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1、1 基坑工程稳定性分析 主要内容 一 基坑工程常见失稳模式分析二 整体滑动稳定性验算三 嵌固深度稳定性验算四 坑底土抗隆起稳定性验算五 基坑渗流稳定性分析 2 3 基坑工程常见失稳模式分析基坑工程稳定性分析的主要内容 第一节基坑工程常见失稳模式分析 一 基坑工程常见失稳模式分析 两类失稳形式 1 开挖坡度过陡 土钉长度不够 桩 墙 入土深度偏浅 无法给土体提供足够的阻力 导致整体失稳破坏 2 支护结构强度不够 在土压力作用下发生破坏 进一步导致土体的破坏 诱因 降雨或水的渗入 基坑周边堆载 振动 4 各类支护结构的失稳破坏模式 1 刚性挡土墙基坑 嵌固深度不够 超载 土层强度低 整体滑移破坏
2、1 土体破坏 强度 渗流 变形 倾覆破坏 挡土墙滑移破坏 整体滑移破坏 5 各类支护结构的失稳破坏模式 2 内支撑基坑 超载 土软 涌砂 土层强度低 隆起破坏 1 土体破坏 强度 渗流 变形 坑底土隆起 6 承压水 突涌破坏 管涌破坏 降水设计不合理或设备失效 失稳破坏 分区开挖 放坡过陡 超大基坑 2 内支撑基坑 7 3 拉锚基坑 嵌固深度不够或超挖 锚杆长度不够 失稳破坏 整体失稳破坏 8 2 围护结构破坏 1 围护墙 桩 破坏 剪切破坏 弯曲破坏 2 内撑或拉锚破坏 3 墙 桩 后体变形过大导致支护结构破坏 压曲破坏 剪切破坏 压曲破坏 压曲破坏 拉锚失效 9 排桩支护基坑失稳破坏 10
3、 膨胀土基坑失稳破坏 11 二 基坑工程稳定性分析的主要内容 稳定性破坏计算项目 重力式支护结构 水泥土墙 双排桩 倾覆滑移土体整体滑动失稳坑底隆起渗透 非重力式支护结构 悬臂支挡 锚拉 内撑结构等 墙后土体整体滑动失稳嵌固稳定性 倾覆 坑底隆起渗透 倾覆稳定性验算又称为嵌固稳定性验算或踢脚稳定性验算 12 13 无围护结构的基坑稳定性分析有围护结构的基坑稳定性分析 第二节整体滑动稳定性验算 砂性土土坡稳定性分析 一 无围护结构基坑稳定性分析 14 当 时 安全系数最小 则工程中一般要求K 1 25 1 30 15 黏性土土坡稳定性分析 1 瑞典圆弧滑动整体稳定分析 稳定安全系数 滑动面上平均
4、抗剪强度与平均剪应力之比 也可定义为 滑动面上最大抗滑力矩与滑动力矩之比 对O点力矩平衡 16 对于外形复杂 0的粘性土土坡 土体分层情况时 要确定滑动土体的重量及其重心位置比较困难 而且抗剪强度的分布不同 一般采用基于极限平衡原理的条分法分析 2 土坡稳定分析条分法 极限平衡分析的条分法 滑动土体分为若干垂直土条 17 对于均质土坡 其最危险滑动面通过坡脚 最危险滑动面圆心的确定 费伦纽斯近似法 R O 0 0 需多次试算 O E 18 19 20 底面法向静力平衡 土条底面孔隙水应力已知时 可用有效应力法进行计算 21 二 有围护结构基坑稳定性分析 22 圆弧滑动整体稳定性系数Ks 对于一
5、级 二级和三级基坑分别不小于1 35 1 30和1 25 23 24 当验算结果不能满足整体稳定性要求时 可以采取以下两种方法 一是增加支护结构的嵌固深度和墙体厚度 二是改变支护结构类型 如采取加内支撑的方式 25 26 悬臂支护结构的嵌固稳定性验算单层锚杆和单层支撑嵌固稳定性验算 第三节嵌固深度稳定性验算 抗倾覆 一 悬臂支护结构的嵌固稳定性验算 27 28 二 单层锚杆和单层支撑支挡结构嵌固稳定性验算 29 30 根据 建筑基坑支护技术规程 2012 挡土结构的嵌固深度要满足 整体稳定性验算 嵌固深度验算和抗隆起验算 对于悬臂式结构 尚不应小于0 8h 对单点支撑式结构 尚不应小于0 3h
