擋土墻及特殊土.ppt.ppt

1、,第七章 擋土墻,7.1 概述,一、擋土墻的用途與類型,建造擋土墻的目的在于支擋墻后土體，防止土體產(chǎn)生坍塌和滑移。,1、擋土墻的用途,2、擋土墻的類型,重力式、懸壁式、 扶壁式、錨桿式、 加筋土擋土墻,按結(jié)構(gòu)形式分類,(1)重力式擋土墻-,靠自身的重量保持墻身的穩(wěn)定,特點(diǎn)： 墻體抗彎能力較差 擋土墻的斷面較大,按擋土墻墻背的傾斜分為： 仰斜、垂直、俯斜式三種。,仰斜式挖方、墻前地形較平坦時(shí)采用，可減小主動(dòng)土壓力。 俯斜式填方、墻前地形較陡時(shí)采用。,(2)懸壁式擋土墻,用鋼筋混泥土建造，因而墻身較薄，結(jié)構(gòu)輕巧。,特點(diǎn)： 適用于墻高大于5m，地基土較差， 缺乏石料等情況 穩(wěn)定性主要依靠墻踵懸壁以上

2、土的重量 墻身拉應(yīng)力由鋼筋承擔(dān)。,(3)扶壁式擋土墻墻高大于8m，墻后填土較高時(shí)采用。,(4)板樁式擋土墻,可用作永久性也可作臨時(shí)性的擋土結(jié)構(gòu)，是一種承擔(dān)彎矩的結(jié)構(gòu)。,按結(jié)構(gòu)型可分為： 懸壁式和錨定式,按墻體剛度分類,剛性擋土墻 柔性擋土墻,剛性墻體指墻體本身剛度較大，在土壓力作用下墻體基本不變形 或變形很小的擋墻。如 重力式 、懸臂式 、扶臂式 。 在計(jì)算土壓力時(shí)，可以不考慮墻體變形對(duì)土壓力及其分布的影響。 柔性擋墻墻體剛度不大，在土壓力作用下，墻體會(huì)產(chǎn)生變形的墻 體，如支撐墻，板柱墻，錨定板墻等。 在計(jì)算土壓力時(shí)，應(yīng)考慮墻體變形的影響。,3、擋土墻的土壓力,土壓力通常是指擋土墻后的填土因自

3、重或外荷載作用對(duì)墻背產(chǎn)生的側(cè)壓力。,被動(dòng)土壓力,主動(dòng)土壓力,靜止土壓力,土壓力,(1).靜止土壓力,擋土墻在壓力作用下不發(fā)生任何變形 和位移，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)， 作用在擋土墻背的土壓力。,主動(dòng),被動(dòng),靜止,靜止土壓力計(jì)算公式,靜止土壓力計(jì)算公式,靜止土壓力系數(shù)測(cè)定方法：,1.通過側(cè)限條件下的試驗(yàn)測(cè)定,2.采用經(jīng)驗(yàn)公式K0 = 1-sin 計(jì)算,3.按相關(guān)表格提供的經(jīng)驗(yàn)值確定,朗肯土壓力理論,朗肯理論適用條件：,是根據(jù)半空間的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡條件而得出的土壓力計(jì)算方法,無(wú)粘性土的土壓力,1、主動(dòng)土壓力,擋土墻在土壓力作用下，產(chǎn)生 離開土體的位移，豎向應(yīng)力保持 不變，水平應(yīng)力逐漸減

4、小，位移 增大到a，墻后土體處于朗肯 主動(dòng)狀態(tài)時(shí)，墻后土體出現(xiàn)一組 滑裂面，它與大主應(yīng)力面夾角 45o=/2，水平應(yīng)力降低到最低 極限值,極限平衡條件,朗肯主動(dòng)土壓力系數(shù),朗肯主動(dòng)土壓力強(qiáng)度,當(dāng)c=0,無(wú)粘性土,朗肯主動(dòng)土壓力,1.無(wú)粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高呈三角形分布,2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積,3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底h/3處,當(dāng)c0, 粘性土,粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度包括兩部分,1. 土的自重引起的土壓力zKa 2. 粘聚力c引起的負(fù)側(cè)壓力2cKa,說明：負(fù)側(cè)壓力是一種拉力，由于土 與結(jié)構(gòu)之間抗拉強(qiáng)度很低，受拉極易開 裂，在計(jì)算中不考慮,負(fù)側(cè)壓

5、力深度為臨界深度z0,1.粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)（計(jì)算中不考慮） 2.合力大小為分布圖形的面積 （不計(jì)負(fù)側(cè)壓力部分） 3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底(h-z0)/3處,一、庫(kù)侖土壓力基本假定,1.墻后的填土是理想散粒體 2.滑動(dòng)破壞面為通過墻踵的平面 3.滑動(dòng)土楔為一剛塑性體，本身無(wú)變形,二、庫(kù)侖土壓力,墻向前移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墻后土體沿某一破壞面BC破壞，土楔ABC處于主動(dòng)極限平衡狀態(tài),土楔受力情況：,庫(kù)侖土壓力理論,土楔在三力作用下，靜力平衡,滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得到一系列土壓力E，E是q的函數(shù)，E的最大值Emax，即為墻背的主動(dòng)土壓力Ea，所對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)面即是

