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(nèi)內(nèi)容容一、基基坑工工程常常見(jiàn)失失穩(wěn)模模式分分析二、整整體滑滑動(dòng)穩(wěn)穩(wěn)定性性驗(yàn)算算三、嵌嵌固深深度穩(wěn)穩(wěn)定性性驗(yàn)算算四、坑坑底土土抗隆隆起穩(wěn)穩(wěn)定性性驗(yàn)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(jiàn)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(nèi)內(nèi)容第一節(jié)節(jié)基基坑坑工程程常見(jiàn)見(jiàn)失穩(wěn)穩(wěn)模式式分析析一、基基坑工工程常常見(jiàn)失失穩(wěn)模模式分分析兩類(lèi)失失穩(wěn)形形式（1）開(kāi)挖挖坡度度過(guò)陡陡、土土釘長(zhǎng)長(zhǎng)度不不夠、、樁（（墻））入土深深度偏偏淺，無(wú)法法給土土體提提供足足夠的的阻力力，導(dǎo)導(dǎo)致整整體失失穩(wěn)破破壞。。（2）支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)強(qiáng)度不不夠，在土土壓力力作用用下發(fā)發(fā)生破破壞，，進(jìn)一一步導(dǎo)導(dǎo)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(dòng)動(dòng)4各類(lèi)支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)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(qiáng)強(qiáng)度低低（整體體滑移移破壞壞）1.土體破破壞（（強(qiáng)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(lèi)支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的的失穩(wěn)穩(wěn)破壞壞模式式（2）內(nèi)支支撐基基坑超載載土軟涌砂砂土層強(qiáng)強(qiáng)度低低隆起破破壞1.土體破破壞（（強(qiáng)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(shè)設(shè)計(jì)不不合理理或設(shè)設(shè)備失失效失穩(wěn)破破壞分區(qū)開(kāi)開(kāi)挖，，放坡坡過(guò)陡陡（超超大基基坑））（2）內(nèi)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(zhǎng)長(zhǎng)度不不夠失穩(wěn)破破壞整體失失穩(wěn)破破壞82.圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)破破壞（1）圍護(hù)護(hù)墻（（樁））破壞壞剪切破破壞彎曲破破壞（2）內(nèi)撐撐或拉拉錨破破壞（3）墻（（樁））后體體變形形過(guò)大大導(dǎo)致致支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)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(hù)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(nèi)內(nèi)容穩(wěn)定性性破壞壞計(jì)算算項(xiàng)目目：重力式式支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)（水泥泥土墻墻、雙雙排樁樁）傾覆滑移土體整整體滑滑動(dòng)失失穩(wěn)坑底隆隆起滲透非重力力式支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)（懸臂臂支擋擋、錨錨拉、、內(nèi)撐撐結(jié)構(gòu)構(gòu)等））墻后土土體整整體滑滑動(dòng)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(yàn)算算又稱(chēng)稱(chēng)為嵌嵌固穩(wěn)穩(wěn)定性性驗(yàn)算算或踢踢腳穩(wěn)穩(wěn)定性性驗(yàn)算算1112無(wú)圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的基基坑穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析有圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)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(dòng)動(dòng)穩(wěn)定定性驗(yàn)驗(yàn)算砂性土土土坡坡穩(wěn)定定性分分析一、無(wú)無(wú)圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)基坑坑穩(wěn)定定性分分析13當(dāng)α=ββ時(shí)，安安全系系數(shù)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(dòng)整整體穩(wěn)穩(wěn)定分分析穩(wěn)定安安全系系數(shù)：：滑動(dòng)動(dòng)面上上平均均抗剪強(qiáng)強(qiáng)度與平均均剪應(yīng)力力之比也可定定義為為：滑滑動(dòng)面面上最最大抗抗滑力力矩與滑動(dòng)動(dòng)力矩矩之比比。