深基坑工程講座2

1、同濟大學(xué)同濟大學(xué) 高大釗高大釗l基坑工程設(shè)計計算包括三個部分的內(nèi)容，基坑工程設(shè)計計算包括三個部分的內(nèi)容，即穩(wěn)定性驗算、結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算和變形計即穩(wěn)定性驗算、結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算和變形計算。算。 l穩(wěn)定性驗算是指分析土體或土體與圍護穩(wěn)定性驗算是指分析土體或土體與圍護結(jié)構(gòu)一起保持穩(wěn)定性的能力，包括整體結(jié)構(gòu)一起保持穩(wěn)定性的能力，包括整體穩(wěn)定性、重力式擋墻的抗傾覆穩(wěn)定及抗穩(wěn)定性、重力式擋墻的抗傾覆穩(wěn)定及抗滑移穩(wěn)定、坑底抗隆起穩(wěn)定和抗?jié)B流穩(wěn)滑移穩(wěn)定、坑底抗隆起穩(wěn)定和抗?jié)B流穩(wěn)定等，基坑工程設(shè)計必須同時滿足這幾定等，基坑工程設(shè)計必須同時滿足這幾個方面的穩(wěn)定性。個方面的穩(wěn)定性。 l結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供內(nèi)

2、力值，為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供內(nèi)力值，包括彎矩、剪力等，不同體系的圍護結(jié)包括彎矩、剪力等，不同體系的圍護結(jié)構(gòu)，其內(nèi)力計算的方法是不同的；由于構(gòu)，其內(nèi)力計算的方法是不同的；由于圍護結(jié)構(gòu)常常是多次超靜定的，計算內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)常常是多次超靜定的，計算內(nèi)力時需要對具體圍護結(jié)構(gòu)進行力時需要對具體圍護結(jié)構(gòu)進行簡化簡化，不，不同的簡化方法得到的內(nèi)力不會相同，需同的簡化方法得到的內(nèi)力不會相同，需要根據(jù)工程經(jīng)驗加以判斷；要根據(jù)工程經(jīng)驗加以判斷；l變形計算變形計算的目的則是為了減少對環(huán)境的的目的則是為了減少對環(huán)境的影響，控制環(huán)境質(zhì)量，變形計算內(nèi)容包影響，控制環(huán)境質(zhì)量，變形計算內(nèi)容包括圍護結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移、坑外地面的沉括圍護結(jié)構(gòu)的

3、側(cè)向位移、坑外地面的沉降和坑底隆起等項目。降和坑底隆起等項目。l整體穩(wěn)定性整體穩(wěn)定性l邊坡穩(wěn)定性計算邊坡穩(wěn)定性計算 l重力式圍護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性計算重力式圍護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性計算l錨桿支護體系的整體穩(wěn)定性計算錨桿支護體系的整體穩(wěn)定性計算 土釘墻的穩(wěn)定性分析土釘墻的穩(wěn)定性分析l l抗傾覆、抗滑動穩(wěn)定性抗傾覆、抗滑動穩(wěn)定性l抗傾覆穩(wěn)定性計算抗傾覆穩(wěn)定性計算l抗水平滑動穩(wěn)定性計算抗水平滑動穩(wěn)定性計算l土釘墻的淺層破壞土釘墻的淺層破壞l抗隆起穩(wěn)定性抗隆起穩(wěn)定性 l地基承載力驗算地基承載力驗算 l踢腳穩(wěn)定性驗算踢腳穩(wěn)定性驗算 l剪力平衡驗算剪力平衡驗算 l抗?jié)B透破壞穩(wěn)定性抗?jié)B透破壞穩(wěn)定性l抗?jié)B流穩(wěn)定性驗

4、算抗?jié)B流穩(wěn)定性驗算 l承壓水沖潰坑底（亦稱為突涌）的驗算承壓水沖潰坑底（亦稱為突涌）的驗算 假定滑動面為圓弧假定滑動面為圓弧 用條分法進行計算用條分法進行計算 不考慮土條間的作用力不考慮土條間的作用力 最小安全系數(shù)為最危險滑動面最小安全系數(shù)為最危險滑動面 FMMcbq bwq bwsiiiiiiiiiiii抗滑滑動coscostansin FMMTes抗滑滑動 TiAw 當(dāng)坡面內(nèi)有如圖所示的滲流時，邊坡穩(wěn)定驗算需要當(dāng)坡面內(nèi)有如圖所示的滲流時，邊坡穩(wěn)定驗算需要考慮動水力作用對維持邊坡穩(wěn)定帶來不利影響。動考慮動水力作用對維持邊坡穩(wěn)定帶來不利影響。動水力的計算可以采用流網(wǎng)分析法或平均水力坡降法。水力

5、的計算可以采用流網(wǎng)分析法或平均水力坡降法。采用平均水力坡降法計算時，采用平均水力坡降法計算時，a、b兩點為浸潤線與兩點為浸潤線與滑動面的交點，平均水力坡降就是滑動面的交點，平均水力坡降就是ab線的斜率，作線的斜率，作用在浸潤線以下滑動土體上的總動水力用在浸潤線以下滑動土體上的總動水力T為為l重力式圍護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性計算應(yīng)考重力式圍護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性計算應(yīng)考慮兩種破壞模式，一種是如圖所示的滑慮兩種破壞模式，一種是如圖所示的滑動面通過擋墻的底部；另一種考慮圓弧動面通過擋墻的底部；另一種考慮圓弧切墻的整體穩(wěn)定性，驗算時需計算切墻切墻的整體穩(wěn)定性，驗算時需計算切墻阻力所產(chǎn)生的抗滑作用，即墻的抗剪強阻

6、力所產(chǎn)生的抗滑作用，即墻的抗剪強度所產(chǎn)生的抗滑力矩。度所產(chǎn)生的抗滑力矩。 l重力式圍護結(jié)構(gòu)可以看作是直立岸坡，滑重力式圍護結(jié)構(gòu)可以看作是直立岸坡，滑動面通過重力式擋墻的后趾，其整體穩(wěn)定動面通過重力式擋墻的后趾，其整體穩(wěn)定性驗算一般借鑒邊坡穩(wěn)定計算方法，當(dāng)采性驗算一般借鑒邊坡穩(wěn)定計算方法，當(dāng)采用簡單條分法時可按上面的公式驗算整體用簡單條分法時可按上面的公式驗算整體穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。l上海市標(biāo)準(zhǔn)基坑工程設(shè)計規(guī)程規(guī)定，上海市標(biāo)準(zhǔn)基坑工程設(shè)計規(guī)程規(guī)定，驗算切墻滑弧安全系數(shù)時，可取墻體強度驗算切墻滑弧安全系數(shù)時，可取墻體強度指標(biāo)內(nèi)摩擦角為零，粘聚力指標(biāo)內(nèi)摩擦角為零，粘聚力c=（1/151/10）qu。當(dāng)水

7、泥攪拌樁墻體的無側(cè)限抗壓強度當(dāng)水泥攪拌樁墻體的無側(cè)限抗壓強度qu 1MPa時，可不考慮切墻破壞的模式。時，可不考慮切墻破壞的模式。l兩種不同的假定兩種不同的假定 l一種是指錨桿支護體系連同體系內(nèi)的土一種是指錨桿支護體系連同體系內(nèi)的土體共同沿著土體的某一深層滑裂面向下體共同沿著土體的某一深層滑裂面向下滑動，造成整體失穩(wěn)，如左圖所示；對滑動，造成整體失穩(wěn)，如左圖所示；對于這一種失穩(wěn)破壞，可采取上述土坡整于這一種失穩(wěn)破壞，可采取上述土坡整體穩(wěn)定的驗算方法計算，按驗算結(jié)果要體穩(wěn)定的驗算方法計算，按驗算結(jié)果要求錨桿長度必須超過最危險滑動面，安求錨桿長度必須超過最危險滑動面，安全系數(shù)不小于全系數(shù)不小于1.