6、最危險(xiǎn)滑動(dòng)面,庫(kù)侖主動(dòng)土壓力系數(shù)，查表確定,土對(duì)擋土墻背的摩擦角，根據(jù)墻背光滑，排水情況查表確定,主動(dòng)土壓力與墻高的平方成正比,主動(dòng)土壓力強(qiáng)度,主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，合力作用點(diǎn)在離墻底h/3處，方向與墻背法線成，與水平面成（）,說明：土壓力強(qiáng)度分布圖只代表強(qiáng)度大小，不代表作用方向,主動(dòng)土壓力,7.4 擋土墻的設(shè)計(jì)計(jì)算,主動(dòng)土壓力 被動(dòng)土壓力 靜止土壓力,作用在擋土墻上的荷載,土壓力,靜水壓力,地震時(shí)由于地面運(yùn)動(dòng)使土壓力增加,附加應(yīng)力,地震力,當(dāng)?shù)孛嬗泻奢d時(shí)因超載產(chǎn)生的附加應(yīng)力,土壓力,有地下水的土壓力,地面有荷載時(shí),地震時(shí)的土壓力,水土分算 水土和算,將連續(xù)均布荷載換算成當(dāng)量的土重

7、,地震力,主動(dòng)土壓力,一、重力式擋土墻設(shè)計(jì),按土壓力理論計(jì)算承受的土壓力，再驗(yàn)算地基和墻身的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。,設(shè)計(jì)步驟：,1).選型：有仰斜式、垂直式、 俯斜式，目的使墻后土壓力最小。,(1).墻的背坡和面坡的選擇： 根據(jù)實(shí)際地形，面坡盡量與背坡平行。,(2).基底逆坡坡度：對(duì)于土質(zhì)地基的基底逆坡一般不宜大于0.1:1。,(3).墻趾臺(tái)階：墻趾高h(yuǎn)和墻趾寬a的比例可取h:a=2:1，a不得小于20cm.,2).外形,1：0.25,1：0.2,3).擋土墻的埋置深度,根據(jù),持力層的承載力,凍結(jié)深度,巖石風(fēng)化程度,流水沖刷,等因素確定,4).排水措施：在墻身布置適量的泄水孔。,5).設(shè)置沉降縫：一般

8、間距10-20m,或不同地基變化處,縫寬2cm,縫內(nèi)嵌填柔性防水材料。,6).填土要求：宜用卵石、礫石、粗砂、中砂等抗剪性質(zhì)穩(wěn)定、透水性好、粗散顆粒材料。,7).擋土墻的要求：材料要求、砌筑要求。,地基承載力驗(yàn)算,墻身強(qiáng)度驗(yàn)算,計(jì)算內(nèi)容,抗傾覆驗(yàn)算,抗震計(jì)算,擋土墻的設(shè)計(jì)計(jì)算,抗滑移驗(yàn)算,計(jì)算擋墻時(shí)按平面問題考慮,即沿墻的延伸方向截取 單位長(zhǎng)的一段進(jìn)行計(jì)算.,內(nèi)力計(jì)算 時(shí)采用設(shè) 計(jì)荷載,穩(wěn)定性驗(yàn)算 時(shí)不考慮活 荷載的作用,（1）抗傾覆驗(yàn)算,為保證墻體的穩(wěn)定，應(yīng)對(duì)O點(diǎn)的 抗傾覆安全系數(shù)大于規(guī)定值：,注意：若地基較軟弱，在擋土墻傾覆的同時(shí)，墻趾可能陷入土中，因而力矩中心向內(nèi)移動(dòng)，Kt會(huì)降低，故要考

9、慮地基土的壓縮性。,（2）抗滑移驗(yàn)算,主要驗(yàn)算抗滑移安全系數(shù),擋墻滑移時(shí),滑移力是 沿著基底方向的,（3）地基承載力驗(yàn)算,地基承載力驗(yàn)算與一般偏心受壓基礎(chǔ)驗(yàn)算方法相同，要求出作用在基底的垂直力和作用點(diǎn)。,首先求出G、Ea的合力及夾角. 將合力作用線延長(zhǎng)到基底交于m點(diǎn)。 在m點(diǎn)將E分解為垂直、平行基底的兩個(gè)分量En、Et， En就是作用在基底的垂直合力N。,偏心距的求法：,可驗(yàn)算擋土墻地基承載力：,當(dāng),時(shí)，基底壓力呈三角形分布,（4）墻身強(qiáng)度驗(yàn)算,擋土墻墻身強(qiáng)度驗(yàn)算包括： 抗壓驗(yàn)算、抗剪驗(yàn)算。 驗(yàn)算截面為墻身薄弱截面,一般 為截面轉(zhuǎn)折或急劇變化的地方.,抗壓驗(yàn)算,抗剪驗(yàn)算,（5）擋土墻的抗震計(jì)算

