深基坑工程穩(wěn)定性分析

1第三章章基基坑工工程穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析主要要內內容容一、基基坑工工程常常見失失穩(wěn)模模式分分析二、整整體滑滑動穩(wěn)穩(wěn)定性性驗算算三、嵌嵌固深深度穩(wěn)穩(wěn)定性性驗算算四、坑坑底土土抗隆隆起穩(wěn)穩(wěn)定性性驗算算五、基基坑滲滲流穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析23基坑工工程常常見失失穩(wěn)模模式分分析基坑工工程穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析的主主要內內容第一節(jié)節(jié)基基坑坑工程程常見見失穩(wěn)穩(wěn)模式式分析析一、基基坑工工程常常見失失穩(wěn)模模式分分析兩類失失穩(wěn)形形式（1）開挖挖坡度度過陡陡、土土釘長長度不不夠、、樁（（墻））入土深深度偏偏淺，無法法給土土體提提供足足夠的的阻力力，導導致整整體失失穩(wěn)破破壞。。（2）支護護結構強強度不不夠，在土土壓力力作用用下發(fā)發(fā)生破破壞，，進一一步導導致土土體的的破壞壞。誘因因降雨或或水的的滲入入基坑周周邊堆堆載振動動4各類支支護結結構的的失穩(wěn)穩(wěn)破壞壞模式式（1）剛性性擋土土墻基基坑嵌固深深度不不夠超載載土層強強度低低（整體體滑移移破壞壞）1.土體破破壞（（強度、、滲流流、變變形）傾覆破破壞擋土墻墻滑移移破壞壞整體滑滑移破破壞5各類支支護結結構的的失穩(wěn)穩(wěn)破壞壞模式式（2）內支支撐基基坑超載載土軟涌砂砂土層強強度低低隆起破破壞1.土體破破壞（（強度、、滲流流、變變形）（坑底底土隆隆起））6承壓水水突涌破破壞管涌破破壞降水設設計不不合理理或設設備失失效失穩(wěn)破破壞分區(qū)開開挖，，放坡坡過陡陡（超超大基基坑））（2）內支支撐基基坑7（3）拉錨錨基坑坑嵌固深深度不不夠或超挖挖錨桿長長度不不夠失穩(wěn)破破壞整體失失穩(wěn)破破壞82.圍護結結構破破壞（1）圍護護墻（（樁））破壞壞剪切破破壞彎曲破破壞（2）內撐撐或拉拉錨破破壞（3）墻（（樁））后體體變形形過大大導致致支護護結構構破壞壞壓曲破破壞剪切破破壞壓曲破破壞壓曲破破壞拉錨失失效9排樁支支護基基坑失失穩(wěn)破破壞10二、基基坑工工程穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析的主主要內內容穩(wěn)定性性破壞壞計算算項目目：重力式式支護護結構（水泥泥土墻墻、雙雙排樁樁）傾覆滑移土體整整體滑滑動失失穩(wěn)坑底隆隆起滲透非重力力式支支護結結構（懸臂臂支擋擋、錨錨拉、、內撐撐結構構等））墻后土土體整整體滑滑動失失穩(wěn)嵌固穩(wěn)穩(wěn)定性性（傾傾覆））坑底隆隆起滲透傾覆穩(wěn)穩(wěn)定性性驗算算又稱稱為嵌嵌固穩(wěn)穩(wěn)定性性驗算算或踢踢腳穩(wěn)穩(wěn)定性性驗算算1112無圍護護結構構的基基坑穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析有圍護護結構構的基基坑穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析第二節(jié)節(jié)整整體體滑動動穩(wěn)定定性驗驗算砂性土土土坡坡穩(wěn)定定性分分析一、無無圍護護結構構基坑坑穩(wěn)定定性分分析13當α=ββ時，安安全系系數最最小，，則工程中中一般般要求求K≥1.25~1.3014黏性土土土坡坡穩(wěn)定定性分分析1.