對(duì)O點(diǎn)力矩矩平衡衡：15對(duì)于外形復(fù)復(fù)雜、、>0的的粘性性土土坡，，土體體分層層情況況時(shí)，，要確定定滑動(dòng)動(dòng)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(qiáng)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(dòng)土土體分分為若若干垂垂直土土條各土條對(duì)滑弧圓心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩土坡穩(wěn)定安全系數(shù)abcdiβiOCRABH16對(duì)于均均質(zhì)土土坡，，其最最危險(xiǎn)險(xiǎn)滑動(dòng)動(dòng)面通通過(guò)坡坡腳最危險(xiǎn)險(xiǎn)滑動(dòng)動(dòng)面圓圓心的的確定定（費(fèi)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(yīng)力力已知知時(shí)，，可用用有效效應(yīng)力力法進(jìn)進(jìn)行計(jì)計(jì)算：：20二、有有圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)基坑坑穩(wěn)定定性分分析21圓弧滑滑動(dòng)整整體穩(wěn)穩(wěn)定性性系數(shù)數(shù)Ks：對(duì)于于一級(jí)級(jí)、二二級(jí)和和三級(jí)級(jí)基坑坑分別別不小小于1.35、1.30和1.252223當(dāng)驗(yàn)算算結(jié)果果不能能滿(mǎn)足足整體體穩(wěn)定定性要要求時(shí)時(shí)，可可以采采取以以下兩兩種方方法：：一是增增加支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的的嵌固深深度和墻體厚厚度;二是改改變支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)類(lèi)類(lèi)型，，如采采取加內(nèi)支支撐的方式式。2425懸臂支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的的嵌固固穩(wěn)定定性驗(yàn)驗(yàn)算單層錨錨桿和和單層層支撐撐嵌固固穩(wěn)定定性驗(yàn)驗(yàn)算第三節(jié)節(jié)嵌嵌固固深度度穩(wěn)定定性驗(yàn)驗(yàn)算（（抗傾傾覆））一、懸懸臂支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的的嵌固固穩(wěn)定定性驗(yàn)驗(yàn)算2627二、單單層錨錨桿和和單層層支撐撐支擋擋結(jié)構(gòu)構(gòu)嵌固固穩(wěn)定定性驗(yàn)驗(yàn)算2829根據(jù)《建筑基基坑支支護(hù)技技術(shù)規(guī)規(guī)程》（2012）：擋土結(jié)結(jié)構(gòu)的的嵌固固深度度要滿(mǎn)滿(mǎn)足：：整體體穩(wěn)定定性驗(yàn)驗(yàn)算、、嵌固固深度度驗(yàn)算算和抗抗隆起起驗(yàn)算算；對(duì)于懸懸臂式式結(jié)構(gòu)構(gòu)，尚尚不應(yīng)應(yīng)小于于0.8h；對(duì)單單點(diǎn)支支撐式式結(jié)構(gòu)構(gòu)，尚尚不應(yīng)應(yīng)小于于0.3h；對(duì)于于多點(diǎn)點(diǎn)支撐撐式結(jié)結(jié)構(gòu)，，尚不不應(yīng)小小于0.2h。30例題題【例】】某二級(jí)級(jí)基坑坑開(kāi)挖挖深度度為10m，采用用懸臂臂式支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)，，土層層為黏黏性土土，c=20kPa，φ=30°°，γ=18kN/m3，試計(jì)計(jì)算支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的的嵌固固深度度。313233例題題【例】】某一級(jí)級(jí)基坑坑開(kāi)挖挖深度度為8m，采用用排樁樁加一一水平平支撐撐支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)，內(nèi)內(nèi)支撐撐位于于地面面下3m處，支支護(hù)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(wú)地地面施施工荷荷載，，樁長(zhǎng)長(zhǎng)范圍圍內(nèi)無(wú)無(wú)地下下水，，試計(jì)計(jì)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(nèi)撐計(jì)算主主動(dòng)、、被動(dòng)動(dòng)土壓壓力系系數(shù)主動(dòng)土土壓力力為0點(diǎn)距地地面距距離內(nèi)撐點(diǎn)點(diǎn)處的的主動(dòng)動(dòng)土壓壓力為為：主動(dòng)土壓力力的合力為為：35樁端處的主主動(dòng)土壓力力為：主動(dòng)土壓力力的合力距距內(nèi)撐點(diǎn)的的距離為：：基坑底面處處的被動(dòng)土土