10、,計(jì)算地震區(qū)擋土墻時(shí)要考慮有地震和無(wú)地震時(shí)兩種情況,無(wú)地震時(shí),安全度高;有地震時(shí),增加地震力,但安全度降低.故要取二者中墻截面較大者.,有地震時(shí)抗傾覆驗(yàn)算,無(wú)地震時(shí)抗傾覆驗(yàn)算,有地震時(shí)抗滑移驗(yàn)算,有地震時(shí)墻身強(qiáng)度驗(yàn)算,有地震時(shí)地基承載力驗(yàn)算,當(dāng),時(shí)，,當(dāng),時(shí)，,二、懸壁式擋土墻,常用于地基土較差或缺少石料的情況,尺寸要求：,懸壁式擋土墻的立壁(墻身)、墻趾、墻踵可看成三個(gè) 懸臂板,均承受彎矩,均做成上小下大形狀。,立壁雙排配筋時(shí)，； 單排配筋時(shí)，可適當(dāng)減小,墻身常做成上小下大的 變截面； 墻身面坡采用1：0.020.05， 底板寬度b最小為200mm; 設(shè)置泄水孔、伸縮縫； 若擋土墻的抗滑移不

11、滿足要求時(shí)，可在基礎(chǔ)底板加防 滑鍵。鍵的最小寬度為300mm； 墻身配筋：受拉一側(cè)按計(jì)算配筋，受壓一側(cè)按構(gòu)造配 置縱橫向鋼筋網(wǎng)。,計(jì)算內(nèi)容,墻身內(nèi)力及配筋,基礎(chǔ)底板的內(nèi)力及配筋,基礎(chǔ)承載力的驗(yàn)算,抗傾覆、抗滑移,（1）墻身內(nèi)力及配筋,墻身按下端嵌固在基礎(chǔ)板中的懸壁板計(jì)算,按 配筋,求出嵌固端的彎矩M,內(nèi)力計(jì)算時(shí)采用 設(shè)計(jì)荷載及,穩(wěn)定性驗(yàn)算中不考慮 活荷載的作用，用,（2）地基承載力計(jì)算,先假定基礎(chǔ)底板截面尺寸，求出合力。,作用在基礎(chǔ)底板上的荷載有：,（3）基礎(chǔ)底板內(nèi)力及配筋（采用設(shè)計(jì)荷載，荷載乘相應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)）,計(jì)算墻趾(嵌固端)彎距，,由此求出As，鋼筋配在基礎(chǔ)板上部。,由此求出As，鋼筋配在

12、墻趾下部。,計(jì)算墻踵(嵌固端)彎距，,（4）穩(wěn)定性驗(yàn)算,抗傾覆驗(yàn)算,以墻趾下端o點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn),抗滑移驗(yàn)算,注:穩(wěn)定性驗(yàn)算 中不考慮活荷 載的作用。,當(dāng)有地下水浮力Q時(shí)，（G1+G2+G3）中要減去Q值。,提高穩(wěn)定性的措施,在立壁中部設(shè)置減壓平臺(tái),增加墻踵的懸臂長(zhǎng)度,提高基礎(chǔ)抗滑能力基礎(chǔ)底板做成傾斜面， 設(shè)置滑移鍵。,三、扶壁式擋土墻設(shè)計(jì),扶壁式擋土墻是針對(duì)墻高較大 （H8m）時(shí)增加了扶壁，增強(qiáng)了 懸壁式擋土墻墻身的抗彎性能。,沿墻的長(zhǎng)度方向每隔 做一道扶臂，即,(1)墻身的計(jì)算（內(nèi)力及配筋）,墻身由豎向扶壁和基礎(chǔ)底板支承，故墻身可看成,雙向板（三邊固定、一邊自由）,單向板（連續(xù)）,計(jì)算內(nèi)容,由于

13、土壓力呈三角形分布，計(jì)算的彎矩為嵌固端彎矩， 故可同懸壁式擋土墻一樣，采用不同配筋：,由此計(jì)算,(3)扶壁的計(jì)算,扶壁可看成固定在基礎(chǔ)底板的變截面T形梁,鋼筋的拉力T：,(2)基礎(chǔ)底板的計(jì)算,墻趾板：同懸臂式設(shè)計(jì)方法,墻踵板：同墻身,扶壁中配置有三種鋼筋：水平筋、垂直筋為構(gòu)造配筋； 斜筋為T形梁的受拉筋。,所需鋼筋截面面積為,第八章 基坑工程,一、基坑：由地面向下開挖的地下空間稱為基坑,基坑開挖是地下工程中不可忽視的重要組成部分。 基坑開挖的方法影響整個(gè)工程的造價(jià)和進(jìn)度。 基坑支護(hù)是為了保證巖土開挖、地下結(jié)構(gòu)的安全施工，并使周圍環(huán)境不受損害而采取結(jié)構(gòu)支護(hù)、地下水控制等方面的工程措施。,這種擋土

14、和截水的結(jié)構(gòu)稱為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。,二、基坑工程,建筑或結(jié)構(gòu)或其地下部分施工時(shí)的基坑開挖,1、基坑工程的內(nèi)容,d.對(duì)四周已有建筑、結(jié)構(gòu)、道路、地下管線等相鄰工程的安全進(jìn)行監(jiān)測(cè)和維護(hù)。,b. 施工降水 c.基坑防坍的圍護(hù),基坑開挖大體可分為： 放坡開挖、 擋土支護(hù)開挖、 分部開挖。,2、基坑失穩(wěn)形態(tài),失穩(wěn)形態(tài)有,土與支護(hù)結(jié)構(gòu)一起失穩(wěn)（整體失穩(wěn)）,土體失穩(wěn)基坑底土體隆起,支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)傾覆失穩(wěn)、滑移失穩(wěn),基坑開挖的每個(gè)階段都有可能發(fā)生失穩(wěn),因此對(duì)各個(gè) 施工階段都要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算.,3、基坑工程設(shè)計(jì)內(nèi)容,支護(hù)體系的方案比較和選形。 支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和變形。 基坑內(nèi)外土體的穩(wěn)定性。,基坑降水或止水帷幕設(shè)計(jì)

