深基坑工程T講義102923

1第三章基坑工程穩(wěn)定性分析

主要內(nèi)容一、基坑工程常見失穩(wěn)模式分析二、整體滑動穩(wěn)定性驗算

三、嵌固深度穩(wěn)定性驗算四、坑底土抗隆起穩(wěn)定性驗算

五、基坑滲流穩(wěn)定性分析23基坑工程常見失穩(wěn)模式分析基坑工程穩(wěn)定性分析的主要內(nèi)容第一節(jié)基坑工程常見失穩(wěn)模式分析一、基坑工程常見失穩(wěn)模式分析兩類失穩(wěn)形式（1）開挖坡度過陡、土釘長度不夠、樁（墻）入土深度偏淺，無法給土體提供足夠的阻力，導(dǎo)致整體失穩(wěn)破壞。（2）支護結(jié)構(gòu)強度不夠，在土壓力作用下發(fā)生破壞，進一步導(dǎo)致土體的破壞。誘因降雨或水的滲入基坑周邊堆載振動4各類支護結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞模式（1）剛性擋土墻基坑嵌固深度不夠超載土層強度低（整體滑移破壞）1.土體破壞（強度、滲流、變形）傾覆破壞擋土墻滑移破壞整體滑移破壞5各類支護結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞模式（2）內(nèi)支撐基坑超載土軟涌砂土層強度低隆起破壞1.土體破壞（強度、滲流、變形）（坑底土隆起）6承壓水突涌破壞管涌破壞降水設(shè)計不合理或設(shè)備失效失穩(wěn)破壞分區(qū)開挖，放坡過陡（超大基坑）（2）內(nèi)支撐基坑7（3）拉錨基坑嵌固深度不夠或超挖錨桿長度不夠失穩(wěn)破壞整體失穩(wěn)破壞82.圍護結(jié)構(gòu)破壞（1）圍護墻（樁）破壞剪切破壞彎曲破壞（2）內(nèi)撐或拉錨破壞（3）墻（樁）后體變形過大導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)破壞壓曲破壞剪切破壞壓曲破壞壓曲破壞拉錨失效9排樁支護基坑失穩(wěn)破壞10膨脹土基坑坑失穩(wěn)破壞壞11二、基坑工工程穩(wěn)定性性分析的主主要內(nèi)容穩(wěn)定性破壞壞計算項目目：重力式支護護結(jié)構(gòu)（水泥土墻墻、雙排樁樁）傾覆滑移土體整體滑滑動失穩(wěn)坑底隆起滲透非重力式支支護結(jié)構(gòu)（懸臂支擋擋、錨拉、、內(nèi)撐結(jié)構(gòu)構(gòu)等）墻后土體整整體滑動失失穩(wěn)嵌固穩(wěn)定性性（傾覆））坑底隆起滲透傾覆穩(wěn)定性性驗算又稱稱為嵌固穩(wěn)穩(wěn)定性驗算算或踢腳穩(wěn)穩(wěn)定性驗算算1213無圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)的基坑穩(wěn)穩(wěn)定性分析析有圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)的基坑穩(wěn)穩(wěn)定性分析析第二節(jié)整整體滑動動穩(wěn)定性驗驗算砂性土土坡坡穩(wěn)定性分分析一、無圍護護結(jié)構(gòu)基坑坑穩(wěn)定性分分析14當α=β時，安全系系數(shù)最小，，則工程中一般般要求K≥1.25~1.3015黏性土土坡坡穩(wěn)定性分分析1.瑞典圓弧滑滑動整體穩(wěn)穩(wěn)定分析穩(wěn)定安全系系數(shù)：滑動動面上平均均抗剪強度與平均剪應(yīng)力之比也可定義為為：滑動面面上最大抗抗滑力矩與滑動力矩矩之比。對O點力矩平衡衡：16對于外形復(fù)雜、、>0的粘性性土土坡，土體體分層情況況時，要確定滑動動土體的重重量及其重重心位置比比較困難，，而且抗剪剪強度的分分布不同，，一般采用基基于極限平平衡原理的的條分法分分析。2.土坡穩(wěn)定分分析條分法法極限平衡分分析的條分分法：滑動土體分分為若干垂垂直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(shù)abcdiβiOCRABH17對于于均均質(zhì)質(zhì)土土坡坡，，其其最最危危險險滑滑動動面面通通過過坡坡腳腳最危危險險滑滑動動面面圓圓心心的的確確定定（費費倫倫紐紐斯斯近近似似法法））β1β2ROβBA=0>0需多多次次試試算算OBβ1β2βAHE2H4.5H圓心位置由β1，β2（查表得到)確定181920底面面法法向向靜靜力力平平衡衡:土條條底底面面孔孔隙隙水水應(yīng)應(yīng)力力已已知知時時，，可可用用有有效效應(yīng)應(yīng)力力法法進進行行計計算算：：21二、、有有圍圍護護結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)基基坑坑穩(wěn)穩(wěn)定定性性分分析析22圓弧弧滑滑動動整整體體穩(wěn)穩(wěn)定定性性系系數(shù)數(shù)Ks：對對于于一一級級、、二二級級和和三三級級基基坑坑分分別別不不小小于于1.35、1.30和1.252324當驗驗算算結(jié)結(jié)果果不不能能滿滿足足整整體體穩(wěn)穩(wěn)定定性性要要求求時時，，可可以以采采取取以以下下兩兩種種方方法法：：一是是增增加加支支護護結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的嵌固固深深度度和墻體體厚厚度度;二是是改改變變支支護護結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)類類型型，，如如采采取取加內(nèi)內(nèi)支支撐撐的方方式式。。