壓力為：：被動(dòng)土壓力力的合力為為：36樁端處的被被動(dòng)土壓力力為：被動(dòng)土壓力力的合力距距內(nèi)撐點(diǎn)的的距離為：：嵌固穩(wěn)定安安全系數(shù)為為：37錨拉式或支支撐式支擋擋結(jié)構(gòu)抗隆隆起穩(wěn)定性性驗(yàn)算支護(hù)結(jié)構(gòu)底底面以下有有軟弱下臥臥層是抗隆隆起穩(wěn)定性性驗(yàn)算第四節(jié)坑坑底土抗抗隆起穩(wěn)定定性驗(yàn)算一、錨拉式式或支撐式式支擋結(jié)構(gòu)構(gòu)抗隆起穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)算算《建筑基坑支支護(hù)技術(shù)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(jié)構(gòu)構(gòu)抗隆起穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)算算當(dāng)坑底以下下為軟土?xí)r時(shí)，以最下下層支點(diǎn)為為轉(zhuǎn)動(dòng)軸心心的圓弧滑滑動(dòng)模式按按下列公式驗(yàn)驗(yàn)算抗隆起起穩(wěn)定性：：40二、支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)底面以以下有軟弱弱下臥層是是抗隆起穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)算算當(dāng)擋土構(gòu)件件底面以下下有軟弱下下臥層時(shí)，，抗隆起穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)算算的部分應(yīng)應(yīng)包括軟弱弱下臥層，，采用Prandtli地基承載力力法驗(yàn)算，，γm1,γm2應(yīng)取軟弱下下臥層頂面面以上土的的重度，ld應(yīng)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(jié)構(gòu)可不不進(jìn)行抗隆隆起穩(wěn)定性性驗(yàn)算。41《建筑地基基基礎(chǔ)規(guī)范2002》》中的驗(yàn)算方方法42當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果果不能滿(mǎn)足足抗隆起穩(wěn)穩(wěn)定要求時(shí)時(shí)，可以采采取以下兩兩種方法：：一是增加支支護(hù)結(jié)構(gòu)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(zhì)，如如采取地基處理的方法使基基坑內(nèi)土體體的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度增大。。43例題題【例】某飽和黏土土層中開(kāi)挖挖條形基礎(chǔ)礎(chǔ)，擬采用用8m長(zhǎng)的板狀支支護(hù)，地下下水位已降降至板狀底底部，坑側(cè)側(cè)地面荷載載q=10kPa，土層性質(zhì)質(zhì)c=5kPa，φ=15°°，γ=19kN/m3，按《建筑基坑支支護(hù)技術(shù)規(guī)規(guī)程2012》》，為滿(mǎn)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(kāi)挖深深度不能超超過(guò)多少？？（按一級(jí)級(jí)基坑計(jì)算算）44設(shè)基坑的開(kāi)開(kāi)挖深度為為h：45解：解得：4647解：48抗突涌穩(wěn)定定性驗(yàn)算抗流土穩(wěn)定定性驗(yàn)算抗管涌穩(wěn)定定性驗(yàn)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(shí)，，隔水層厚厚度不足將將無(wú)法抵抗抗含水層水水壓力，導(dǎo)導(dǎo)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(nèi)外水頭頭差作用,水力梯度超超過(guò)臨界梯梯度時(shí),出現(xiàn)流砂或或流土。49一、抗突涌涌穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)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(nèi)外的的水頭聯(lián)系系時(shí)，承壓壓水作用下下的坑底底突涌穩(wěn)定定性驗(yàn)算如如下：5051二、抗流土土穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)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(shí)，，對(duì)均質(zhì)含含水層，地地下水滲流流的流土土穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算如下：：5253三、抗管涌涌穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算54當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果果不能滿(mǎn)足足土體抗?jié)B滲穩(wěn)定要求求時(shí)，可以以采取以下下兩種方法法：一是做截水帷幕，截?cái)嗪畬樱瑫r(shí)時(shí)將帷幕內(nèi)內(nèi)的承壓水水降