15、及圍護(hù)墻的抗?jié)B設(shè)計(jì)。 基坑開挖及地下水變化引起的基坑內(nèi)外土體的變形及其對(duì)樁基礎(chǔ)和周邊環(huán)境的影響。 基坑開挖施工的可行性及基坑施工過程中的監(jiān)測(cè)要求。,三、常用的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式,1.放坡開挖及簡(jiǎn)易支護(hù) 2.懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu) 3.重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu),4.內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu) 5.拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu) 6.土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu),7.其它,基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的分類： 樁墻式支護(hù)結(jié)構(gòu) 鋼板樁 鋼筋混凝土板樁 柱列式灌注樁 地下連續(xù)墻 實(shí)體重力式支護(hù)結(jié)構(gòu) 水泥土攪拌樁擋墻 土釘墻,懸臂式 內(nèi)支撐式 錨拉式,水泥 土攪拌 樁擋墻,鋼板樁,槽鋼鋼板樁 熱軋鎖口鋼板樁,鋼筋混凝土板樁：,預(yù)制的鋼筋混凝土板樁 非預(yù)應(yīng)力板樁 預(yù)應(yīng)力板樁 截面形

16、狀：矩形、工字型、T字型。 采用打樁設(shè)備沉樁，為了減小沉樁時(shí)阻力， 樁底端制成尖楔形。,鉆孔灌注樁擋墻：,在基坑開挖施工前，沿基坑外圍成排施工鉆孔灌注樁，以形成排樁擋墻并在樁頂澆注鋼筋混凝土冠梁。,由于鉆孔灌注樁施工時(shí)， 難以做到兩相鄰樁相切， 鄰樁間隙為100200mm， 故樁擋墻的擋水效果差。 目前，常在灌注樁外圍施 工深層攪拌水泥土樁或旋 噴及擺噴樁，以形成防水 帷幕。灌注樁承受邊坡側(cè) 壓力，防水帷幕起止水作 用。,防水帷幕,H型鋼支柱木擋板支護(hù)墻,該支護(hù)型式是將H型鋼沿基坑外圍按一定間距打入土體中作為擋土墻支柱，在兩支柱間設(shè)置木板、鋼板等，支柱及木擋板共同組成支護(hù)墻。 特點(diǎn)：用后可拔出

17、回收，較為經(jīng)濟(jì)，若一次性投資則費(fèi)用較大。,地下連續(xù)墻：,施工方法：采用特制的挖槽機(jī)械沿基坑外圍按設(shè)計(jì)寬度分單元鉆挖出基槽，并采用泥漿護(hù)壁，成槽至設(shè)計(jì)標(biāo)高后將鋼筋骨架吊放入槽內(nèi)，進(jìn)行水下混凝土灌注，各單元間有特制的接頭連接以形成地下連續(xù)墻。,開 挖 設(shè) 備,鋼 筋 籠 的 吊 裝,當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻為封閉型時(shí)，基坑開挖過程中連續(xù)墻既擋土也擋水。若僅僅將其作為支護(hù)結(jié)構(gòu)則工程造價(jià)太高，若又作為建筑的地下承重結(jié)構(gòu)的組成部分則更為理想。,深層攪拌水泥土樁擋墻,它是用特制的深層攪拌機(jī) 將噴出的水泥漿固化劑在地 基土內(nèi)進(jìn)行原位強(qiáng)制拌合， 形成水泥土樁，硬化后即成 為具有一定強(qiáng)度的壁狀擋墻， 既擋土又可作為止水帷幕

18、。,旋噴樁帷幕墻,旋噴樁施工是先在地基 土中用鉆機(jī)成孔，在鉆桿 上提過程中，利用鉆桿端 部的旋轉(zhuǎn)噴嘴將水泥固化 劑噴入地基土中形成水泥 土樁，固化后即形成由相 連樁體組成的帷幕墻，也 可作為支護(hù)結(jié)構(gòu)。,土釘墻,它由被加固土、設(shè)置于原 位土體中的土釘（螺紋鋼筋、 型鋼等）及附著于坡面厚度 約80100mm的配筋噴射混 凝土面板組成，形成類似重 力式墻的擋土墻，以抵抗墻 后土壓力等荷載，使邊坡維 持穩(wěn)定。,支撐及錨桿,懸臂的缺點(diǎn)： 懸臂長(zhǎng)度較大，則擋墻易遭破壞 解決辦法：常常在擋墻不同高度處設(shè)置內(nèi)支撐，或設(shè)置錨桿對(duì)墻體進(jìn)行拉固。 支撐及錨桿的作用：增加支擋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,常用的支撐形式：對(duì)撐、角撐 圓

