍偏上。（如：軟土基坑，位置的平均深度為0.89H） 2）確定方法彈性支點法有限元等數(shù)值計算方法經(jīng)驗法估算2.5.4 基坑開挖產生的地表沉降1）

31、開挖沉降的形態(tài)及影響范圍（1）凹槽形；（2）三角形。凹槽形的最大沉降的位置:（0.30.7)H。沉降影響范圍:（14）H。2）利用地層損失法計算地表沉降 （1）用彈性支點法等方法計算支護結構的變形曲線。 （2）以地表下沉填補因支護結構變形而造成的空隙（即二者面積相等），確定地表下沉曲線。（1）三角形沉降曲線沉降范圍地表最大沉降（2）指數(shù)曲線沉降范圍地表最大沉降支護變形所圍面積支護結構的高度3）算例2.5.5 基坑降水產生的地表沉降1）降水產生沉降的原因水位下降后地層中的有效應力增大，并產生沉降。2）沉降計算方法（1）簡化計算方法（2）有限元法等數(shù)值計算方法上海環(huán)球金融中心基坑2.6 基坑的時空

32、效應（1） 時間效應土的蠕變性：在應力水平不變的條件下，土的變形隨時間逐漸增大。對基坑的影響：基坑變形及支護結構所受荷載隨時間逐漸增大。（2）空間效應基坑形狀及尺寸、每步的開挖范圍及深度等對基坑受力變形的影響。（3） 考慮時空效應的計算方法有限元等數(shù)值計算方法：1）按空間問題計算；2）土體采用流變模型。（4）施工技術要點1) 控制每步的開挖范圍和深度；2) 及時支護；3)量測信息及時反饋。3. 施工監(jiān)測及信息化施工3.1 基坑監(jiān)測原理及方法3.1.1 監(jiān)測目的（1）保證基坑安全和施工質量，并指導施工。（2）保證周圍環(huán)境的安全。（3）積累數(shù)據(jù)和資料，為以后的工程服務。3.1.2 監(jiān)測內容（見下頁）3.1.3 監(jiān)測原則（1）監(jiān)測數(shù)據(jù)真實，可靠。（2）監(jiān)測結果即使整理，反饋。（3）監(jiān)測工作盡量不影響正常施工。支護結構樁（墻）頂部水平、豎向位移樁（墻）身水平位移立柱豎向位移樁、墻內撐、錨索土釘立柱位移內力基 坑土 體地下水位坑（坡）頂水平及豎向位移土壓力坑底隆起孔隙水壓力管線變形建筑：沉降、傾斜、水平位移、開裂周圍環(huán)境坑外土體地表沉降深層沉降及水平位移地表裂縫基坑監(jiān)測 基坑施工監(jiān)測內容序號監(jiān)測項目基坑級別一級二級三級1圍護墻（邊坡）頂部水平位移應測應測應測2圍護墻（邊坡）頂部豎向位移應測應測應測3深層水平位