8、50； l另一種是指由于錨桿支護體系的共同作用另一種是指由于錨桿支護體系的共同作用超出了土的承載能力，從而在圍護結(jié)構(gòu)底超出了土的承載能力，從而在圍護結(jié)構(gòu)底部向其拉結(jié)方向形成一條深層滑裂面，造部向其拉結(jié)方向形成一條深層滑裂面，造成傾覆破壞，如右圖所示。經(jīng)常使用的驗成傾覆破壞，如右圖所示。經(jīng)常使用的驗算方法是德國學(xué)者算方法是德國學(xué)者E.Kranz提出的提出的“代替代替墻法墻法”。 l以單錨支護體系為例，如下圖所示，代以單錨支護體系為例，如下圖所示，代替墻法假定深層滑裂面是由直線替墻法假定深層滑裂面是由直線bc段和段和cd段組成，其中段組成，其中b點取在圍護墻底部，點取在圍護墻底部，c點取在錨固段的

9、中點，點取在錨固段的中點，cd段是由段是由c點向上點向上作垂線與地面交于作垂線與地面交于d點得到的。利用點得到的。利用abcd范圍內(nèi)的力的平衡關(guān)系可以求解錨桿的范圍內(nèi)的力的平衡關(guān)系可以求解錨桿的極限抗力，安全系數(shù)定義為錨桿極限抗極限抗力，安全系數(shù)定義為錨桿極限抗力的水平分力力的水平分力Th與錨桿設(shè)計水平分力的與錨桿設(shè)計水平分力的比值，要求不小于比值，要求不小于1.50。 TEEQhhhh12 其中 EEh11cos E1為作用在圍護結(jié)構(gòu)ab面上的主動土壓力，kN； EEh22cos E2為作用在代替墻cd面上的主動土壓力，kN； QWE tgE tgtgTtg tghhhh21 墻面摩擦角，(

10、)； 土的內(nèi)摩擦角，（）； 代替墻bc面與水平面的夾角，（）； 錨桿的傾斜角，（）； W 土體abcd的重量，kN； TEEWEEtgtgtgtghhhhh12121 l顯然，代替墻法是適用于錨固段在圍護墻底部顯然，代替墻法是適用于錨固段在圍護墻底部以上的情況，如圖所示：圖（以上的情況，如圖所示：圖（a）中的全部錨中的全部錨桿都需要驗算，圖（桿都需要驗算，圖（b）中有兩道錨桿需要驗中有兩道錨桿需要驗算，而圖（算，而圖（c）中所有錨桿都深入圍護墻底部中所有錨桿都深入圍護墻底部以下，不需要進行此項驗算。以下，不需要進行此項驗算。 l基本原理可分為極限平衡法和有限元法，基本原理可分為極限平衡法和有限

11、元法，但實用的大多為極限平衡法。極限平衡但實用的大多為極限平衡法。極限平衡法的關(guān)鍵是如何確定破裂面的形狀，有法的關(guān)鍵是如何確定破裂面的形狀，有些方法建立在圓弧滑動的假定基礎(chǔ)上考些方法建立在圓弧滑動的假定基礎(chǔ)上考慮土釘?shù)目沽?，其安全系?shù)的計算公式慮土釘?shù)目沽Γ浒踩禂?shù)的計算公式和邊坡穩(wěn)定的計算公式類似，只是加上和邊坡穩(wěn)定的計算公式類似，只是加上土釘力的作用。土釘力的作用。FMMcbq bwTq bwsiiiiiiiiiiiiii抗滑滑動coscostancossin 式中式中 Ti某位置土釘?shù)睦Γ荒澄恢猛玲數(shù)睦Γ?土釘軸線與土釘相交滑動面處土釘軸線與土釘相交滑動面處切線間的夾角。切線間的夾

12、角。l深圳地區(qū)建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)范深圳地區(qū)建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)范給出的驗算整體穩(wěn)定性公式中還考慮了給出的驗算整體穩(wěn)定性公式中還考慮了由于土釘?shù)妮S向力在破裂面上增加的摩由于土釘?shù)妮S向力在破裂面上增加的摩阻力，與前面的公式阻力，與前面的公式 相比，在抗滑力矩相比，在抗滑力矩中增加了這項摩阻力，考慮到對破裂面中增加了這項摩阻力，考慮到對破裂面的正壓力不能全部發(fā)揮，故乘以經(jīng)驗系的正壓力不能全部發(fā)揮，故乘以經(jīng)驗系數(shù)數(shù) 。 FMMcbq bwTTtgq bwsiiiiiiiiiiiiiiiii抗滑滑動coscostancossinsin l四個土釘墻四個土釘墻工程破裂面工程破裂面的實測數(shù)據(jù)，的實測數(shù)據(jù)，

13、并與按對數(shù)并與按對數(shù)螺旋線破裂螺旋線破裂面假定的計面假定的計算結(jié)果進行算結(jié)果進行了比較。了比較。 四個土釘墻破裂面實測資料 b/H 工程編號 坡高 H（m） 坡角 （） 破裂面與坡頂交點至坡腳處垂直線的距離b(m) 實測值 計算值 YS-1 5.33 87 1.54 0.29 0.33 JL-2 10.20 80 3.05 0.30 0.28 GY-1 8.20 78 2.58 0.31 0.27 TE-2 4.50 87 1.20 0.27 0.32 l針對土釘墻的極限平衡分析提出了考慮針對土釘墻的極限平衡分析提出了考慮土釘拉力的修正條分法，該法同時考慮土釘拉力的修正條分法，該法同時考慮滑動

14、土條的徑向平衡條件和切向平衡條滑動土條的徑向平衡條件和切向平衡條件，在抗滑力矩中計入土釘?shù)睦颓屑诳够刂杏嬋胪玲數(shù)睦颓辛?，得到安全系?shù)的表達(dá)式。力，得到安全系數(shù)的表達(dá)式。 FMMcbq bwTStgq bwsiiiiiiiiihiiiiiii抗滑滑動coscostansincossin 式中 Ti土釘拉力，取下列兩個強度條件中的小值，kN： 按土釘拔出強度條件 TDLa 按土釘拉斷強度條件 Tdfy24 Sh土釘水平間距，m； l驗算圍護結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性的前提是需要確知驗算圍護結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定性的前提是需要確知圍護結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)點位置，在工程設(shè)計時為了簡化圍護結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)點位置，在工程設(shè)計時

15、為了簡化的目的通常假定圍護結(jié)構(gòu)繞其前趾轉(zhuǎn)動，得到的目的通常假定圍護結(jié)構(gòu)繞其前趾轉(zhuǎn)動，得到相應(yīng)的計算公式。相應(yīng)的計算公式。l這對于土層地質(zhì)條件比較好的情況下基本上是這對于土層地質(zhì)條件比較好的情況下基本上是合理的、適用的，但對于相反的情況（如在軟合理的、適用的，但對于相反的情況（如在軟弱土地質(zhì)條件下）有可能會得出：圍護結(jié)構(gòu)的弱土地質(zhì)條件下）有可能會得出：圍護結(jié)構(gòu)的插入比（插入比（D/H）越大、計算得到的安全系數(shù)越越大、計算得到的安全系數(shù)越低的結(jié)論，顯然這是不符合常規(guī)的經(jīng)驗判斷，低的結(jié)論，顯然這是不符合常規(guī)的經(jīng)驗判斷，其問題實質(zhì)就在于轉(zhuǎn)點位置選擇的正確與否。其問題實質(zhì)就在于轉(zhuǎn)點位置選擇的正確與否。

