深基坑工程穩(wěn)定性

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(jiàn)失穩(wěn)模式分析二、整體滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算

三、嵌固深度穩(wěn)定性驗(yàn)算四、坑底土抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算

五、基坑滲流穩(wěn)定性分析23基坑工程常見(jiàn)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(jiàn)失穩(wěn)模式分析一、基坑工程常見(jiàn)失穩(wěn)模式分析兩類失穩(wěn)形式（1）開(kāi)挖坡度過(guò)陡、土釘長(zhǎng)度不夠、樁（墻）入土深度偏淺，無(wú)法給土體提供足夠的阻力，導(dǎo)致整體失穩(wěn)破壞。（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，在土壓力作用下發(fā)生破壞，進(jìn)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(dòng)4各類支護(hù)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(qiáng)度低（整體滑移破壞）1.土體破壞（強(qiáng)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(hù)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(qiáng)度低隆起破壞1.土體破壞（強(qiáng)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(jì)不合理或設(shè)備失效失穩(wěn)破壞分區(qū)開(kāi)挖，放坡過(guò)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(zhǎng)度不夠失穩(wěn)破壞整體失穩(wěn)破壞82.圍護(hù)結(jié)構(gòu)破壞（1）圍護(hù)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(guò)大導(dǎo)致支護(hù)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(hù)基坑失穩(wěn)破壞10二、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(jì)算項(xiàng)目目：重力式支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)（水泥土墻、雙雙排樁）傾覆滑移土體整體滑動(dòng)失失穩(wěn)坑底隆起滲透非重力式支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)（懸臂支擋、錨錨拉、內(nèi)撐結(jié)構(gòu)構(gòu)等）墻后土體整體滑滑動(dòng)失穩(wěn)嵌固穩(wěn)定性（傾覆覆）坑底隆起滲透傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算又又稱為嵌固穩(wěn)定性性驗(yàn)算或踢腳穩(wěn)定定性驗(yàn)算1112無(wú)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑坑穩(wěn)定性分析有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑坑穩(wěn)定性分析第二節(jié)整體滑滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算砂性土土坡穩(wěn)定性性分析一、無(wú)圍護(hù)結(jié)構(gòu)基基坑穩(wěn)定性分析13當(dāng)α=β時(shí)，安全系數(shù)最小小，則工程中一般要求K≥1.25~1.3014黏性土土坡穩(wěn)定性性分析1.瑞典圓弧滑動(dòng)整體體穩(wěn)定分析穩(wěn)定安全系數(shù)：滑滑動(dòng)面上平均抗剪強(qiáng)度度與平均剪應(yīng)力之比也可定義義為：滑滑動(dòng)面上上最大抗抗滑力矩矩與滑動(dòng)力力矩之比比。對(duì)O點(diǎn)力矩平平衡：15對(duì)于外形復(fù)雜雜、>0的粘粘性土土坡，土土體分層層情況時(shí)時(shí)，要確定滑滑動(dòng)土體體的重量量及其重重心位置置比較困困難，而而且抗剪剪強(qiáng)度的的分布不不同，一般采用用基于極極限平衡衡原理的的條分法法分析。。2.土坡穩(wěn)定定分析條條分法極限平衡衡分析的的條分法法：滑動(dòng)土體體分為若若干垂直直土條各土條對(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)于均質(zhì)質(zhì)土坡，，其最危危險(xiǎn)滑動(dòng)動(dòng)面通過(guò)過(guò)坡腳最危險(xiǎn)滑滑動(dòng)面圓圓心的確確定（費(fèi)倫紐紐斯近似似法）β1β2ROβBA=0>0需多次試算算OBβ1β2βAHE2H4.5H圓心位置由β1，β2（查表得到)確定171819底面法向靜靜力平衡:土條底面孔孔隙水應(yīng)力力已知時(shí)，，可用有效效應(yīng)力法進(jìn)進(jìn)行計(jì)算：：20二、有圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)基坑坑穩(wěn)定性分分析21圓弧滑動(dòng)整整體穩(wěn)定性性系數(shù)Ks：對(duì)于一級(jí)級(jí)、二級(jí)和和三級(jí)基坑坑分別不小小于1.35、1.30和1.252223當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果果不能滿足足整體穩(wěn)定定性要求時(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;二是改變支支護(hù)結(jié)構(gòu)類類型，如采采取加內(nèi)支撐的方式。