本科深基坑工程教學(xué)課件（第五章-穩(wěn)定分析）

深基坑工程基坑穩(wěn)定性分析21:03:221基坑穩(wěn)定性分析基坑的破壞來(lái)源于兩個(gè)方面：支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞土體本身強(qiáng)度的破壞?；拥姆€(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)抗浮托與水密切相關(guān)與支護(hù)墻體的嵌固深度緊密相關(guān)21:03:222整體穩(wěn)定性_踢腳(1)21:03:223整體穩(wěn)定性_踢腳(2)特點(diǎn)水平向力的平衡側(cè)重結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性21:03:224整體穩(wěn)定性_坑底抗隆起(1)21:03:225整體穩(wěn)定性_坑底抗隆起(2)基坑底抗隆起穩(wěn)定性豎向力的平衡（承載力）側(cè)重于土體的穩(wěn)定21:03:226抗踢腳分析方法自由端點(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)21:03:227自由端點(diǎn)法分析模型21:03:228凈力分析法？不建議使用21:03:229固定端點(diǎn)法簡(jiǎn)化分析模型21:03:2210基坑底抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算在深厚軟土層中，當(dāng)基坑開(kāi)挖深度較大時(shí)，若作用在坑外側(cè)的坑底水平面上的荷載值超過(guò)了軟土地基的極限承載力，則坑底軟土將發(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(guò)大的水平位移這一現(xiàn)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)置好的工程樁受到軟土流動(dòng)的推擠，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的水平位移，甚至斷裂。21:03:2211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日坑底局部出現(xiàn)隆起，隆起400mm即停止，挖去后又立即隆起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(kāi)裂。60t載重汽車200mm厚砼墊層21:03:2212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(kāi)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，樁頂水平位移最大達(dá)1.52m，并造成附近路面下沉開(kāi)裂。21:03:221321:03:221421:03:2215坑底隆起驗(yàn)算方法之半圓滑動(dòng)面分析法(φ=0的情況)21:03:2216一般情況下危險(xiǎn)滑弧的確定圓心最后一道撐的支點(diǎn)半徑通過(guò)墻底21:03:2217計(jì)算公式Ms可近似為0Fb>=1.2W為Ob面以上的總重。=021:03:2218軟弱下臥層的情況滑弧不一定通過(guò)墻底21:03:2219坑底隆起驗(yàn)算方法之地基承載力法

太沙基法(φ=0的情況)Fb>=1.521:03:2220太沙基法的特點(diǎn)滑動(dòng)面唯一未考慮擋墻入土深度的影響未考慮空間作用適用于淺基坑（B>D）21:03:2221坑底隆起驗(yàn)算方法二

考慮c、φ的分析法該方法使用較多21:03:2222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(kāi)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理論，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。21:03:2223坑底隆起驗(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)際壓力pv為：

pv=γ(h+t)+q

坑底土抗隆起安全系數(shù)K為：21:03:2224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《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦的基坑底抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算公式。

問(wèn)題：隨著t的增大，安全系數(shù)K反而減小。上式實(shí)質(zhì)上是忽略了擋墻入土深度的有利影響。該式適合于寬度較大、開(kāi)挖深度和擋墻入土深度不大的基坑，計(jì)算結(jié)果偏于安全。21:03:2225例5-1開(kāi)挖一條形基坑，基坑寬度b=10m，開(kāi)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安全系數(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：21:03:2226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)算坑底土是否會(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)生流砂的可能性。要求安全系數(shù)：

K=γ

'/j>

1.5式中j為滲流力。21:03:2227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，則流經(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21:03:2228如果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?；拥卓?jié)B流（浮托）穩(wěn)定性驗(yàn)算21:03:2229不能滿足時(shí)的措施當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果不能滿足土體抗?jié)B穩(wěn)定要求時(shí)，可以采取以下兩種方法：一是做截水帷幕，截?cái)嗪畬樱瑫r(shí)將帷幕內(nèi)的承壓水降壓；二是在基坑底部進(jìn)行地基加固，加大土體重度。謝謝！