16、KF lW BF lQP Pa a02 l擋墻傾覆失穩(wěn)可能有三種情況。第一種擋墻傾覆失穩(wěn)可能有三種情況。第一種是繞前趾轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)鼗軋杂睬揖哂凶闶抢@前趾轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)鼗軋杂睬揖哂凶銐虻目够r可能出現(xiàn)這種情況；第二夠的抗滑力時可能出現(xiàn)這種情況；第二種是繞后踵轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)鼗苘浨揖哂懈叻N是繞后踵轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)鼗苘浨揖哂懈邏嚎s性時可能出現(xiàn)這種情況；第三種情壓縮性時可能出現(xiàn)這種情況；第三種情況是繞墻底某一點轉(zhuǎn)動，而且轉(zhuǎn)動中心況是繞墻底某一點轉(zhuǎn)動，而且轉(zhuǎn)動中心可能逐漸朝墻背方向移動，最終造成傾可能逐漸朝墻背方向移動，最終造成傾覆破壞。覆破壞。 l根據(jù)對上述第三種情況的分析，通過墻底中部的根據(jù)對上述第三種情況

17、的分析，通過墻底中部的轉(zhuǎn)動點作一垂線將擋墻分為兩個部分，如圖所示，轉(zhuǎn)動點作一垂線將擋墻分為兩個部分，如圖所示，左邊的部分形成傾覆力矩，右邊的部分形成穩(wěn)定左邊的部分形成傾覆力矩，右邊的部分形成穩(wěn)定力矩，同時由于轉(zhuǎn)動點左邊擋墻底部的下壓，在力矩，同時由于轉(zhuǎn)動點左邊擋墻底部的下壓，在擋墻底面必然作用著形成穩(wěn)定力矩的反力，反力擋墻底面必然作用著形成穩(wěn)定力矩的反力，反力的最大值是地基的極限承載力。的最大值是地基的極限承載力。 l式中式中 W1、W2分別為轉(zhuǎn)動中心點垂線分別為轉(zhuǎn)動中心點垂線兩邊的擋墻重兩邊的擋墻重, W1+W2=W0，kN；l l1、l2分別為分別為W1和和W2對轉(zhuǎn)動中心的對轉(zhuǎn)動中心的力臂

18、力臂, l1+l2=B，m；l B0轉(zhuǎn)動中心至墻前趾的距離，轉(zhuǎn)動中心至墻前趾的距離，m；l pu 由抗剪強度指標(biāo)計算的地基由抗剪強度指標(biāo)計算的地基極限承載力，極限承載力，kPa。1122231lWdElWlEapKappu l式中式中f 為圍護結(jié)構(gòu)底部的摩阻力，由于摩為圍護結(jié)構(gòu)底部的摩阻力，由于摩擦系數(shù)的取值與圍護結(jié)構(gòu)的材料及土的擦系數(shù)的取值與圍護結(jié)構(gòu)的材料及土的工程性質(zhì)直接有關(guān)，因此設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)工程性質(zhì)直接有關(guān)，因此設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程實際選取合理的值。結(jié)合工程實際選取合理的值。KFfFHPa 上海市標(biāo)準(zhǔn)基坑工程設(shè)計規(guī)程規(guī)定 f 由公式（26-7a）計算 fBcW tg000 式中 c0和0

19、是圍護結(jié)構(gòu)底部所在土層的抗剪強度指標(biāo)。 l深圳地區(qū)建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)范深圳地區(qū)建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)范和武漢地區(qū)深基坑工程技術(shù)指南給和武漢地區(qū)深基坑工程技術(shù)指南給出了如下幾種土類的摩擦系數(shù)經(jīng)驗值：出了如下幾種土類的摩擦系數(shù)經(jīng)驗值：l淤泥質(zhì)土：淤泥質(zhì)土： = 0.200.25l粘性土：粘性土： = 0.250.40l砂砂 土：土： = 0.400.50l巖巖 石：石： = 0.500.70l在土釘墻不發(fā)生整體失穩(wěn)的條件下，尚需驗算在土釘墻不發(fā)生整體失穩(wěn)的條件下，尚需驗算土釘墻向坑內(nèi)的傾覆破壞，即淺層破壞。提出土釘墻向坑內(nèi)的傾覆破壞，即淺層破壞。提出了土釘墻內(nèi)部失穩(wěn)極限平衡分析方法，認(rèn)為支了土釘墻

20、內(nèi)部失穩(wěn)極限平衡分析方法，認(rèn)為支護面層上部位移大，土釘墻發(fā)生近似繞墻趾轉(zhuǎn)護面層上部位移大，土釘墻發(fā)生近似繞墻趾轉(zhuǎn)動的位移。當(dāng)達(dá)到臨界開挖深度時，土體強度動的位移。當(dāng)達(dá)到臨界開挖深度時，土體強度已全部發(fā)揮出來，很大部分荷載由土已全部發(fā)揮出來，很大部分荷載由土-土釘界面土釘界面轉(zhuǎn)移至土釘體上，若此時土釘破壞或被拔出，轉(zhuǎn)移至土釘體上，若此時土釘破壞或被拔出，土釘墻主動區(qū)將繞墻趾向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動而失穩(wěn)，屬土釘墻主動區(qū)將繞墻趾向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動而失穩(wěn)，屬淺層破壞。淺層破壞。 l抗隆起穩(wěn)定性的驗算是基坑設(shè)計的一個抗隆起穩(wěn)定性的驗算是基坑設(shè)計的一個主要內(nèi)容，如果坑底發(fā)生過大的隆起，主要內(nèi)容，如果坑底發(fā)生過大的隆起，將會導(dǎo)

21、致墻后地面下沉，影響環(huán)境安全。將會導(dǎo)致墻后地面下沉，影響環(huán)境安全。但抗隆起穩(wěn)定性驗算的方法很多，基本但抗隆起穩(wěn)定性驗算的方法很多，基本假定和思路不完全一樣，計算的結(jié)果也假定和思路不完全一樣，計算的結(jié)果也就相差比較大。一般常用的方法，如地就相差比較大。一般常用的方法，如地基承載力驗算、踢腳穩(wěn)定性驗算、剪力基承載力驗算、踢腳穩(wěn)定性驗算、剪力平衡驗算等。平衡驗算等。KDNcNHDqSqc121 式中 H基坑的開挖深度，m； D圍護結(jié)構(gòu)的插入深度；m； 1圍護結(jié)構(gòu)深度范圍內(nèi)（即 H+D）土體的加權(quán)重度， kN/m3； 2圍護結(jié)構(gòu)插入深度范圍內(nèi)土體的加權(quán)重度， kN/m3； q地面超載，kPa； c，

22、滑移線范圍內(nèi)土體剪切強度指標(biāo)的加權(quán)值， kPa； l踢腳穩(wěn)定性是一種形象的名稱，描述圍踢腳穩(wěn)定性是一種形象的名稱，描述圍護結(jié)構(gòu)繞最下一道支撐轉(zhuǎn)動，墻頂向墻護結(jié)構(gòu)繞最下一道支撐轉(zhuǎn)動，墻頂向墻后方傾倒，墻的下端向坑內(nèi)朝上翻起，后方傾倒，墻的下端向坑內(nèi)朝上翻起，使坑底隆起的破壞，如圖所示。有些地使坑底隆起的破壞，如圖所示。有些地方稱為抗傾覆穩(wěn)定驗算，其實這個名稱方稱為抗傾覆穩(wěn)定驗算，其實這個名稱并不合適，與約定俗成的叫法矛盾，一并不合適，與約定俗成的叫法矛盾，一般將擋墻向坑內(nèi)移動稱為前傾，向坑外般將擋墻向坑內(nèi)移動稱為前傾，向坑外移動稱為后仰。從驗算的實質(zhì)來看，稱移動稱為后仰。從驗算的實質(zhì)來看，稱為抗