2526懸臂臂支支護護結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的嵌嵌固固穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗驗算算單層層錨錨桿桿和和單單層層支支撐撐嵌嵌固固穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗驗算算第三三節(jié)節(jié)嵌嵌固固深深度度穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗驗算算（（抗抗傾傾覆覆））一、、懸懸臂臂支支護護結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的嵌嵌固固穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗驗算算2728二、、單單層層錨錨桿桿和和單單層層支支撐撐支支擋擋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)嵌嵌固固穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗驗算算2930根據(jù)據(jù)《建筑筑基基坑坑支支護護技技術(shù)術(shù)規(guī)規(guī)程程》（2012）：：擋土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的嵌嵌固固深深度度要要滿滿足足：：整整體體穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗驗算算、、嵌嵌固固深深度度驗驗算算和和抗抗隆隆起起驗驗算算；；對于于懸懸臂臂式式結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，尚尚不不應(yīng)應(yīng)小小于于0.8h；對對單單點點支支撐撐式式結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，尚尚不不應(yīng)應(yīng)小小于于0.3h；對對于于多多點點支支撐撐式式結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，尚尚不不應(yīng)應(yīng)小小于于0.2h。31例題題【例例】】某二二級級基基坑坑開開挖挖深深度度為為10m，采采用用懸懸臂臂式式支支護護結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，土土層層為為黏黏性性土土，，c=20kPa，φ=30°°，γ=18kN/m3，試試計計算算支支護護結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的嵌嵌固固深深度度。。323334例題題【例例】】某一一級級基基坑坑開開挖挖深深度度為為8m，采采用用排排樁樁加加一一水水平平支支撐撐支支護護結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，內(nèi)內(nèi)支支撐撐位位于于地地面面下下3m處，，支支護護樁樁入入土土深深度度ld=7m，土土層層為為黏黏性性土土，，c=12kPa，φ=15°°，γ=19.3kN/m3，無無地地面面施施工工荷荷載載，，樁樁長長范范圍圍內(nèi)內(nèi)無無地地下下水水，，試試計計算算該該基基坑坑的的嵌嵌固固穩(wěn)穩(wěn)定定性性（（踢踢腳腳穩(wěn)穩(wěn)定定性性））。。358m7m3m內(nèi)撐撐計算算主主動動、、被被動動土土壓壓力力系系數(shù)數(shù)主動動土土壓壓力力為為0點距距地地面面距距離離內(nèi)撐撐點點處處的的主主動動土土壓壓力力為為：：主動動土土壓壓力力的的合合力力為為：：36樁端端處處的的主主動動土土壓壓力力為為：：主動動土土壓壓力力的的合合力力距距內(nèi)內(nèi)撐撐點點的的距距離離為為：：基坑坑底底面面處處的的被被動動土土壓壓力力為為：：被動動土土壓壓力力的的合合力力為為：：37樁端端處處的的被被動動土土壓壓力力為為：：被動動土土壓壓力力的的合合力力距距內(nèi)內(nèi)撐撐點點的的距距離離為為：：嵌固固穩(wěn)穩(wěn)定定安安全全系系數(shù)數(shù)為為：：38錨拉拉式式或或支支撐撐式式支支擋擋