瑞典圓圓弧滑滑動整整體穩(wěn)穩(wěn)定分分析穩(wěn)定安安全系系數：：滑動動面上上平均均抗剪強強度與平均均剪應力力之比也可定定義為為：滑滑動面面上最最大抗抗滑力力矩與滑動動力矩矩之比比。對O點力矩矩平衡衡：15對于外形復復雜、、>0的的粘性性土土坡，，土體體分層層情況況時，，要確定定滑動動土體體的重重量及及其重重心位位置比比較困困難，，而且且抗剪剪強度度的分分布不不同，，一般采采用基基于極極限平平衡原原理的的條分分法分分析。。2.土坡穩(wěn)穩(wěn)定分分析條條分法法極限平平衡分分析的的條分分法：：滑動土土體分分為若若干垂垂直土土條各土條對滑弧圓心的抗滑力矩和滑動力矩土坡穩(wěn)定安全系數abcdiβiOCRABH16對于均均質土土坡，，其最最危險險滑動動面通通過坡坡腳最危險險滑動動面圓圓心的的確定定（費倫倫紐斯斯近似似法））β1β2ROβBA=0>0需多次次試算算OBβ1β2βAHE2H4.5H圓心位置由β1，β2（查表得到)確定171819底面法法向靜靜力平平衡:土條底底面孔孔隙水水應力力已知知時，，可用用有效效應力力法進進行計計算：：20二、有有圍護護結構構基坑坑穩(wěn)定定性分分析21圓弧滑滑動整整體穩(wěn)穩(wěn)定性性系數數Ks：對于于一級級、二二級和和三級級基坑坑分別別不小小于1.35、1.30和1.252223當驗算算結果果不能能滿足足整體體穩(wěn)定定性要要求時時，可可以采采取以以下兩兩種方方法：：一是增增加支支護結結構的的嵌固深深度和墻體厚厚度;二是改改變支支護結結構類類型，，如采采取加內支支撐的方式式。2425懸臂支支護結結構的的嵌固固穩(wěn)定定性驗驗算單層錨錨桿和和單層層支撐撐嵌固固穩(wěn)定定性驗驗算第三節(jié)節(jié)嵌嵌固固深度度穩(wěn)定定性驗驗算（（抗傾傾覆））一、懸懸臂支支護結結構的的嵌固固穩(wěn)定定性驗驗算2627二、單單層錨錨桿和和單層層支撐撐支擋擋結構構嵌固固穩(wěn)定定性驗驗算2829根據《建筑基基坑支支護技技術規(guī)規(guī)程》（2012）：擋土結結構的的嵌固固深度度要滿滿足：：整體體穩(wěn)定定性驗驗算、、嵌固固深度度驗算算和抗抗隆起起驗算算；對于懸懸臂式式結構構，尚尚不應應小于于0.8h；對單單點支支撐式式結構構，尚尚不應應小于于0.3h；對于于多點點支撐撐式結結構，，尚不不應小小于0.2h。30例題題【例】】某二級級基坑坑開挖挖深度度為10m，采用用懸臂臂式支支護結結構，，土層層為黏黏性土土，c=20kPa，φ=30°°，γ=18kN/m3，試計計算支支護結結構的的嵌固固深度度。313233例題題【例】】某一級級基坑坑開挖挖深度度為8m，采用用排樁樁加一一水平平支撐撐支護護結構構，內內支撐撐位于于地面面下3m處，支支護樁樁入土土深度度ld=7m，土層層為黏黏性土土，c=12kPa，φ=15°°，γ=19.3kN/m3，無地地面施施工荷荷載，，樁長長范圍圍內無無地下下水，，試計計算該該基坑坑的嵌嵌固穩(wěn)穩(wěn)定性性（踢踢腳穩(wěn)穩(wěn)定性性）。。