19、形或近方形基坑：采用圓形、拱形支撐。,支撐桿件：不同壁厚的鋼管、 大規(guī)格工字鋼、 鋼筋混凝土桿件 為了防止桿件下立柱受荷載后下沉和傾斜，使支撐體系維持在一平面上，立柱應(yīng)具有較大剛度，并埋入基坑底一定深度或打設(shè)專用樁以支承立柱。,立柱: 保證角撐桿件的穩(wěn)定。,立柱,角撐,角撐：位于基坑拐角處支撐。,內(nèi)支撐的缺點(diǎn)：在大面積深基坑開挖工程中，若采用大量的內(nèi)支撐(還需設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的立柱)，不但鋼材用量大，而且占用了大量的施工空間。,錨桿,土層錨桿是設(shè)置于鉆孔內(nèi)、端部深入穩(wěn)定土層中的受拉桿體，錨桿桿體（鋼筋或鋼絞線）錨固于孔內(nèi)注漿體中并形成錨固段，通過桿體及錨固段將支護(hù)結(jié)構(gòu)傳來(lái)的拉力傳遞到穩(wěn)定巖土層中。

20、,支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載,土壓力,有地下水的土壓力,地面荷載,水土分算 水土和算,作用在擋土結(jié)構(gòu)上的側(cè)向土壓力及其分布狀況不僅與地基土 體特性有關(guān)，而且在很大程度上還與支護(hù)結(jié)構(gòu)本身的變形有關(guān)。,擋土結(jié)構(gòu)位移對(duì)土壓力的影響,一、懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu),現(xiàn)行對(duì)懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法均采用對(duì)構(gòu)件 在整體失穩(wěn)時(shí)兩側(cè)荷載分布作一些假設(shè)，然后簡(jiǎn)化為 靜定的平衡問題來(lái)進(jìn)行解答。,懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)上部懸臂擋土，下部嵌入一定深度作為固定，看似一端固定的懸臂梁，實(shí)際二者有根本的不同。,懸臂梁固定端位置確定 懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)固定端位置不確定,懸臂板樁在不同插入坑底深度時(shí)的變形情況,1.插入坑底深度D，樁頂向坑內(nèi)傾移較小時(shí)，下端B處

21、沒有位移。 2.插入深度Dmin，樁上端向坑內(nèi)傾較大時(shí)，下端B處向坑外位移。,作用在板樁上各點(diǎn)的凈土壓力為各點(diǎn) 兩側(cè)為主、被動(dòng)土土壓力之差。,c點(diǎn)以上,左側(cè)作用被動(dòng)土壓力,右側(cè)作用主動(dòng)土壓力; c點(diǎn)以下,左側(cè)作用主動(dòng)土壓力,右側(cè)作用被動(dòng)土壓力. 所以被動(dòng)土壓力除了在基坑內(nèi)側(cè)出現(xiàn)，外側(cè)的底部也會(huì)出現(xiàn)。,點(diǎn)c處樁無(wú)位移,凈土壓力為零,簡(jiǎn)化成線性分布后，為：,a. 假設(shè)c0，在桿下端 右側(cè)的被動(dòng)土壓力呈三 角形分布靜力平衡法,b. 假設(shè)c0，在桿下端 右側(cè)的被動(dòng)土壓力為一 集中力布魯姆法,c. 的情況,根據(jù)土土壓力的分布情況，常用的設(shè)計(jì)計(jì)算法主要有兩種：,（1）極限平衡法：,假設(shè)板樁下端主動(dòng)土壓力區(qū)

22、的被動(dòng)土壓力分布為三角形，隨著板樁入土深度不同，作用在不同的深度上各點(diǎn)的凈土壓力的分布也不同。當(dāng)單位寬度板樁墻兩側(cè)所受的凈土壓力平衡時(shí)，板樁墻處于穩(wěn)定狀態(tài)，相應(yīng)的入土深度即最小入土深度。,假設(shè)c0，適用于砂性土。,可根據(jù) 聯(lián)解，求出u、t0,板樁入土深度,(1)計(jì)算板樁底墻后主動(dòng)土壓力ea3和墻前被動(dòng)土壓力ep3，然 后進(jìn)行疊加，求出第一個(gè)土壓力為零的點(diǎn)d，該點(diǎn)距坑底為u。 (2)計(jì)算d點(diǎn)以上土壓力合力Ea,求出Ea至d點(diǎn)的距離y。 (3) 計(jì)算d點(diǎn)處墻前主動(dòng)土壓力ea1和墻后被動(dòng)土壓力ep1。 (4計(jì)算樁底墻前主動(dòng)土壓力ea2和墻后被動(dòng)土壓力ep2。 (5)根據(jù)板樁墻上的水平作用力平衡和對(duì)板

23、底自由端力矩為零，,可求出t0，為安全，可取嵌入基坑底面以下的入土深度為：t=u+1.2t0,板樁最大彎矩,最大彎矩在剪力為零處， 當(dāng)剪力為零的點(diǎn)在基坑底面 以下深度為b時(shí)，有,最大彎矩為：,（2）布魯姆法：,假設(shè)板樁下端主動(dòng)土 壓力區(qū)的被動(dòng)土壓力為一 集中力PR，作用在桿端。,假設(shè)c0，適用于砂性土。 時(shí)，適用于粘性土。,在樁長(zhǎng)范圍內(nèi)的土質(zhì)為 不同的土層時(shí)，則可把土層劃為若干層。,-主動(dòng)土壓力合力,板樁入土深度,對(duì)樁底c點(diǎn)取矩，則有,可得,根據(jù)靜土壓力零點(diǎn)處板樁墻前被動(dòng)土壓力強(qiáng)度與墻后 主動(dòng)土壓力強(qiáng)度相等的關(guān)系，可求出,入土深度為：t=u+1.2x,板樁最大彎矩,最大彎矩在剪力為零處，設(shè)從o

