本科深基坑工程教學(xué)(第四章)

深基坑工程基坑穩(wěn)定性分析基坑穩(wěn)定性分析基坑的破壞來源于兩個(gè)方面：支護(hù)構(gòu)造的破壞和土體本身強(qiáng)度的破壞。基坑的穩(wěn)定性分析主要分析后者?；臃€(wěn)定性包括基坑整體穩(wěn)定性抗傾覆〔踢腳〕基坑底抗隆起穩(wěn)定性基坑底抗?jié)B流穩(wěn)定抗流土(管涌)抗浮托與水親密相關(guān)與支護(hù)墻體的嵌固深度嚴(yán)密相關(guān)整體穩(wěn)定性抗傾覆〔踢腳〕程度向力的平衡偏重構(gòu)造的穩(wěn)定性基坑底抗隆起穩(wěn)定性豎向力的平衡〔承載力〕偏重于土體的穩(wěn)定抗傾覆(踢腳)分析方法自在端點(diǎn)法適用于多支撐支護(hù)體系分析范圍取至樁底固定端點(diǎn)法適用于懸臂梁分析范圍取至o點(diǎn)自在端點(diǎn)法分析模型固定端點(diǎn)法簡(jiǎn)化分析模型基坑底抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算在深沉軟土層中，當(dāng)基坑開挖深度較大時(shí)，假設(shè)作用在坑外側(cè)的坑底程度面上的荷載值超越了軟土地基的極限承載力，那么坑底軟土將發(fā)生整體剪切破壞，產(chǎn)生從坑外向坑內(nèi)的塑性流動(dòng)，使擋墻出現(xiàn)“踢腳〞〔指擋墻在基坑底面以下部分產(chǎn)生了過大的程度位移這一景象〕、坑底土隆起。相應(yīng)地，坑外地面將下陷而對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響；坑內(nèi)已設(shè)置好的工程樁遭到軟土流動(dòng)的推擠，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的程度位移，甚至斷裂。工程實(shí)例1：三水某基坑工程基坑深7~8m，坑底為軟土。2005年3月30日坑底部分出現(xiàn)隆起，隆起400mm即停頓，挖去后又立刻隆起400mm。先采用卸載法，但引起邊坡坍塌。后打長(zhǎng)15m的鋼板樁，入土12m。墊層有少量開裂。60t載重汽車200mm厚砼墊層工程實(shí)例2：

澳門某基坑工程上部28層，筒體承臺(tái)15m×15m，厚度2.5m，其下打設(shè)了80根直徑500mm的管樁。當(dāng)基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，坑底隆起嚴(yán)重，管樁普遍向坑內(nèi)彎曲，樁頂程度位移最大達(dá)1.52m，并呵斥附近路面下沉開裂?？拥茁∑痱?yàn)算方法一

φ=0分析法〔1〕半圓滑動(dòng)面分析法需作多個(gè)滑動(dòng)面，未思索垂直面AB上土的抗剪強(qiáng)度未思索擋墻入深度的影響未思索空間作用存在脆弱下臥層坑底隆起驗(yàn)算方法一

φ=0分析法(2)太沙基法滑動(dòng)面獨(dú)一未思索擋墻入土深度的影響未思索空間作用適用于淺基坑〔b>d〕下臥硬層坑底隆起驗(yàn)算方法一

φ=0分析法(3)斯肯普頓〔Skempton〕法思索了基坑外形、基坑深寬比等要素的影響?？拥茁∑痱?yàn)算方法一

φ=0分析法(4)ModifiedBjerrumandEide’smethod思索了基坑外形、基坑深寬比等要素的影響?？拥茁∑痱?yàn)算方法二

思索c、φ的分析法該方法運(yùn)用較多坑底隆起驗(yàn)算方法三

規(guī)范方法鑒于坑底隆起多發(fā)生于軟土層中，下面采用φ=0分析法。圖為一條形基坑，開挖深度為h，擋墻入土深度為t。根據(jù)斯肯普頓極限承載力實(shí)際，OB面的極限承載力pu為： pu=5.14cu+γt 式中cu為土的不排水抗剪強(qiáng)度；γ為土的天然重度?？拥茁∑痱?yàn)算方法三

規(guī)范方法如忽略AB面上土的抗剪強(qiáng)度的有利影響，作用在OB面上的實(shí)踐壓力pv為：pv=γ(h+t)+q坑底土抗隆起平安系數(shù)K為：坑底隆起驗(yàn)算方法三

規(guī)范方法上式即為現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范<建筑地基根底設(shè)計(jì)規(guī)范>引薦的基坑底抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算公式。

問題：隨著t的增大，平安系數(shù)K反而減小。上式本質(zhì)上是忽略了擋墻入土深度的有利影響。該式適宜于寬度較大、開挖深度和擋墻入土深度不大的基坑，計(jì)算結(jié)果偏于平安。例5-1開挖一條形基坑，基坑寬度b=10m，開挖深度h=4m，地基為飽和軟土，cu=20kPa，γ=17kN/m3，采用剛性擋土墻，擋墻入土深度t=2m。試對(duì)以下幾種情況求坑底抗隆起平安系數(shù)K。(1)按式(5-7)計(jì)算；(2)改取t=4m。解:(1)按式(5-7)計(jì)算〔規(guī)范公式〕：(2)取t=4m，由式(5-7)得：基坑底抗?jié)B流〔流土〕穩(wěn)定性驗(yàn)算當(dāng)基坑底下某深度處存在承壓水層時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算坑底土能否會(huì)被承壓水沖破。當(dāng)基坑內(nèi)外存在水頭差，而擋墻兩側(cè)又均為透水層，且坑底土為砂性土?xí)r，應(yīng)驗(yàn)算發(fā)生流砂的能夠性。要求平安系數(shù)： K=γ'/j>1.5式中j為滲流力。如坑底以上土層為透水性好的粗粒土、松散填土或多裂隙土等，那么流經(jīng)該層的水頭損失很小，可略而不計(jì)，上式可改寫基坑底抗?jié)B流〔流土〕穩(wěn)定性驗(yàn)算假設(shè)基坑底部弱透水層下存在強(qiáng)透水層，由于強(qiáng)透水層的水頭往往較高，這時(shí)應(yīng)驗(yàn)算基坑抗浮托穩(wěn)定性。基坑底抗?jié)B流〔浮托〕穩(wěn)定性驗(yàn)算謝謝！