《擋土結(jié)構(gòu)與基坑工程》第二章土壓力理論培訓(xùn)

擋土結(jié)構(gòu)與基坑工程

木林隆博士巖土大樓820室65982005第二講土壓力理論概述基坑工程中土壓力計(jì)算原理土壓力的分算與合算幾種特殊情況下的土壓力概述靜止土壓力：若擋墻在土壓力作用下墻本身不發(fā)生變形和任何位移（移動(dòng)或滑動(dòng)），墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)，則此時(shí)作用在擋墻上的土壓力成為靜止土壓力。以E0表示。E0主動(dòng)土壓力：若擋墻在墻后土壓力作用下向前位移時(shí)隨位移增大，墻后土壓力漸減小。當(dāng)位移達(dá)某一數(shù)值時(shí)，土體內(nèi)出現(xiàn)滑裂面，墻后土達(dá)極限平衡狀態(tài)，此時(shí)土壓力稱為主動(dòng)土壓力，以Ea表示。Ea-Δ滑裂面被動(dòng)土壓力：若擋墻在外力作用下墻向墻背向移動(dòng)，隨位移增大，墻所受土的反作用力漸增大，當(dāng)位移達(dá)一定數(shù)值時(shí)，土體內(nèi)出現(xiàn)滑裂面，墻后土處被動(dòng)極限平衡狀態(tài)，此時(shí)土壓力稱為被動(dòng)土壓力，以Ep表示。+Δ外力Ep滑裂面土壓力類型古典土壓力理論經(jīng)典土壓力計(jì)算理論主要有朗肯理論和庫(kù)侖理論，后者已有200多年的歷史，前者也有100多年，均稱古典土壓力理論。它們都是按極限平衡條件導(dǎo)出的。在許多文獻(xiàn)中，人們不斷地發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)的結(jié)果與理論不符，也經(jīng)常聽(tīng)到對(duì)經(jīng)典土壓力理論的批評(píng)。但是經(jīng)典的土壓力理論依然是實(shí)用計(jì)算公式的基本形式，許多關(guān)于土壓力計(jì)算的討論常常是環(huán)繞著如何修正經(jīng)典公式來(lái)開(kāi)展的，經(jīng)典公式的局限性是明顯的，但至今尚沒(méi)有看到超越他們的新的理論公式問(wèn)世。概述庫(kù)侖土壓力理論庫(kù)侖理論假設(shè)土的粘聚力為零；優(yōu)點(diǎn)是考慮了墻與土體間的摩擦力作用，并能考慮地面及墻面為傾斜面的情況；缺點(diǎn)是對(duì)于粘性土必須采用等代摩擦角，即取粘聚力c＝0而相應(yīng)增大土的內(nèi)摩擦角

值；等代內(nèi)摩擦角與許多因素有關(guān),隨意等代，誤差較大。對(duì)于層狀土尚要簡(jiǎn)化等代為均質(zhì)土才能計(jì)算。此外，當(dāng)有地下水，特別是有滲流效應(yīng)時(shí)，庫(kù)侖理論是不適用的。概述朗肯土壓力理論朗肯理論不論砂土或粘性土、均質(zhì)土或?qū)訝钔辆蛇m用，也適用于有地下水及滲流效應(yīng)的情況。它假設(shè)地面為水平，墻面為豎直，符合深基坑工程情況。假設(shè)墻與土體之間不存在摩擦力，使計(jì)算的主動(dòng)土壓力偏大，被動(dòng)土壓力偏小，因此它的計(jì)算結(jié)果是偏于保守的。也正因?yàn)檫@個(gè)原因，故在等值梁法中，采用了將被動(dòng)土壓力加以提高修正的計(jì)算方法。概述經(jīng)典土壓力評(píng)述經(jīng)典的土壓力理論并不能解決我們所面臨的所有技術(shù)問(wèn)題，它只給出了某些特定條件下的結(jié)果；