24、點(diǎn)往下xm處Q=0，則有,最大彎矩為：,位移計(jì)算,常對(duì)懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)的邊界做一些假定，把樁分為兩段： 坑底以上視為懸臂梁，坑底以下視為彈性梁。,二、單錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,多點(diǎn)式內(nèi)撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)和拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)因?yàn)橛蟹植块_挖、拆撐、換撐等步驟,需要使用有限元等方法進(jìn)行應(yīng)力和應(yīng)變分析。,隨著入土深度的不同，支護(hù)結(jié)構(gòu)將發(fā)生不同的變形，支 護(hù)結(jié)構(gòu)的變形反過來(lái)又影響土壓力的分布。,1、單錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析,頂端加支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)，由于有支撐而不發(fā)生位移， 在頂端形成一個(gè)鉸接的簡(jiǎn)支梁 支護(hù)結(jié)構(gòu)埋入基坑土中，入土深度較淺時(shí)，可視為簡(jiǎn) 支；入土深度較深時(shí)，可視為嵌固,(a)入土深度較淺 時(shí)，墻前被動(dòng)土 壓力

25、全部發(fā)揮，對(duì)支撐點(diǎn)的主動(dòng)土壓力和 被動(dòng)土壓力的力矩相等，此時(shí)作用在支護(hù) 的板樁墻上的外力達(dá)到極限平衡狀態(tài)。,（b)入土深度時(shí)，墻前被動(dòng)土壓力不 能全部發(fā)揮，這時(shí)墻體底端僅在原位置發(fā)生轉(zhuǎn) 動(dòng)而不產(chǎn)生位移，墻體底端的土壓力為零。,只有一個(gè)方向的彎矩，且跨間正彎矩?cái)?shù)值 最大。入土部分位移較大，墻底端可能產(chǎn)生 少許的向左位移。這種工作狀態(tài)墻體的入土 深度最小，但斷面模量要求最大。,未發(fā)揮作用的被動(dòng)土壓力可作為安全度。,(c)入土深度 時(shí)，墻前、墻后都出現(xiàn) 被動(dòng)土壓力，支護(hù)結(jié)構(gòu)在土中處于嵌固狀態(tài)，可視為上端簡(jiǎn)支下端嵌固的超靜定梁。,墻中的彎矩大大減小，出現(xiàn)正負(fù)兩個(gè)方向 的彎矩。壓力零點(diǎn)與彎矩零點(diǎn)大致相吻

26、合。 這種工作狀態(tài)，墻的截面模量較小，人土部 分位移也較小，穩(wěn)定性好，比較安全可靠。,(d)入土深度 時(shí)，墻前墻后的被動(dòng)土 壓力都不能充分發(fā)揮作用，而且對(duì)跨間彎矩 的減小不起太大作用。,因此入土過深是不經(jīng)濟(jì)的。,平衡法（自由端法） （t=tmin） 等值梁法（t=tmax）,2、單支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)插入基坑深度較淺時(shí)，其上端可視為簡(jiǎn)支，下端為自由支承，其作用相當(dāng)于單跨簡(jiǎn)支梁。,1）平衡法,支護(hù)結(jié)構(gòu)右側(cè)為主動(dòng)土壓力，左側(cè)為被動(dòng)土壓力，擋土墻穩(wěn)定，作用在墻上的各作用力應(yīng)平衡。,由對(duì)支撐點(diǎn)A點(diǎn)的主動(dòng)土壓力的力矩和被動(dòng)土壓力的 力矩相等，可列出平衡方程,得出樁的入土深度,樁的設(shè)計(jì)入土深

27、度,（1）設(shè)有一單支點(diǎn)而另一端嵌固的梁，在荷載作用下可得到其彎矩圖，彎矩零點(diǎn)為c點(diǎn)。 （2）假設(shè)在c點(diǎn)將梁斷開，并在c點(diǎn)處設(shè)一支點(diǎn)，則ac梁及cb梁的彎矩與斷開前一樣,毫無(wú)改變。梁ac就稱為梁ab的等值梁。,單支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)下端為彈性嵌固時(shí)，可用等值梁法計(jì)算。,2）等值梁法,等值梁的概念,（3）如果知道了c點(diǎn)就可按簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)求出梁ab的彎矩及剪力。,（4）將支護(hù)樁(墻)視作梁ab，則關(guān)鍵在于確定c點(diǎn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)c點(diǎn)位置與支護(hù)二側(cè)土壓力迭加后的零點(diǎn)很接近，因此就近似地認(rèn)為二者為同一點(diǎn)，由此可解出支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。,(1)計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)主動(dòng)土壓與被動(dòng)土壓(含水壓力及地面荷載影響)，找出土壓力零點(diǎn)c（計(jì)算