23、隆起的土壓力平衡驗算比較合適。為抗隆起的土壓力平衡驗算比較合適。 l該法要求驗算最下道支撐面以下主、被該法要求驗算最下道支撐面以下主、被動土壓力繞點即最下道支撐的力矩平衡動土壓力繞點即最下道支撐的力矩平衡問題，安全系數(shù)定義為：問題，安全系數(shù)定義為：KF lF lSP Pa a2 l假定在土體假定在土體1-2-3-4區(qū)域內(nèi)的自重及區(qū)域內(nèi)的自重及超載作用下，其超載作用下，其下的軟土地基將下的軟土地基將沿圓柱面沿圓柱面4-5-6發(fā)發(fā)生剪切破壞而產(chǎn)生剪切破壞而產(chǎn)生滑動，此時轉(zhuǎn)生滑動，此時轉(zhuǎn)動力矩為：動力矩為： l滑動力矩：滑動力矩：MHq DS22 l而抗滑力矩則以滑動面而抗滑力矩則以滑動面3-4-5

24、-6上地基土上地基土的剪切強度對的剪切強度對0 點取矩，為：點取矩，為：MDDdDdHR65443 KMMSRS3 安全系數(shù)為：安全系數(shù)為：l原則上原則上 值宜根據(jù)場地條件通過采用合理值宜根據(jù)場地條件通過采用合理的土工試驗進行確定，但是，由于滑動面的土工試驗進行確定，但是，由于滑動面上各點的應(yīng)力狀態(tài)及排水條件等各不相同上各點的應(yīng)力狀態(tài)及排水條件等各不相同且加之試驗條件、經(jīng)費等的局限，完全依且加之試驗條件、經(jīng)費等的局限，完全依賴試驗在多數(shù)情況下是不現(xiàn)實的，因此，賴試驗在多數(shù)情況下是不現(xiàn)實的，因此，實用上設(shè)計人員又不得不尋求簡化方法。實用上設(shè)計人員又不得不尋求簡化方法。在關(guān)于在關(guān)于 的取值方法大致

25、經(jīng)歷了兩個階段：的取值方法大致經(jīng)歷了兩個階段： l起初，對于均質(zhì)土假定滑動面上各點的起初，對于均質(zhì)土假定滑動面上各點的 相等：相等：l把把 定義為：地基土的不排水剪切強度或定義為：地基土的不排水剪切強度或在飽和軟土中取在飽和軟土中取 c c。 l顯然，若按照地基土的不排水剪切強度顯然，若按照地基土的不排水剪切強度或在飽和軟土中取或在飽和軟土中取 c c進行驗算，在軟進行驗算，在軟弱土地區(qū)很難達(dá)到驗算要求，而這樣的弱土地區(qū)很難達(dá)到驗算要求，而這樣的驗算結(jié)果往往也不符合實際的經(jīng)驗判斷。驗算結(jié)果往往也不符合實際的經(jīng)驗判斷。 MDHDR2 l因此，在因此，在80年代初，根據(jù)上海軟土的實年代初，根據(jù)上海

26、軟土的實際工程性質(zhì)，提出滑動面上土體的剪切際工程性質(zhì)，提出滑動面上土體的剪切強度應(yīng)按強度應(yīng)按 tantan c c計算，其中法向應(yīng)計算，其中法向應(yīng)力的選用原則為：在力的選用原則為：在3-4面上近似取面上近似取 zkzka a，k ka a為主動土壓力系數(shù)；在為主動土壓力系數(shù)；在4-5面上面上法向應(yīng)力法向應(yīng)力 由兩部分組成，即土體自重在由兩部分組成，即土體自重在滑動面法向上的分力加上該處主動土壓滑動面法向上的分力加上該處主動土壓力在滑動面法向上的分力；在力在滑動面法向上的分力；在5-6面上法面上法向應(yīng)力向應(yīng)力 的計算原則與的計算原則與4-5面相同。面相同。 l由此可得抗滑動力矩為：由此可得抗滑動

27、力矩為：3-4 面： 1zq k tgca 4-5 面： 22qDtgqDk tgcffasinsinsinsincos 5-6 面： 332DtgDk tgcasinsincos MDdzDdsDdsR134245356 Mk tgHqH Dq DDtgq DDc HDDRaff 22223221223443 l上海市標(biāo)準(zhǔn)基坑工程設(shè)計規(guī)程將上述地上海市標(biāo)準(zhǔn)基坑工程設(shè)計規(guī)程將上述地基承載力驗算和剪力平衡驗算兩種方法并列基承載力驗算和剪力平衡驗算兩種方法并列為抗隆起驗算的必要內(nèi)容，而將土壓力平衡為抗隆起驗算的必要內(nèi)容，而將土壓力平衡驗算方法作為抗傾覆穩(wěn)定驗算的內(nèi)容，小圓驗算方法作為抗傾覆穩(wěn)定驗算

28、的內(nèi)容，小圓弧的中心設(shè)在第一道支撐處?；〉闹行脑O(shè)在第一道支撐處。l深圳地區(qū)建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)范深圳地區(qū)建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)范只采用地基承載力驗算方法計算抗隆起只采用地基承載力驗算方法計算抗隆起穩(wěn)定性，其驗算公式采用穩(wěn)定性，其驗算公式采用CaguotCaguot公式，公式，適用于砂土，對于粘性土可采用等效內(nèi)適用于砂土，對于粘性土可采用等效內(nèi)摩擦角的辦法處理。摩擦角的辦法處理。l建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范將地基承載建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范將地基承載力驗算和剪力平衡驗算兩種方法并列為力驗算和剪力平衡驗算兩種方法并列為抗隆起驗算的必要內(nèi)容，但小圓弧的中抗隆起驗算的必要內(nèi)容，但小圓弧的中心在基坑底面。后兩本標(biāo)準(zhǔn)

29、都沒有驗算心在基坑底面。后兩本標(biāo)準(zhǔn)都沒有驗算抗踢腳穩(wěn)定性的要求。抗踢腳穩(wěn)定性的要求。l滲透破壞主要表現(xiàn)為管涌、流土（俗稱流砂）和滲透破壞主要表現(xiàn)為管涌、流土（俗稱流砂）和突涌。這三種滲透破壞的機理是不同的，但在一突涌。這三種滲透破壞的機理是不同的，但在一些書籍中，將流土的驗算叫作管涌驗算，混淆了些書籍中，將流土的驗算叫作管涌驗算，混淆了概念。概念。l管涌是指在滲透水流作用下，土中細(xì)粒在粗粒所管涌是指在滲透水流作用下，土中細(xì)粒在粗粒所形成的孔隙通道中被移動，流失，土的孔隙不斷形成的孔隙通道中被移動，流失，土的孔隙不斷擴大，滲流量也隨之加大，最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成擴大，滲流量也隨之加大，最終導(dǎo)致土體內(nèi)

30、形成貫通的滲流通道，土體發(fā)生破壞的現(xiàn)象。而流土貫通的滲流通道，土體發(fā)生破壞的現(xiàn)象。而流土則是指在向上的滲流水流作用下，表層局部范圍則是指在向上的滲流水流作用下，表層局部范圍的土體和土顆粒同時發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象。的土體和土顆粒同時發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象。l流土發(fā)生的條件流土發(fā)生的條件：l管涌是一個漸進破壞的過程，可以發(fā)生管涌是一個漸進破壞的過程，可以發(fā)生在任何方向滲流的逸出處，這時常見混在任何方向滲流的逸出處，這時常見混水流出，或水中帶出細(xì)粒；也可以發(fā)生水流出，或水中帶出細(xì)粒；也可以發(fā)生在土體內(nèi)部。在一定級配的（特別是級在土體內(nèi)部。在一定級配的（特別是級配不連續(xù)的）砂土中常有發(fā)生，其水力配不連續(xù)