2425懸臂支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的嵌固固穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算單層錨桿和和單層支撐撐嵌固穩(wěn)定定性驗(yàn)算第三節(jié)嵌嵌固深度度穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算（抗傾傾覆）一、懸臂支支護(hù)結(jié)構(gòu)的的嵌固穩(wěn)定定性驗(yàn)算2627二、單層錨錨桿和單層層支撐支擋擋結(jié)構(gòu)嵌固固穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算2829根據(jù)《建筑基坑支支護(hù)技術(shù)規(guī)規(guī)程》（2012）：擋土結(jié)構(gòu)的的嵌固深度度要滿足：：整體穩(wěn)定定性驗(yàn)算、、嵌固深度度驗(yàn)算和抗抗隆起驗(yàn)算算；對(duì)于懸臂式式結(jié)構(gòu)，尚尚不應(yīng)小于于0.8h；對(duì)單點(diǎn)支支撐式結(jié)構(gòu)構(gòu)，尚不應(yīng)應(yīng)小于0.3h；對(duì)于多點(diǎn)點(diǎn)支撐式結(jié)結(jié)構(gòu)，尚不不應(yīng)小于0.2h。30例題題【例】某二級(jí)基坑開(kāi)挖挖深度為10m，采用懸臂式支支護(hù)結(jié)構(gòu)，土層層為黏性土，c=20kPa，φ=30°，γ=18kN/m3，試計(jì)算支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的嵌固深度度。313233例題【例】某一級(jí)基坑開(kāi)挖挖深度為8m，采用排樁加一一水平支撐支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)支撐撐位于地面下3m處，支護(hù)樁入土土深度ld=7m，土層為黏性土土，c=12kPa，φ=15°，γ=19.3kN/m3，無(wú)地面施工荷荷載，樁長(zhǎng)范圍圍內(nèi)無(wú)地下水，，試計(jì)算該基坑坑的嵌固穩(wěn)定性性（踢腳穩(wěn)定性性）。348m7m3m內(nèi)撐計(jì)算主動(dòng)、被動(dòng)動(dòng)土壓力系數(shù)主動(dòng)土壓力為0點(diǎn)距地面距離內(nèi)撐點(diǎn)處的主動(dòng)動(dòng)土壓力為：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)土壓壓力的合合力為：：36樁端處的的被動(dòng)土土壓力為為：被動(dòng)土壓壓力的合合力距內(nèi)內(nèi)撐點(diǎn)的的距離為為：嵌固穩(wěn)定定安全系系數(shù)為：：37錨拉式或或支撐式式支擋結(jié)結(jié)構(gòu)抗隆隆起穩(wěn)定定性驗(yàn)算算支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)底面以以下有軟軟弱下臥臥層是抗抗隆起穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算第四節(jié)坑坑底底土抗隆隆起穩(wěn)定定性驗(yàn)算算一、錨拉拉式或支支撐式支支擋結(jié)構(gòu)構(gòu)抗隆起起穩(wěn)定性性驗(yàn)算《建筑基坑坑支護(hù)技技術(shù)規(guī)程程-2012》推薦的Prandtli的地基承承載力公公式3839一、錨拉拉式或支支撐式支支擋結(jié)構(gòu)構(gòu)抗隆起起穩(wěn)定性性驗(yàn)算當(dāng)坑底以以下為軟軟土?xí)r，，以最下下層支點(diǎn)點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)軸心的的圓弧滑滑動(dòng)模式式按下列公式式驗(yàn)算抗抗隆起穩(wěn)穩(wěn)定性：：40二、支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)底底面以下下有軟弱弱下臥層層是抗隆隆起穩(wěn)定定性驗(yàn)算算當(dāng)擋土構(gòu)構(gòu)件底面面以下有有軟弱下下臥層時(shí)時(shí)，抗隆隆起穩(wěn)定定性驗(yàn)算算的部分分應(yīng)包括括軟弱下下臥層，，采用Prandtli地基承載載力法驗(yàn)驗(yàn)算，γm1,γm2應(yīng)取軟弱弱下臥層層頂面以以上土的的重度，，ld應(yīng)用D替代。D為坑底至至下臥層層頂面的的土層厚厚度。懸臂式支支擋結(jié)構(gòu)構(gòu)可不進(jìn)進(jìn)行抗隆隆起穩(wěn)定定性驗(yàn)算算。41《建筑地基基基礎(chǔ)規(guī)規(guī)范2002》中的驗(yàn)算算方法42當(dāng)驗(yàn)算結(jié)結(jié)果不能能滿足抗抗隆起穩(wěn)穩(wěn)定要求求時(shí)，可可以采取取以下兩兩種方法法：一是增加加支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的嵌固深度度和墻體厚度；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(qiáng)度增大大。43例題【例】某飽和黏土層層中開(kāi)挖條形形基礎(chǔ)，擬采采用8m長(zhǎng)的板狀支護(hù)護(hù)，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(hù)護(hù)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(kāi)挖深度度不能超過(guò)多多少？（按一一級(jí)基坑計(jì)算算）44設(shè)基坑的開(kāi)挖挖深度為h：45解：解得：4647解：48抗突涌穩(wěn)定性性驗(yàn)算抗流土穩(wěn)定性性驗(yàn)算抗管涌穩(wěn)定性性驗(yàn)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(shí)，隔水層層厚度不足將將無(wú)法抵抗含含水層水壓力流砂或流土破壞：砂土等透水性地層中，受基坑內(nèi)外水頭差作用,水力梯度超過(guò)臨界梯度時(shí),出現(xiàn)流砂或流土。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)果不能能滿足土體抗?jié)B滲穩(wěn)定要求時(shí)，，可以采取以下下兩種方法：一是做截水帷幕，截?cái)嗪畬?，，同時(shí)將帷幕內(nèi)內(nèi)的承壓水降壓壓；二是在基坑底部部進(jìn)行地基加固，加大土體重度度。55例題【例】某基坑底下有承承壓含水層，已已知不透水層的的天然重度γ=20kN/m3。如要求基坑底底抗突涌穩(wěn)定系系數(shù)Kh≥1.1，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技技術(shù)規(guī)程2012》則基坑的最大開(kāi)開(kāi)挖深度為多少少？56設(shè)基坑開(kāi)挖深度度為h：57解：解得：根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技技術(shù)規(guī)程2012》例題【例】某止水帷幕，上上游土中最高水水位為0.00m，下游地面水位位為-8.00m，已知土的天然然重度γ=18kN/m3。為滿足流土穩(wěn)