28、出t1）,等值梁法解單支撐支護(hù)墻的計(jì)算步驟,(2)計(jì)算c點(diǎn)以上土壓力對(duì)c點(diǎn)的力矩Mc 根據(jù)c點(diǎn)的彎矩為零，可求出Ra,(3)C點(diǎn)的反力Rc為,式中Ea為梁AC上的土壓力合力。,(5)計(jì)算出插入深度t后，按經(jīng)驗(yàn)實(shí)際的插入深度D應(yīng)比t大一些，取D=(1.11.2)t,(6)根據(jù)解出的各作用力，求出支護(hù)樁墻的代表截面彎矩并檢驗(yàn)其強(qiáng)度。,注：等值梁法求得的截面彎矩常比實(shí)際的大，因而可乘0.60.8的折減系數(shù)。,解：采用等值梁法計(jì)算 1主動(dòng)土壓力計(jì)算,值按25.0 m范圍內(nèi)加權(quán)平均值計(jì)算得：,基坑的穩(wěn)定分析,包括,整體穩(wěn)定,抗隆起穩(wěn)定,抗?jié)B流穩(wěn)定,基坑底抗隆起的驗(yàn)算方法很多，主要有考慮墻體極限彎矩及太沙

29、基與普朗特(Prandtl) 的抗隆起驗(yàn)算方法。,抗隆起穩(wěn)定,抗隆起安全系數(shù),此法認(rèn)為開挖底面以下的墻體能起到幫助抵抗基底土體隆起的 作用，以支護(hù)結(jié)構(gòu)的底平面作為求極限承載力的基準(zhǔn)面，滑動(dòng)面為 一圓弧，產(chǎn)生滑動(dòng)的力為土體自重及地表超載，抵抗滑動(dòng)力則為滑 動(dòng)面上的土體抗剪強(qiáng)度。,墻底極限彎矩法,由此求得地下墻的入土深度d,太沙基普朗特法,對(duì)于基坑底部的水平斷 面而言，基坑兩側(cè)的土就 如作用在該斷面上的均布 超載，它有使無(wú)超載的基 坑底面發(fā)生隆起的趨向。,抗隆起安全系數(shù),這種方法適用于一般的基坑開挖工程，但沒有考慮剛度很大且有 一定的插入深度的墻對(duì)抗隆起的作用。,抗?jié)B流穩(wěn)定性,增加支護(hù)墻體入土深度

30、，能增加流線長(zhǎng)度從而降低動(dòng)水坡度，因而對(duì)管涌的發(fā)生有防止作用。,防管涌，需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，觀察土中流出的水是否夾帶大量土粒。,流砂現(xiàn)象多出現(xiàn)在砂土中，因砂土土粒間無(wú)粘聚力。一旦向上的 動(dòng)水力抵消了土的重量，土粒在水中失重而隨水流走，它是動(dòng)水壓力 作用的結(jié)果。,抗承壓水驗(yàn)算：,如果在基底下的不透水層較薄，而且在不透水層下面存在承壓水層時(shí)，當(dāng)上覆土重不足以抵擋下部的水壓時(shí)，基坑底土體將會(huì)發(fā)生突涌破壞。,若基坑底土抗突涌穩(wěn)定性不滿足要求，可采用隔水擋墻隔斷滯水層、 加固基坑底部地基等處理措施。,Mp基坑內(nèi)側(cè)被動(dòng)土壓力對(duì)B點(diǎn)(最下層支點(diǎn)處)的力矩； Ma基坑外側(cè)BD段主動(dòng)土壓力對(duì)B點(diǎn)的力矩。 Ep基坑內(nèi)側(cè)被

31、動(dòng)土壓力； eab基坑外側(cè)B點(diǎn)處主動(dòng)土壓力強(qiáng)度； ead基坑外側(cè)D點(diǎn)處主動(dòng)土壓力強(qiáng)度； ht支護(hù)結(jié)構(gòu)最下層支點(diǎn)離基坑底的距離； ha支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度。,式中:,支護(hù)結(jié)構(gòu)踢腳穩(wěn)定性,對(duì)于內(nèi)支撐或錨拉支護(hù)體系，在水平荷 載作用下，基坑土體有可能在支護(hù)結(jié)構(gòu)底 部因產(chǎn)生踢腳破壞而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。,第九章 特殊土地基,特殊土地基,概述,特殊土,一、濕陷性黃土,按年代分類,黃土是一種產(chǎn)生于第四紀(jì)地質(zhì)歷史時(shí)期干旱條件下的沉積物，其外觀顏色較雜亂，主要呈黃色或褐黃色，顆粒組成以粉粒(0.0750.005 mm)為主，同時(shí)含有砂粒和粘粒。含有大量的碳酸鹽、硫酸鹽和氯化物等可溶鹽類，天然孔隙比約為1.0，一般具

32、有肉眼可見的大孔隙。,按成因分類,黃土（原生黃土)風(fēng)力搬運(yùn)沉積而成 黃土狀土（次生黃土）除風(fēng)力以外的其它成因而成,非濕陷性黃土工程性質(zhì)與一般粘性土無(wú)異,濕陷性黃土,按濕陷性分類,自重濕陷性黃土 非自重濕陷性黃土,黃土的分布,國(guó)家規(guī)范,濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范 66 濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范GBJ 2578 濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范GBJ 2590 濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范GB 500252004,濕陷性黃土特征,盡管解釋黃土濕陷原因的觀點(diǎn)各異， 但歸納起來(lái)可分為外因和內(nèi)因兩個(gè)方面。,1一砂粒；2一粗粉粒；3一膠結(jié)物；4一大孔隙,(1)黃土的物質(zhì)成分,黃土地基的濕陷性評(píng)價(jià),1.黃土濕陷性的判別濕陷系數(shù),