經(jīng)典土壓力理論給出的是極限值；

經(jīng)典土壓力理論只能計(jì)算剛性界面上的接觸壓力：即將擋墻作為完全剛性的，只考慮擋墻的平移或轉(zhuǎn)動(dòng)等剛性位移。

經(jīng)典土壓力理論是在平面應(yīng)變條件下的解答：實(shí)際的工程條件總是有限長(zhǎng)的，使實(shí)際土壓力小于按平面問(wèn)題計(jì)算的結(jié)果。

概述圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形模式基坑工程中土壓力計(jì)算原理?yè)跬翂ξ灰茐笸翂毫εc位移的關(guān)系作用在墻后的靜止土壓力，因墻前移而減少，隨著位移的增大，土壓力將逐漸降低，當(dāng)墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，土壓力達(dá)到一個(gè)最小值，此時(shí)的土壓力稱為主動(dòng)土壓力。如果墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)后，位移仍繼續(xù)增大至某一定值，則土體的抗剪強(qiáng)度將自峰值強(qiáng)度降至殘余強(qiáng)度，對(duì)于粘性土，強(qiáng)度降低十分顯著，因此此時(shí)的土壓力又將增大。基坑工程中土壓力計(jì)算原理剛性喉?yè)跬良s墻土孤壓力敏與位搜移基坑擾工程逝中土傅壓力辟計(jì)算弦原理土類應(yīng)力狀態(tài)位移型式所需位移砂土主動(dòng)平移或繞基底轉(zhuǎn)動(dòng)0.001H被動(dòng)平移0.05H被動(dòng)繞基底轉(zhuǎn)動(dòng)0.1H粘土主動(dòng)平移或繞基底轉(zhuǎn)動(dòng)0.004H被動(dòng)——注：表中H為墻高。(引自H?F?溫特科恩、方曉陽(yáng)《基礎(chǔ)工程手冊(cè)》)剛性萄擋土投墻產(chǎn)卡生主躺動(dòng)和泳被動(dòng)頌土壓劈燕力所島需的塵墻頂惑位移剛性棋擋土坑墻土均壓力慰與位阻移基坑種工程萬(wàn)中土患?jí)毫﹃P(guān)計(jì)算起原理發(fā)揮土壓力所需的位移值規(guī)范名稱主動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力水平位移轉(zhuǎn)動(dòng)水平位移轉(zhuǎn)動(dòng)歐洲規(guī)范第7卷基礎(chǔ)工程0.001H0.0020.05D0.100.0050.02加拿大巖土工程手冊(cè)密實(shí)砂土0.0010.02松散砂土0.0040.06堅(jiān)硬粘性土0.0100.02松軟粘性土0.0200.04土壓播力試塌驗(yàn)與葬實(shí)測(cè)學(xué)結(jié)果該圖布表明手，當(dāng)烤墻身嗓繞墻卻底轉(zhuǎn)惰動(dòng)時(shí)濱，實(shí)繁測(cè)土蹤蝶壓力右的數(shù)膀據(jù)隨螺深度西增大泡，并鐮接近夠于直邁線分?jǐn)y布；基坑絡(luò)工程腹中土基壓力鹽計(jì)算今原理土壓與力試汗驗(yàn)與渾實(shí)測(cè)醫(yī)結(jié)果該圖仍所示黎，當(dāng)其墻身筒平移浴或繞膛墻頂先轉(zhuǎn)動(dòng)君時(shí)，忘實(shí)測(cè)包主動(dòng)域土壓皆力的盈分布障與直律線分鵝布偏遙離比鬼較大溪，其五分布浸特點(diǎn)盞是墻訊身上乎部大衛(wèi)于理冶論值融，下樹(shù)部小終于理倍論值苗。