31、的）砂土中常有發(fā)生，其水力坡降坡降i=0.10.4，對于不均勻系數(shù)對于不均勻系數(shù)Cu 10的均勻砂土，更多的是發(fā)生流土。的均勻砂土，更多的是發(fā)生流土。iicrw l管涌和流土是兩個不同的概念，發(fā)生的管涌和流土是兩個不同的概念，發(fā)生的土質(zhì)條件和水力條件不同，破壞的現(xiàn)象土質(zhì)條件和水力條件不同，破壞的現(xiàn)象也不相同。有些規(guī)范中規(guī)定驗算的條件也不相同。有些規(guī)范中規(guī)定驗算的條件實際上是驗算流土是否發(fā)生的水力條件，實際上是驗算流土是否發(fā)生的水力條件，而不是管涌發(fā)生的條件。在基坑工程中，而不是管涌發(fā)生的條件。在基坑工程中，有時也會發(fā)生管涌，主要取決于土質(zhì)條有時也會發(fā)生管涌，主要取決于土質(zhì)條件，只要級配條件滿足

32、，在水力坡降較件，只要級配條件滿足，在水力坡降較小的條件下也會產(chǎn)生管涌。小的條件下也會產(chǎn)生管涌。 l要避免基坑發(fā)生流土破壞，需要在滲流要避免基坑發(fā)生流土破壞，需要在滲流出口處保證滿足下式出口處保證滿足下式 l計算水力坡降時，滲流路徑可近似地取計算水力坡降時，滲流路徑可近似地取最短的路徑即緊貼圍護結(jié)構(gòu)位置的路線最短的路徑即緊貼圍護結(jié)構(gòu)位置的路線以求得最大水力坡降值。以求得最大水力坡降值。 iw ihht 2 l抗流土安全系數(shù)抗流土安全系數(shù)l抗?jié)B流穩(wěn)定安全系數(shù)抗?jié)B流穩(wěn)定安全系數(shù)K的取值帶有很大的的取值帶有很大的地區(qū)經(jīng)驗性，如深圳地區(qū)建筑深基坑支地區(qū)經(jīng)驗性，如深圳地區(qū)建筑深基坑支護技術(shù)規(guī)范規(guī)定，對于

33、一、二、三級支護技術(shù)規(guī)范規(guī)定，對于一、二、三級支護工程，分別取護工程，分別取3.00、2.75、2.50；上海市；上海市標(biāo)準(zhǔn)基坑工程設(shè)計規(guī)程規(guī)定，當(dāng)墻底標(biāo)準(zhǔn)基坑工程設(shè)計規(guī)程規(guī)定，當(dāng)墻底土為砂土、砂質(zhì)粉土或有明顯的砂性土夾土為砂土、砂質(zhì)粉土或有明顯的砂性土夾層時取層時取3.0 ，其它土層取，其它土層取2.0。 Kihthww2 l計算圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力主要是為了確定結(jié)構(gòu)截面尺計算圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力主要是為了確定結(jié)構(gòu)截面尺寸和配筋。寸和配筋。l圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計算是一個比較復(fù)雜的問題，圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計算是一個比較復(fù)雜的問題，墻體的內(nèi)力與支錨條件密切相關(guān)，也是與土體墻體的內(nèi)力與支錨條件密切相關(guān)，也是與土體相互作用

34、的結(jié)果，現(xiàn)行的計算方法都作了各種相互作用的結(jié)果，現(xiàn)行的計算方法都作了各種簡化，是近似的解答；簡化，是近似的解答；l工程技術(shù)人員主要依據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的概念，采用工程技術(shù)人員主要依據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的概念，采用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法處理問題，雖然不太嚴(yán)格，但結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法處理問題，雖然不太嚴(yán)格，但由于具備基本的合理性和適于手工運算的特點由于具備基本的合理性和適于手工運算的特點現(xiàn)在仍被廣泛使用?，F(xiàn)在仍被廣泛使用。 l重力式圍護結(jié)構(gòu)的截面尺寸通過穩(wěn)定性重力式圍護結(jié)構(gòu)的截面尺寸通過穩(wěn)定性驗算確定后，尚需對結(jié)構(gòu)體的強度進行驗算確定后，尚需對結(jié)構(gòu)體的強度進行校驗。校驗。 WAqKu0 FAsKa 式中 W0、Fa分別為結(jié)構(gòu)體驗

35、算截面上的自重和側(cè)向土壓力合力，kN ； qu、s分別為結(jié)構(gòu)體的抗壓強度和抗剪強度，kPa ； A所驗算截面的面積，m2 ； K結(jié)構(gòu)體強度安全系數(shù)，一般取 1.50。 qfucu k1312, qqju13 qqlu 015. 式中 qu 水泥土抗壓強度設(shè)計值，kPa ； qj 水泥土抗剪強度設(shè)計值，kPa ； ql 水泥土抗拉強度設(shè)計值，kPa ； fcu,k與樁身水泥土配方相同的室內(nèi)水泥土試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下，90 天齡期的單軸極限抗壓強度平均值，kPa 。 ffcu kcu,.703 ffcu kcu,.2806 l板式圍護結(jié)構(gòu)又稱為板墻式或板樁式圍護板式圍護結(jié)構(gòu)又稱為板墻式或板樁式圍護

36、結(jié)構(gòu)，包括分離式排樁、密排式排樁、板結(jié)構(gòu)，包括分離式排樁、密排式排樁、板樁和地下連續(xù)墻等圍護結(jié)構(gòu)的型式，這些樁和地下連續(xù)墻等圍護結(jié)構(gòu)的型式，這些圍護結(jié)構(gòu)在計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力時其假定和方法圍護結(jié)構(gòu)在計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力時其假定和方法基本上是相同或相似的，可以作為一類問基本上是相同或相似的，可以作為一類問題進行討論。內(nèi)容包括懸臂式、撐錨式兩題進行討論。內(nèi)容包括懸臂式、撐錨式兩大類，從計算方法分可分為極限平衡法、大類，從計算方法分可分為極限平衡法、有限元法兩種，在有限元法中又可分為桿有限元法兩種，在有限元法中又可分為桿件系統(tǒng)有限元法和連續(xù)介質(zhì)有限元法。件系統(tǒng)有限元法和連續(xù)介質(zhì)有限元法。 l極限平衡法假定作用在圍護

37、結(jié)構(gòu)前后墻上極限平衡法假定作用在圍護結(jié)構(gòu)前后墻上的土壓力分布達(dá)到被動土壓力和主動土壓的土壓力分布達(dá)到被動土壓力和主動土壓力，在此基礎(chǔ)上再進行力學(xué)簡化，將超靜力，在此基礎(chǔ)上再進行力學(xué)簡化，將超靜定問題作為靜定問題求解。等值梁法和靜定問題作為靜定問題求解。等值梁法和靜力平衡法等都屬于這一類。力平衡法等都屬于這一類。l極限平衡法在力學(xué)上的缺陷比較明顯，沒極限平衡法在力學(xué)上的缺陷比較明顯，沒有反映施工過程中墻體受力的連續(xù)性，只有反映施工過程中墻體受力的連續(xù)性，只是一種近似，支撐層數(shù)越多、土層越軟、是一種近似，支撐層數(shù)越多、土層越軟、墻體剛度越大，則計算結(jié)果與實際的差別墻體剛度越大，則計算結(jié)果與實際的差

38、別越大。使用極限平衡法時，需要結(jié)合工程越大。使用極限平衡法時，需要結(jié)合工程經(jīng)驗對土壓力和計算結(jié)果進行修正。經(jīng)驗對土壓力和計算結(jié)果進行修正。 極限平衡法中被動土壓力的修正 型式 懸臂結(jié)構(gòu) 單支點法 多支點法 計算 方法 靜力 平衡法 等值梁法 靜力 平衡法 等值梁法 靜力 平衡法 等彎矩法 等反力法 排樁 不修正 不修正 不修正 不修正 不修正 不修正 板樁 1.23.0 0.5 不明確 不明確 不修正 地下墻 不明確 不明確 不明確 不明確 不明確 不修正 求出入土深度或嵌固深度后再乘以 1.11.4 的修正系數(shù)； 求入土深度上安全系數(shù)為 2。 l懸臂式圍護結(jié)構(gòu)是最簡單的一種板式圍護懸臂式圍護