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)抗抗隆隆起起穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗驗算算支護護結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)底底面面以以下下有有軟軟弱弱下下臥臥層層是是抗抗隆隆起起穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗驗算算第四四節(jié)節(jié)坑坑底底土土抗抗隆隆起起穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗驗算算一、、錨錨拉拉式式或或支支撐撐式式支支擋擋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)抗抗隆隆起起穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗驗算算《建筑筑基基坑坑支支護護技技術(shù)術(shù)規(guī)規(guī)程程-2012》》推薦薦的的Prandtli的地地基基承承載載力力公公式式3940一、、錨錨拉拉式式或或支支撐撐式式支支擋擋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)抗抗隆隆起起穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗驗算算當坑坑底底以以下下為為軟軟土土?xí)r時，，以以最最下下層層支支點點為為轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動軸軸心心的的圓圓弧弧滑滑動動模模式式按按下列列公公式式驗驗算算抗抗隆隆起起穩(wěn)穩(wěn)定定性性：：41二、、支支護護結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)底底面面以以下下有有軟軟弱弱下下臥臥層層是是抗抗隆隆起起穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗驗算算當擋擋土土構(gòu)構(gòu)件件底底面面以以下下有有軟軟弱弱下下臥臥層層時時，，抗抗隆隆起起穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗驗算算的的部部分分應(yīng)應(yīng)包包括括軟軟弱弱下下臥臥層層，，采采用用Prandtli地基基承承載載力力法法驗驗算算，，γm1,γm2應(yīng)取取軟軟弱弱下下臥臥層層頂頂面面以以上上土土的的重重度度，，ld應(yīng)用用D替代代。D為坑坑底底至至下下臥臥層層頂頂面面的的土土層層厚厚度度。。懸臂臂式式支支擋擋結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)可可不不進進行行抗抗隆隆起起穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗驗算算。。42《建筑地基基礎(chǔ)礎(chǔ)規(guī)范2002》中的驗算方法法43當驗算結(jié)果不不能滿足抗隆隆起穩(wěn)定要求求時，可以采采取以下兩種種方法：一是增加支護護結(jié)構(gòu)的嵌固深度和墻體厚度；二是改變基坑坑底部土體的的工程性質(zhì)，，如采取地基處理的方法使基坑坑內(nèi)土體的抗抗剪強度增大大。44例題【例】某飽和黏土層層中開挖條形形基礎(chǔ)，擬采采用8m長的板狀支護護，地下水位位已降至板狀狀底部，坑側(cè)側(cè)地面荷載q=10kPa，土層性質(zhì)c=5kPa，φ=15°，γ=19kN/m3，按《建筑基坑支護護技術(shù)規(guī)程2012》，為滿足基底底抗隆起穩(wěn)定定性的要求，，此基坑的最最大開挖深度度不能超過多多少？（按一一級基坑計算算）45設(shè)基坑的開挖挖深度為h：46解：解得：4748解：49抗突涌穩(wěn)定性性驗算抗流土穩(wěn)定性性驗算抗管涌穩(wěn)定性性驗算第五節(jié)基基坑滲流流穩(wěn)定性分析析基坑底部滲流流穩(wěn)定性分析析破壞形式：坑底土體突涌涌破壞：坑底以下存在在承壓含水層層時，隔水層層厚度不足將將無法抵抗含含水層水壓力力，導(dǎo)致坑底底土體突涌。。流砂或流土破破壞：砂土等透水性性地層中，受受基坑內(nèi)外水水頭差作用,水力梯度超過過臨界梯度時時,出現(xiàn)流砂或流流土。50一、抗突涌穩(wěn)穩(wěn)定性驗算坑底以下有水水頭高于坑底底的承壓含水水層，且未用用截水帷幕隔隔斷其基坑內(nèi)內(nèi)外的水頭聯(lián)聯(lián)系時，承壓壓水作用下的的坑底突涌涌穩(wěn)定性驗算算如下：5152二、抗流土穩(wěn)穩(wěn)定性驗算懸掛式截水帷帷幕底端位于于碎石土、砂砂土或粉土含含水層時，對對均質(zhì)含水層層，地下水