同脆時(shí)還典可以才看出扒，當(dāng)沸墻底溝部繞膨墻頂齒的位墳移量貧與平漆移量割相等敗時(shí)，猶轉(zhuǎn)動(dòng)礙的總挽土壓漠力大松于平味移的秋土壓眠力，泰且平暴移時(shí)勉更偏畏離于摸理論麗值?；雍骞こ搪橹型辽珘毫ο嘤?jì)算聰原理土壓竄力試革驗(yàn)與脊實(shí)測(cè)炮結(jié)果該圖島說(shuō)明限當(dāng)墻釣身的吃高寬纖比為1時(shí)，馳實(shí)測(cè)賴土壓豈力隨就深度詠增加慈而增原大，偵實(shí)測(cè)碼數(shù)據(jù)銜在理遠(yuǎn)論分多布線像兩側(cè)雪波動(dòng)及，靜逮止條停件下賀的實(shí)疼測(cè)土看壓力猾最大狂，隨攔著位炕移的終增大渠，土宰壓力賭減小屈?；又こ剔k中土哭壓力罵計(jì)算汗原理土壓脂力試夫驗(yàn)與餃實(shí)測(cè)距結(jié)果該圖貞為墻趕身的移高寬中比為1.領(lǐng)5時(shí)的虜實(shí)測(cè)庸結(jié)果槽，分父布曲緊線偏役離理穿論直滿線比果較大弊，在焦墻的題上半鍋部實(shí)遷測(cè)主愿動(dòng)土喘壓力等值大款于庫(kù)尋侖理襖論值騰，下再部則昏相反卸，出寬現(xiàn)在燒工程址實(shí)測(cè)摸時(shí)通碧常出筍現(xiàn)的R形分州布?；咏乒こ淘轮型吝_(dá)壓力父計(jì)算近原理土壓嚼力試臥驗(yàn)與隸實(shí)測(cè)快結(jié)果該圖填是五萍種不憤同的備寬高仗比(0彼.5乒,0邪.6較,1們.0隨,1襖.5筆,2仁.0謊)的墻暫體試糞驗(yàn)結(jié)給果，捆說(shuō)明斧墻身幻玉剛度及越小尚，實(shí)滔測(cè)的達(dá)主動(dòng)幣土壓奶力分建布越荒偏離鍵庫(kù)侖綱理論旦值?；幼⒐こ瘫沃型廖鑹毫ξ挠?jì)算朽原理土壓晴力試應(yīng)驗(yàn)與版實(shí)測(cè)唉結(jié)果墻后騰主動(dòng)頂土壓奸力沿從深度螺并不殿完全趟符合國(guó)直線頃，而熔是呈黑近似及的R形分蒙布，掘即在恨淺層歡呈線鎖性，例在一降定的吩深度洲以下拌土壓輪力變撕小，善如圖深所示秋。對(duì)蹈于墻朵后主尚動(dòng)土銅壓力削沿深屢度并絮不完濁全符報(bào)合直閑線分獸布的蒼原因條，還抓不能挎解釋鉆得非慶常清晃楚，似盡管姐意見(jiàn)稻并不衫一致哭，但象都接辜受了乘這一刊觀測(cè)胞到的面客觀途事實(shí)箏?；討M工程積中土燭壓力框計(jì)算眾原理土壓纏力分教布在實(shí)早測(cè)經(jīng)蹲驗(yàn)的壺基礎(chǔ)域上，趙提出咬了各洽種經(jīng)飯驗(yàn)分庫(kù)布的莫圖式雕，如獸圖所符示。肢圖(a款)所示藍(lán)的呈策直線狼分布討的土乞壓力血經(jīng)驗(yàn)夕分布只適用燙于水止泥土獨(dú)攪拌丈樁圍營(yíng)護(hù)結(jié)摧構(gòu)或諸懸臂監(jiān)式圍違護(hù)結(jié)筐構(gòu)，器墻頂疫位移刮大于崗墻底蛾位移翅的情煌況；瓦圖(b斤)所示希的土廉壓力勞在基吉坑開(kāi)窯挖面循以上掀隨深首度增心加呈駐線性鐵增大構(gòu)，在般開(kāi)挖亭面以澤下為志常量葡分布雜，墻登前被溫動(dòng)區(qū)獎(jiǎng)未達(dá)詳?shù)綐O肅限被陷動(dòng)土棟壓力費(fèi)，按辟經(jīng)驗(yàn)輸?shù)膭?dòng)昨用土辜?jí)毫ι嵊?jì)算騙。這嬸種模盜式適犯用于判有支革撐的頁(yè)板式北圍護(hù)冷結(jié)構(gòu)災(zāi)。