39、結(jié)構(gòu)是最簡單的一種板式圍護結(jié)構(gòu)，其受力特點主要依靠土的嵌固作用結(jié)構(gòu)，其受力特點主要依靠土的嵌固作用保持圍護結(jié)構(gòu)的平衡，由于在土體中插入保持圍護結(jié)構(gòu)的平衡，由于在土體中插入深度不同，圍護結(jié)構(gòu)在土中部分的變形性深度不同，圍護結(jié)構(gòu)在土中部分的變形性質(zhì)也不一樣，從而得出不同的土壓力分布質(zhì)也不一樣，從而得出不同的土壓力分布圖式，求得的結(jié)果也不相同。圖式，求得的結(jié)果也不相同。 l1.如嵌固條件足夠，圍護結(jié)構(gòu)的下端可以如嵌固條件足夠，圍護結(jié)構(gòu)的下端可以保持不移動，在墻的兩側(cè)的土壓力的分保持不移動，在墻的兩側(cè)的土壓力的分布如圖布如圖b所示，相互抵消以后凈土壓力分所示，相互抵消以后凈土壓力分布見圖布見圖c；l2

40、.2.從圍護結(jié)構(gòu)端部的變形和墻的受力平從圍護結(jié)構(gòu)端部的變形和墻的受力平衡來看，墻的端部必然產(chǎn)生向坑外的土衡來看，墻的端部必然產(chǎn)生向坑外的土壓力，其值等于坑外在端部深度處的被壓力，其值等于坑外在端部深度處的被動土壓力和坑內(nèi)該點主動土壓力之差動土壓力和坑內(nèi)該點主動土壓力之差。在圖 26-14 中，各符號的含義分別是：ea1和ep1分別為 d 深度處坑內(nèi)側(cè)主動土壓力強度（按 d 計算）和坑外側(cè)被動土壓力強度（按 h+d 計算）；ea2和ep2分別為圍護結(jié)構(gòu)底端坑內(nèi)側(cè)主動土壓力強度（按 d+t 計算）和坑外側(cè)被動土壓力強度（按 H+d+t 計算）；ea3和ep3分別為圍護結(jié)構(gòu)底端坑外側(cè)主動土壓力強度（

41、按 H+d+t 計算）和坑內(nèi)側(cè)被動土壓力強度（按 d+t 計算）；Fa、Fp1和Fp2分別為坑外側(cè)主動土壓力合力、坑內(nèi)側(cè)被動土壓力合力和坑外側(cè)被動土壓力合力；d為土壓力零點在開挖面下的深度；t1為被土壓力轉(zhuǎn)折點高度；y為主動土壓力Fa到d深度位置的距離。 依據(jù)作用在圍護結(jié)構(gòu)上水平力平衡和各依據(jù)作用在圍護結(jié)構(gòu)上水平力平衡和各水平力對圍護結(jié)構(gòu)底端力矩平衡的條件水平力對圍護結(jié)構(gòu)底端力矩平衡的條件建立聯(lián)立方程，可以求解插入深度。建立聯(lián)立方程，可以求解插入深度。式中 aeeapa1115； aFaa258； aFyaeeaapa35115262； ayF eeFaapaa41125264； akkpa5

42、； ka和kp分別為 Rankine 主、被動土壓力系數(shù)。 ta ta ta ta41322340 Ddt12 . l插入深度插入深度D確定后，自上而下通過計算尋確定后，自上而下通過計算尋找到剪力零點位置（此處彎矩為最大），找到剪力零點位置（此處彎矩為最大），從而可以計算出圍護結(jié)構(gòu)的最大彎矩。從而可以計算出圍護結(jié)構(gòu)的最大彎矩。在強度驗算時，還要考慮到懸臂式圍護在強度驗算時，還要考慮到懸臂式圍護結(jié)構(gòu)變形控制的要求，安全系數(shù)結(jié)構(gòu)變形控制的要求，安全系數(shù)K一般取一般取2.0，即，即 KMWmax l以單撐（錨）支護結(jié)構(gòu)為例，如下圖所以單撐（錨）支護結(jié)構(gòu)為例，如下圖所示，應(yīng)用等值梁計算支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力時

43、，示，應(yīng)用等值梁計算支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力時，需要得知正負(fù)彎矩的轉(zhuǎn)折點位置，由于需要得知正負(fù)彎矩的轉(zhuǎn)折點位置，由于該轉(zhuǎn)折點位置與開挖面下的土壓力強度該轉(zhuǎn)折點位置與開挖面下的土壓力強度零點很接近，故實用上就取開挖面下的零點很接近，故實用上就取開挖面下的土壓力合力強度零點土壓力合力強度零點C來代替正負(fù)彎矩的來代替正負(fù)彎矩的轉(zhuǎn)折點。轉(zhuǎn)折點。 l l等值梁法的原理可由下圖進行說明，圖等值梁法的原理可由下圖進行說明，圖（a）中的中的ad代表一個一端自由、一端固代表一個一端自由、一端固定的荷重梁，圖（定的荷重梁，圖（b）表示該梁的彎矩圖，表示該梁的彎矩圖，在正負(fù)彎矩的轉(zhuǎn)折點處以在正負(fù)彎矩的轉(zhuǎn)折點處以c點表示，若點

44、表示，若將該梁在將該梁在c點截斷并設(shè)置一個自由支點，點截斷并設(shè)置一個自由支點，如圖如圖（c）所示，所示，ac梁上的彎矩將保持不梁上的彎矩將保持不變，此時，變，此時，ac梁即為梁即為ad梁的等值梁。梁的等值梁。 abcl1. 計算圍護結(jié)構(gòu)兩側(cè)主動土壓力和被動計算圍護結(jié)構(gòu)兩側(cè)主動土壓力和被動土壓力疊加以后的凈土壓力分布，求出土壓力疊加以后的凈土壓力分布，求出土壓力零點土壓力零點C；l2. 計算計算C點以上土壓力的合力點以上土壓力的合力Ea；l3.3.計算計算C點以上土壓力合力對點以上土壓力合力對C點的力矩點的力矩Ma，根據(jù)靜定梁的解就可以很容易的計根據(jù)靜定梁的解就可以很容易的計算出反力算出反力RA

45、和和R0；l4.4.計算支撐或錨桿的反力計算支撐或錨桿的反力R RA Al ACMRaA l5.5.計算計算C點的反力點的反力R 0 l6. 墻在土壓力零點以下的插入深度墻在土壓力零點以下的插入深度t0根據(jù)根據(jù)坑內(nèi)側(cè)坑內(nèi)側(cè)t0區(qū)間上凈被動土壓力和區(qū)間上凈被動土壓力和R0對圍護對圍護結(jié)構(gòu)底端結(jié)構(gòu)底端D點的力矩相等的原則進行確定點的力矩相等的原則進行確定RERaa0 tRKKpa006 l1）支撐軸向力按圍護結(jié)構(gòu)沿長度方向分）支撐軸向力按圍護結(jié)構(gòu)沿長度方向分布的水平反力乘以支撐中心距；當(dāng)圍檁布的水平反力乘以支撐中心距；當(dāng)圍檁與支撐斜交時，水平反力取支撐長度方與支撐斜交時，水平反力取支撐長度方向的投