33、試驗(yàn)時(shí)測(cè)定濕陷系數(shù)的壓力p時(shí)，采用黃土地基的實(shí)際壓力最為合理 。,1） 300 kPa時(shí) ，仍用此） 2）若基地壓力大于300 kPa時(shí)，宜用實(shí)際壓力。 3）對(duì)壓縮性較高的新近堆積黃土，5m,宜用100150kPa壓力，510m和10m以下至非濕陷性黃土層頂面，應(yīng)分別用200kPa和上覆土的飽和自重壓力。,黃土規(guī)范規(guī)定： 試驗(yàn)壓力應(yīng)自基礎(chǔ)底面(基底標(biāo)高不確定時(shí)，自地面下15 m)算起，,2. 濕陷性黃土的濕陷程度判斷,3. 場(chǎng)地濕陷類型判斷自重濕陷量的實(shí)測(cè)值 或計(jì)算值,非自重濕陷性黃土場(chǎng)地 自重濕陷性黃土場(chǎng)地,第i層土在上覆土的飽和自重應(yīng)力作用下的濕陷系數(shù),當(dāng)自重濕陷量的實(shí)測(cè)值和計(jì)算值出現(xiàn)矛盾

34、時(shí)，應(yīng)按實(shí)測(cè)值判定。,自重濕陷量的計(jì)算值z(mì)s，應(yīng)自天然地面（當(dāng)挖、填方的厚度和面積較大時(shí)，應(yīng)自設(shè)計(jì)地面）算起，至其下非濕陷性黃土層的頂面止，其中自重濕陷系數(shù)zs值小于0.015的土層不累計(jì)。,1）隴西地區(qū)取1.50；2）隴東一陜北一晉西地區(qū)取1.20；3）關(guān)中地區(qū)取0.90；4）其他地區(qū)取0.50。,因地區(qū)土質(zhì)而異的修正系數(shù)， 無(wú)資料時(shí)，可按規(guī)定取值：,4. （黃土地基的）濕陷等級(jí)判斷（總）濕陷量,注：當(dāng)濕陷量的計(jì)算值 ，自重濕陷量的計(jì)算值 時(shí)， 可判為級(jí)，其它情況可判為級(jí)。,濕陷性黃土地基受水浸濕飽和，其濕陷量的計(jì)算值s應(yīng)符合下列規(guī)定：,考慮基底下地基土的受水浸濕可能性和側(cè)向擠出等因素的修正

35、系數(shù)，可按下式取值：,1）基底下05m深度內(nèi)，取1.50；2）基底下510m深度內(nèi)，取1；3）基底下10m以下至非濕陷性黃土層頂面，在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，可取工程所在地區(qū)的0值。,濕陷量的計(jì)算值s的計(jì)算深度，應(yīng)自基礎(chǔ)底面（如基底標(biāo)高不確定時(shí)，自地面下1.50m）算起；在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，累計(jì)至基底下10m（或地基壓縮層）深度止；在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，累計(jì)至非濕陷黃土層的頂面止。其中濕陷系數(shù)s（10m以下為zs）小于0.015的土層不累計(jì)。,5.濕陷起始?jí)毫?該界限稱為濕陷起始?jí)毫sh(kPa),起始?jí)毫Φ氖褂靡饬x：,的測(cè)定方法,濕陷起始?jí)毫筛鶕?jù)室內(nèi)壓縮 試驗(yàn)或野外載荷試驗(yàn)確定，其分 析

36、方法可采用雙線法或單線法。,濕陷性黃土地基的工程措施,在上述措施中，地基處理是主要的工程措施。防水、結(jié)構(gòu)措施的采用，應(yīng)根據(jù)地基處理的程度不同而有所差別。若通過地基處理消除了全部地基土的濕陷性，就不必再考慮其他措施；若只是消除了地基主要部分濕陷量，則設(shè)計(jì)還應(yīng)輔以防水和結(jié)構(gòu)措施。,二、膨脹土地基,膨脹土的特征,(1)多出露于二級(jí)及二級(jí)以上的河谷階地、山前和盆地邊緣及丘陵地帶。,(2)裂隙發(fā)育是膨脹土的一個(gè)重要特征，膨脹土地區(qū)旱季常出現(xiàn)地裂， 上 寬下窄，長(zhǎng)可達(dá)數(shù)十米至百米，深數(shù)米。壁面陡立而粗糙，雨季則閉合。,膨脹土的分布,膨脹土的脹縮的機(jī)理,膨脹土地基的評(píng)價(jià),(1)膨脹土的判別,(3)膨脹土地基的脹縮等級(jí)用分級(jí)脹縮變形量劃分,第i層土可能產(chǎn)生 的含水量的變化,地基的脹縮變形量Sc的計(jì)算,(4)膨脹力,在選擇基礎(chǔ)形式和基底壓力時(shí)，一般要求基底壓力 大于地基土的膨脹力，而小于地基承載力。,膨脹土地基的工程措施,(1)設(shè)計(jì)措施,紅粘土是指石灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽類巖石在亞熱帶 溫濕氣候條件下經(jīng)分化作用所形成的褐紅色的粘性土。,紅粘土的分布,紅粘土的工程地質(zhì)特征