墻鴿身的牢側(cè)向維位移重呈頂辜、底懶兩端詳小，貍中部戴開(kāi)挖陽(yáng)面附覆近大壞的特毒征，憑動(dòng)用強(qiáng)的被昨動(dòng)側(cè)姻土壓案力常約用側(cè)聚向彈等性地方基反系力法六計(jì)算敢；圖(c鹿)所示濁的是翼具有姿拉錨嘩的板豆樁墻歉，在慎板樁出墻底坡端以公上有倦一個(gè)櫻轉(zhuǎn)動(dòng)栽點(diǎn)，普轉(zhuǎn)動(dòng)米點(diǎn)以范下在憑墻的屑外側(cè)奏出現(xiàn)童被動(dòng)牽土壓圓力?；游霉こ瘫碇型练€(wěn)壓力托計(jì)算栗原理土壓排力分舟布⑴懸臂違無(wú)支插撐擋麻墻，榨其壓狂力分印布為決主動(dòng)糾土壓支力，抹是三服角形只分布砍，被救動(dòng)土贊壓力激也是夾三角券形分豪布。被動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力⑵多支沒(méi)撐或捆多拉恩錨的孔擋墻災(zāi)背面援上的討土壓勇力分表布圖培形砂撓土為俊梯形呼，粘蟻土土菌壓力辯分布烏圖是斯稍復(fù)手雜的侄三角食形。TEa1Ea2EP基坑框工程贈(zèng)中土遍壓力競(jìng)計(jì)算管原理土壓立力計(jì)磚算參碑?dāng)?shù)不同械深度蠻處土捷的內(nèi)康聚力C不是出一個(gè)西常數(shù)昨，它裝與土干的上戶覆荷令重有固關(guān)，攻一般武隨深鉆度的眨加大壤而增付大，貓對(duì)于肺暴露仰時(shí)間父長(zhǎng)的誕基坑領(lǐng)，土蠶的內(nèi)扛聚力親可由香于土熟體含蕉水量浪的變急化和釣氧化膀等因突素的規(guī)影響挽而減愧小甚挨至消杯失。φ、C值是蔬計(jì)算串側(cè)向訊土壓欺力的塔主要舅參數(shù)催，但老在工鏈程樁臘打設(shè)齒前后炸的φ、C值是艙不同鴉的。在粘另性土趴中打禽設(shè)工期程樁紐奉時(shí)，品產(chǎn)生外擠土隸現(xiàn)象躺，孔巷隙水循壓力染急劇碧升高僵，對(duì)φ、C值產(chǎn)悠生影紛響。基坑肥工程吉中土坊壓力染計(jì)算穗原理不同相試驗(yàn)抬指標(biāo)臂的影覆響開(kāi)挖污卸荷微使擋墻記前后倆的土裕層處辨于不熊同的貴應(yīng)力鍛歷史住狀態(tài)，通而常在劫計(jì)算潔墻前烏被動(dòng)并土壓凈力和晉墻后腸主動(dòng)屢土壓納力時(shí)膝采用職相同尸的抗賤剪強(qiáng)鳥(niǎo)度指損標(biāo)，押忽略報(bào)了不納同應(yīng)全力歷及史對(duì)底抗剪階強(qiáng)度流指標(biāo)些的影烈響。撞現(xiàn)有攜的總骨應(yīng)力帽和有晨效應(yīng)幼力強(qiáng)周度理貧論都贈(zèng)不能狂考慮環(huán)應(yīng)力貌歷史緒的影葉響。在基殲坑開(kāi)呆挖時(shí)持，墻杠后土旬體豎臟向的倡自重遠(yuǎn)應(yīng)力量保持注不變桂，隨邁著開(kāi)撐挖深趟度增點(diǎn)加，趙水平饑應(yīng)力脆逐步供減小管，直羽至主決動(dòng)土裕壓力浙狀態(tài)廚。這哲個(gè)變踏化過(guò)行程在干三軸領(lǐng)儀上翼，采直用三軸鋸壓縮的方詢法來(lái)世確定勺（保弓持軸膽向壓怕力不龍變而涌減少狡側(cè)壓山力，池直至撞試樣追破壞抄）；州在基午坑底笛面以菠下的穩(wěn)土層淡，基啊坑開(kāi)菜挖引忠起豎狗向應(yīng)初力減核小，碌由于運(yùn)圍護(hù)盒結(jié)構(gòu)系的擠料壓，僑水平藏應(yīng)力損增大疲，這直可以惹采用三軸綠拉伸的方爛法來(lái)巾確定惠（軸摧壓減臭小的任同時(shí)啄增大傘側(cè)壓籠）?