46、影；向的投影；l2）在垂直荷載作用下，支撐的內(nèi)力和變）在垂直荷載作用下，支撐的內(nèi)力和變形可近似按單跨或多跨梁分析，其計算形可近似按單跨或多跨梁分析，其計算跨度取相鄰立柱中心距；跨度取相鄰立柱中心距；l3）立柱的軸向力可取縱橫向支撐的支座反力）立柱的軸向力可取縱橫向支撐的支座反力之和；之和；l4）混凝土圍檁在水平力作用下的內(nèi)力和變形）混凝土圍檁在水平力作用下的內(nèi)力和變形按多跨連續(xù)梁計算，計算跨度取相鄰支撐點按多跨連續(xù)梁計算，計算跨度取相鄰支撐點的中心距；的中心距；l5）鋼圍檁的內(nèi)力和變形宜按簡支梁計算，計）鋼圍檁的內(nèi)力和變形宜按簡支梁計算，計算跨度取相鄰水平支撐的中心距；算跨度取相鄰水平支撐的中

47、心距；l6 6）當(dāng)水平支撐與圍檁斜交時，尚應(yīng)考慮水平）當(dāng)水平支撐與圍檁斜交時，尚應(yīng)考慮水平力在圍檁長度方向產(chǎn)生的軸向力作用。力在圍檁長度方向產(chǎn)生的軸向力作用。 l對于較為復(fù)雜的平面支撐體系，宜按空對于較為復(fù)雜的平面支撐體系，宜按空間桿系模型計算。通常將支撐結(jié)構(gòu)視為間桿系模型計算。通常將支撐結(jié)構(gòu)視為平面框架，從支護結(jié)構(gòu)體系中截離出來，平面框架，從支護結(jié)構(gòu)體系中截離出來，在截離處加上相應(yīng)的圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力，以在截離處加上相應(yīng)的圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力，以及作用在支撐上的其它荷載，用空間桿及作用在支撐上的其它荷載，用空間桿系模型進行分析。為了簡化計算，加在系模型進行分析。為了簡化計算，加在截離處的內(nèi)力只考慮由圍護結(jié)

48、構(gòu)靜力計截離處的內(nèi)力只考慮由圍護結(jié)構(gòu)靜力計算確定的沿圍檁長度方向正交分布的水算確定的沿圍檁長度方向正交分布的水平力，對于其它的內(nèi)力或變形則通過設(shè)平力，對于其它的內(nèi)力或變形則通過設(shè)置約束來代替。計算模型的邊界可按下置約束來代替。計算模型的邊界可按下列原則確定：列原則確定：l1） 在水平支撐與圍檁或立柱交點處，在水平支撐與圍檁或立柱交點處，以及圍檁的轉(zhuǎn)角處分別設(shè)置豎向鉸支座以及圍檁的轉(zhuǎn)角處分別設(shè)置豎向鉸支座或彈簧；或彈簧；l2） 基坑四周與圍檁長度方向正交的水基坑四周與圍檁長度方向正交的水平荷載不是均勻分布或支撐結(jié)構(gòu)布置不平荷載不是均勻分布或支撐結(jié)構(gòu)布置不對稱時，可在適當(dāng)位置上設(shè)置防止模型對稱時，

49、可在適當(dāng)位置上設(shè)置防止模型整體平移或轉(zhuǎn)動的水平約束。整體平移或轉(zhuǎn)動的水平約束。l對環(huán)境的影響主要是基坑的變形，圍護對環(huán)境的影響主要是基坑的變形，圍護結(jié)構(gòu)的水平位移和坑底的隆起變形過大，結(jié)構(gòu)的水平位移和坑底的隆起變形過大，會引發(fā)墻后地面的下陷、相鄰建筑物和會引發(fā)墻后地面的下陷、相鄰建筑物和地下管線的變形或開裂。因此必須估算地下管線的變形或開裂。因此必須估算基坑的變形，將變形控制在允許的范圍基坑的變形，將變形控制在允許的范圍內(nèi)。但圍護結(jié)構(gòu)的變形計算比承載能力內(nèi)。但圍護結(jié)構(gòu)的變形計算比承載能力計算更為復(fù)雜，通常需要作許多簡化假計算更為復(fù)雜，通常需要作許多簡化假定才能求得變形值。定才能求得變形值。l由

50、水泥土攪拌樁、旋噴樁等構(gòu)成的重力式由水泥土攪拌樁、旋噴樁等構(gòu)成的重力式圍護結(jié)構(gòu)，由于其自身剛度較大，因此可圍護結(jié)構(gòu)，由于其自身剛度較大，因此可按剛性體分析變位規(guī)律。按剛性體分析變位規(guī)律。l公式適用于插入深度公式適用于插入深度D D=(0.8=(0.81.2)1.2)H H，圍圍護結(jié)構(gòu)寬度護結(jié)構(gòu)寬度B B=(0.6=(0.61.0)1.0)H H的圍護結(jié)構(gòu)。的圍護結(jié)構(gòu)。l H LDB210 l式中式中 圍護結(jié)構(gòu)頂部水平位移估算值，圍護結(jié)構(gòu)頂部水平位移估算值，cm ；l L 基坑的最大邊長，基坑的最大邊長，m ；l H 基坑開挖深度，基坑開挖深度，m ；l D 圍護結(jié)構(gòu)的插入深度，圍護結(jié)構(gòu)的插入深

51、度，m ；l B 圍護結(jié)構(gòu)的寬度，圍護結(jié)構(gòu)的寬度，m ；l 施工質(zhì)量系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗取施工質(zhì)量系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗取0.81.5，質(zhì)量越好，取值越小。，質(zhì)量越好，取值越小。l懸臂支護樁樁頂位移的計算比重力式攪拌懸臂支護樁樁頂位移的計算比重力式攪拌樁復(fù)雜，由于懸臂支護樁是柔性樁，在外樁復(fù)雜，由于懸臂支護樁是柔性樁，在外力作用下樁身產(chǎn)生變形，樁和土體之間的力作用下樁身產(chǎn)生變形，樁和土體之間的接觸應(yīng)力隨樁身的變形而變化。接觸應(yīng)力隨樁身的變形而變化。 l將坑底以上部分的樁身看作一根在坑底處將坑底以上部分的樁身看作一根在坑底處嵌固的懸臂梁，在坑外水土壓力作用下產(chǎn)嵌固的懸臂梁，在坑外水土壓力作用下產(chǎn)生撓曲，其值可

52、以求得；插入坑底以下部生撓曲，其值可以求得；插入坑底以下部分的樁身可以用承受水平荷載樁的分的樁身可以用承受水平荷載樁的m法計法計算。算。 l（a a）所示的沉陷發(fā)生在圍護結(jié)構(gòu)的端部產(chǎn)生向所示的沉陷發(fā)生在圍護結(jié)構(gòu)的端部產(chǎn)生向基坑內(nèi)的移動，由此引起的地面沉陷比較大，基坑內(nèi)的移動，由此引起的地面沉陷比較大，但最大值的位置靠近圍護結(jié)構(gòu)，主要的變形區(qū)但最大值的位置靠近圍護結(jié)構(gòu)，主要的變形區(qū)分布在基坑附近，對于這種情況的地表沉降可分布在基坑附近，對于這種情況的地表沉降可采用下式計算采用下式計算l式中式中 為地表沉降量與基坑開挖深度的比值為地表沉降量與基坑開挖深度的比值（%），具體數(shù)值可從圖中查得；），具體