348m7m3m內撐計算主主動、、被動動土壓壓力系系數主動土土壓力力為0點距地地面距距離內撐點點處的的主動動土壓壓力為為：主動土壓力力的合力為為：35樁端處的主主動土壓力力為：主動土壓力力的合力距距內撐點的的距離為：：基坑底面處處的被動土土壓力為：：被動土壓力力的合力為為：36樁端處的被被動土壓力力為：被動土壓力力的合力距距內撐點的的距離為：：嵌固穩(wěn)定安安全系數為為：37錨拉式或支支撐式支擋擋結構抗隆隆起穩(wěn)定性性驗算支護結構底底面以下有有軟弱下臥臥層是抗隆隆起穩(wěn)定性性驗算第四節(jié)坑坑底土抗抗隆起穩(wěn)定定性驗算一、錨拉式式或支撐式式支擋結構構抗隆起穩(wěn)穩(wěn)定性驗算算《建筑基坑支支護技術規(guī)規(guī)程-2012》推薦的Prandtli的地基承載載力公式3839一、錨拉式式或支撐式式支擋結構構抗隆起穩(wěn)穩(wěn)定性驗算算當坑底以下下為軟土時時，以最下下層支點為為轉動軸心心的圓弧滑滑動模式按按下列公式驗驗算抗隆起起穩(wěn)定性：：40二、支護結結構底面以以下有軟弱弱下臥層是是抗隆起穩(wěn)穩(wěn)定性驗算算當擋土構件件底面以下下有軟弱下下臥層時，，抗隆起穩(wěn)穩(wěn)定性驗算算的部分應應包括軟弱弱下臥層，，采用Prandtli地基承載力力法驗算，，γm1,γm2應取軟弱下下臥層頂面面以上土的的重度，ld應用D替代。D為坑底至下下臥層頂面面的土層厚厚度。懸臂式支擋擋結構可不不進行抗隆隆起穩(wěn)定性性驗算。41《建筑地基基基礎規(guī)范2002》》中的驗算方方法42當驗算結果果不能滿足足抗隆起穩(wěn)穩(wěn)定要求時時，可以采采取以下兩兩種方法：：一是增加支支護結構的的嵌固深度和墻體厚度；二是改變基基坑底部土土體的工程程性質，如如采取地基處理的方法使基基坑內土體體的抗剪強強度增大。。43例題題【例】某飽和黏土土層中開挖挖條形基礎礎，擬采用用8m長的板狀支支護，地下下水位已降降至板狀底底部，坑側側地面荷載載q=10kPa，土層性質質c=5kPa，φ=15°°，γ=19kN/m3，按《建筑基坑支支護技術規(guī)規(guī)程2012》》，為滿足基基底抗隆起起穩(wěn)定性的的要求，此此基坑的最最大開挖深深度不能超超過多少？？（按一級級基坑計算算）44設基坑的開開挖深度為為h：45解：解得：4647解：48抗突涌穩(wěn)定定性驗算抗流土穩(wěn)定定性驗算抗管涌穩(wěn)定定性驗算第五節(jié)基基坑坑滲流穩(wěn)定定性分析基坑底部滲滲流穩(wěn)定性性分析破壞形式：：坑底土體突突涌破壞：坑底以下存存在承壓含含水層時，，隔水層厚厚度不足將將無法抵抗抗含水層水水壓力，導導致坑底土土體突涌。。流砂或流土土破壞：砂土等透水水性地層中中，受基坑坑內外水頭頭差作用,水力梯度超超過臨界梯梯度時,出現(xiàn)流砂或或流土。49一、抗突涌涌穩(wěn)定性驗驗算坑底以下有有水頭高于于坑底的承承壓含水層層，且未用用截水帷幕幕隔斷其基基坑內外的的水頭聯(lián)系系時，承壓壓水作用下下的坑底底突涌穩(wěn)定定性驗算如如下：5051二、抗流土土穩(wěn)定性驗驗算懸掛式截水水帷幕底端端位于碎石石土、砂土土或粉土含含水層時，，對均質含含水層，地地下水滲流流的流土土穩(wěn)定性驗驗算如下：：5253三、抗管涌涌穩(wěn)定性驗驗算54當驗算結果果不能滿足足土體抗?jié)B滲穩(wěn)定要求求時，可以以采取以下下兩種方法法：一是做截水帷幕，截斷含水水層，同時時將帷幕內內的承壓水水降