；颖┕こ桃?guī)中土軌壓力昌計(jì)算暫原理靜止煎土壓滅力系階數(shù)由于K0是水蘆平向替有效社壓應(yīng)椅力與榆豎向孝有效蛋壓應(yīng)頸力之倒比，萍又因融它是本在側(cè)廢向無(wú)疑位移艷條件丘下的廁壓應(yīng)侍力，杜故稱羨有效獲靜止例土壓接力，租其中懇不包巡壽括水漢壓力根。正粉因?yàn)榱歼@個(gè)乏緣故烈，故K0大多蚊在0.緊5左右構(gòu)，這濃個(gè)概懲念必磨須弄漿清，循不可顯混淆續(xù)。基坑蔑工程屬中土葵壓力本計(jì)算第原理砂性終土K0＝1－si懇n’粘性饞土K0＝0.糠95－si答n’K0僅為’須的函數(shù)甜，靜瓣止土化壓力覺(jué)系數(shù)襖值變齊化并虹不大籠?？傄话慵?jí)砂土’=30悲°~烈40脊°；粘臉性土’=20描°夸~3貿(mào)5聰°。靜止土壓力系數(shù)土的類別液限wL%塑性指數(shù)IpK0飽和松砂--0.46飽和密砂--0.36干的密砂--0.49干的松砂--0.64壓實(shí)的殘積粘土-90.42壓實(shí)的殘積粘土-310.66原狀的有機(jī)質(zhì)淤泥質(zhì)粘土74450.57原狀高嶺土61230.64~0.70原狀的海相粘土37160.48靈敏粘土34300.52ABCEHF不考焦慮滲若流情壘況土壓品力的驅(qū)分算服與合膀算ABCDEF有穩(wěn)珍態(tài)滲敵流時(shí)一般畜按靜摧水壓捐力考料慮水壓現(xiàn)力滲流胞效應(yīng)海的三齡點(diǎn)說(shuō)戀明滲流樓效應(yīng)陰有兩裕個(gè)方稻面；屋一方獵面使晴作用貝在圍永護(hù)墻怨后的篩水壓界力減濫小使貞墻前盈的水張壓力匪增大軍，這蜻是有孝利的慈；另燥一方罪面，墓水在狀土貿(mào)中滲監(jiān)流時(shí)歌將對(duì)瘦土的發(fā)顆粒年骨架劈燕產(chǎn)生誓滲透傻力，涼在墻愈后，源滲透級(jí)力基蝴本上蜻沿豎帥向而眠下，投使豎喝向的兇土自狹重應(yīng)歪力增儲(chǔ)大，愉因而受也就醬增大陣了墻瘦后的妖土壓愁力；暖在墻揀前，避滲透掀力基毛本上存是向照上的主，使顫豎向呢的土裙自重耗應(yīng)力廣減小俗，因襪而墻卷前的敗土壓村力將干減小師，這層些又揪都是目不利策的。滲流賀效應(yīng)冊(cè)對(duì)有念效土數(shù)壓力腿的影贊響只嘆能在憐土壓啦力的獨(dú)計(jì)算破中來(lái)古研究屠。滲章流效縣應(yīng)對(duì)佩水壓擱力的濃影響粥大于包對(duì)有晃效土坑壓力羨的影仿響。雷總的番說(shuō)來(lái)軋，考丈慮滲構(gòu)流效迫應(yīng)是抖有利胸的。如何齡確定鹿墻后邀與墻洗前的肯水位環(huán)：由叔于基侮坑設(shè)青計(jì)應(yīng)給從最尺不利陜條件活出發(fā)著。例涉如基毫坑施擺工時(shí)旱期，蘋一般狠應(yīng)考赴慮到平暴雨忘的可祝能性易，故論對(duì)于舅墻后驕水位忌，以攻工程啦勘察柏為依第據(jù)，宵坑內(nèi)古水位偷即使扎采取喉降水蔑方案疊，要繡求降捏水達(dá)逗到坑音底以開(kāi)下0.傻5~貨1.看0m，但名計(jì)算厲中仍微宜取笛與坑青底齊械平?？紤]素滲流漆的墻凳后水重壓力瓣計(jì)算流網(wǎng)接法圍護(hù)改墻上距的水厚壓力考慮宿滲流掘的墻鈴后水粒壓力缺計(jì)算本特-漢森稠法考慮福滲流秤的墻切后水職壓力占計(jì)算經(jīng)驗(yàn)草法水壓漲力和條