53、數(shù)值可從圖中查得； 為考慮圍為考慮圍護結(jié)構(gòu)剛度及施工工藝的修正系數(shù)，地下連續(xù)護結(jié)構(gòu)剛度及施工工藝的修正系數(shù)，地下連續(xù)墻墻 =0.3，柱列式圍護結(jié)構(gòu)，柱列式圍護結(jié)構(gòu) =0.7，板樁墻，板樁墻 =1.0；為基坑開挖深度；為基坑開挖深度(m)。從圖可以求得沉陷從圖可以求得沉陷分布的范圍和沉陷量。分布的范圍和沉陷量。 10H l（b b）所示的圍護結(jié)構(gòu)的端部基本沒有產(chǎn)生位所示的圍護結(jié)構(gòu)的端部基本沒有產(chǎn)生位移，理論上，地表土體沉陷與圍護結(jié)構(gòu)的側(cè)向移，理論上，地表土體沉陷與圍護結(jié)構(gòu)的側(cè)向水平變形及坑底隆起有直接聯(lián)系，由于圍護結(jié)水平變形及坑底隆起有直接聯(lián)系，由于圍護結(jié)構(gòu)的變形和坑底可能的隆起引起地面的下陷。

54、構(gòu)的變形和坑底可能的隆起引起地面的下陷。 l但由于目前還沒有很好的方法計算坑底隆起的但由于目前還沒有很好的方法計算坑底隆起的影響，只是考慮了圍護結(jié)構(gòu)的側(cè)向水平變形與影響，只是考慮了圍護結(jié)構(gòu)的側(cè)向水平變形與地表土體沉陷的關(guān)系，即通過：地表土體沉陷的關(guān)系，即通過： 在圍護結(jié)構(gòu)在圍護結(jié)構(gòu)側(cè)向水平變形曲線所包絡(luò)的面積與地表沉陷曲側(cè)向水平變形曲線所包絡(luò)的面積與地表沉陷曲線所包絡(luò)的面積之間建立某種對應(yīng)關(guān)系，線所包絡(luò)的面積之間建立某種對應(yīng)關(guān)系， 利利用合理的數(shù)學(xué)模型擬和地表沉陷曲線，從而可用合理的數(shù)學(xué)模型擬和地表沉陷曲線，從而可以近似求解地表的最大沉陷量，其中圍護結(jié)構(gòu)以近似求解地表的最大沉陷量，其中圍護結(jié)構(gòu)

55、側(cè)向水平變形曲線可以通過桿系有限元方法進側(cè)向水平變形曲線可以通過桿系有限元方法進行求解。行求解。 Vmxxxx110exp 估算地表沉陷的指估算地表沉陷的指數(shù)函數(shù)分布數(shù)函數(shù)分布 圍護結(jié)構(gòu)圍護結(jié)構(gòu)側(cè)向水平側(cè)向水平變形曲線變形曲線所包絡(luò)的所包絡(luò)的面積面積Sh與與地表沉陷地表沉陷曲線所包曲線所包絡(luò)的面積絡(luò)的面積Sv相等。相等。 424244124102000200220202xemxxemxm xexeVV mSxVV00 xHD tg0452 Vhh0122 與圍護結(jié)構(gòu)頂部相與圍護結(jié)構(gòu)頂部相鄰的地表沉陷量鄰的地表沉陷量 地表沉陷的影地表沉陷的影響區(qū)間響區(qū)間 l坑底隆起的變形計算包括兩個方面的概念，

56、一是坑底隆起的變形計算包括兩個方面的概念，一是由于基坑開挖卸荷產(chǎn)生的回彈隆起變形，另一種由于基坑開挖卸荷產(chǎn)生的回彈隆起變形，另一種是坑底塑流產(chǎn)生的隆起變形，這是兩種不同的變是坑底塑流產(chǎn)生的隆起變形，這是兩種不同的變形。工程實測的隆起或回彈變形實際上包括了這形。工程實測的隆起或回彈變形實際上包括了這兩部分變形分量，在土質(zhì)比較軟弱的條件下塑流兩部分變形分量，在土質(zhì)比較軟弱的條件下塑流可能是主要的，在土質(zhì)較好的地區(qū)，卸荷回彈可可能是主要的，在土質(zhì)較好的地區(qū)，卸荷回彈可能是主要的變形。對于前一種變形，計算的機理能是主要的變形。對于前一種變形，計算的機理比較清楚，主要是計算指標(biāo)的試驗和確定方法將比較清楚

57、，主要是計算指標(biāo)的試驗和確定方法將會影響計算的結(jié)果；后一種變形很難用解析的方會影響計算的結(jié)果；后一種變形很難用解析的方法計算，采用有限元方法可以計算由于塑流引起法計算，采用有限元方法可以計算由于塑流引起的坑底隆起量。的坑底隆起量。 上海地區(qū)基坑開挖回彈與再壓縮的實測與計算值比較 回彈 再壓縮 工程名稱 開挖深度 m 板樁入土深度 m 開挖 面積 m2 實測 mm 計算 mm 實測 mm 壓縮 mm /H % 四平大樓 5.2 12.0 1151 20 42.1 35 40.5 0.40 康樂大樓 5.5 12.0 1571 34 47.1 41 42.4 0.62 胸科大樓 5.6 12.0

58、1558 45 47.6 45 46.2 0.80 實測回彈變形與開挖深度之比 /H （%） 工程名稱 開挖深度 m 主要土質(zhì) 最大值 最小值 中國醫(yī)院病房樓 5.70 粉質(zhì)粘土 0.24 0.20 長城飯店 8.4011.20 粉質(zhì)粘土與 砂質(zhì)粉土 0.27 0.18 昆侖飯店 10.1011.80 粉質(zhì)粘土 0.30 0.25 前三門 604 工程 4.40 粉質(zhì)粘土 0.17 0.13 西苑飯店 8.7011.50 卵石與粉細(xì)砂 0.09 0.06 l式中式中 坑底隆起變形估算值，坑底隆起變形估算值，cm ；lc、 和和 分別為土的粘聚力（分別為土的粘聚力（kg/cm2）、）、內(nèi)摩擦角（

59、內(nèi)摩擦角（）和容重（）和容重（t/m3）；）；l q 地表超載（地表超載（t/m2）；）；l H和和D 分別為基坑開挖深度和圍護分別為基坑開挖深度和圍護結(jié)構(gòu)的插入深度（結(jié)構(gòu)的插入深度（m）。）。 29170167125530 50 040 54.HDHctg l深基坑工程施工圖設(shè)計是指在基坑總體深基坑工程施工圖設(shè)計是指在基坑總體方案確定以后，根據(jù)總體方案規(guī)定的原方案確定以后，根據(jù)總體方案規(guī)定的原則進行施工圖設(shè)計以供實施。主要包括則進行施工圖設(shè)計以供實施。主要包括確定基坑以及圍護結(jié)構(gòu)各種幾何尺寸、確定基坑以及圍護結(jié)構(gòu)各種幾何尺寸、進行截面強度驗算與配筋、選用合理的進行截面強度驗算與配筋、選用合理

60、的構(gòu)造與節(jié)點處理、形成施工圖紙與文字構(gòu)造與節(jié)點處理、形成施工圖紙與文字說明。說明。 l1.1.基坑邊坡設(shè)計；基坑邊坡設(shè)計；l2.2.土釘墻設(shè)計；土釘墻設(shè)計；l3.3.板式圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括板樁、水泥板式圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括板樁、水泥土圍護結(jié)構(gòu)、排樁式圍護結(jié)構(gòu)、地下連土圍護結(jié)構(gòu)、排樁式圍護結(jié)構(gòu)、地下連續(xù)墻和拱圈式圍護結(jié)構(gòu)；續(xù)墻和拱圈式圍護結(jié)構(gòu)；l4.4.內(nèi)支撐體系設(shè)計；內(nèi)支撐體系設(shè)計；l5.5.錨桿體系設(shè)計。錨桿體系設(shè)計。 l對于適宜于放坡的基坑，其坡度可參對于適宜于放坡的基坑，其坡度可參考同類土的穩(wěn)定坡度確定；對于土質(zhì)比考同類土的穩(wěn)定坡度確定；對于土質(zhì)比較均勻的基坑邊坡，也可按下表的要求較均勻的