6、 对于多点支撑式结构 尚不应小于0 2h 31 例题 例 某二级基坑开挖深度为10m 采用悬臂式支护结构 土层为黏性土 c 20kPa 30 18kN m3 试计算支护结构的嵌固深度 32 33 34 例题 例 某一级基坑开挖深度为8m 采用排桩加一水平支撑支护结构 内支撑位于地面下3m处 支护桩入土深度ld 7m 土层为黏性土 c 12kPa 15 19 3kN m3 无地面施工荷载 桩长范围内无地下水 试计算该基坑的嵌固稳定性 踢脚稳定性 35 8m 7m 3m 内撑 计算主动 被动土压力系数 主动土压力为0点距地面距离 内撑点处的主动土压力为 主动土压力的合力为 36 桩端处的主动土压力
7、为 主动土压力的合力距内撑点的距离为 基坑底面处的被动土压力为 被动土压力的合力为 37 桩端处的被动土压力为 被动土压力的合力距内撑点的距离为 嵌固稳定安全系数为 38 锚拉式或支撑式支挡结构抗隆起稳定性验算支护结构底面以下有软弱下卧层是抗隆起稳定性验算 第四节坑底土抗隆起稳定性验算 一 锚拉式或支撑式支挡结构抗隆起稳定性验算 建筑基坑支护技术规程 2012 推荐的Prandtli的地基承载力公式 39 40 一 锚拉式或支撑式支挡结构抗隆起稳定性验算 当坑底以下为软土时 以最下层支点为转动轴心的圆弧滑动模式按下列公式验算抗隆起稳定性 41 二 支护结构底面以下有软弱下卧层是抗隆起稳定性验算
8、 当挡土构件底面以下有软弱下卧层时 抗隆起稳定性验算的部分应包括软弱下卧层 采用Prandtli地基承载力法验算 m1 m2应取软弱下卧层顶面以上土的重度 ld应用D替代 D为坑底至下卧层顶面的土层厚度 悬臂式支挡结构可不进行抗隆起稳定性验算 42 建筑地基基础规范2002 中的验算方法 43 当验算结果不能满足抗隆起稳定要求时 可以采取以下两种方法 一是增加支护结构的嵌固深度和墙体厚度 二是改变基坑底部土体的工程性质 如采取地基处理的方法使基坑内土体的抗剪强度增大 44 例题 例 某饱和黏土层中开挖条形基础 拟采用8m长的板状支护 地下水位已降至板状底部 坑侧地面荷载q 10kPa 土层性质
9、c 5kPa 15 19kN m3 按 建筑基坑支护技术规程2012 为满足基底抗隆起稳定性的要求 此基坑的最大开挖深度不能超过多少 按一级基坑计算 45 设基坑的开挖深度为h 46 解 解得 47 48 解 49 抗突涌稳定性验算抗流土稳定性验算抗管涌稳定性验算 第五节基坑渗流稳定性分析 基坑底部渗流稳定性分析 破坏形式 坑底土体突涌破坏 坑底以下存在承压含水层时 隔水层厚度不足将无法抵抗含水层水压力 导致坑底土体突涌 流砂或流土破坏 砂土等透水性地层中 受基坑内外水头差作用 水力梯度超过临界梯度时 出现流砂或流土 50 一 抗突涌稳定性验算 坑底以下有水头高于坑底的承压含水层 且未用截水帷
10、幕隔断其基坑内外的水头联系时 承压水作用下的坑底突涌稳定性验算如下 51 52 二 抗流土稳定性验算 悬挂式截水帷幕底端位于碎石土 砂土或粉土含水层时 对均质含水层 地下水渗流的流土稳定性验算如下 53 54 三 抗管涌稳定性验算 55 当验算结果不能满足土体抗渗稳定要求时 可以采取以下两种方法 一是做截水帷幕 截断含水层 同时将帷幕内的承压水降压 二是在基坑底部进行地基加固 加大土体重度 56 例题 例 某基坑底下有承压含水层 已知不透水层的天然重度 20kN m3 如要求基坑底抗突涌稳定系数Kh 1 1 根据 建筑基坑支护技术规程2012 则基坑的最大开挖深度为多少 57 设基坑开挖深度为
11、h 58 解 解得 根据 建筑基坑支护技术规程2012 例题 例 某止水帷幕 上游土中最高水位为0 00m 下游地面水位为 8 00m 已知土的天然重度 18kN m3 为满足流土稳定性要求 试求止水帷幕的合理深度 Kf 1 5 59 设止水帷幕的深度为h 60 解 解得 根据 建筑基坑支护技术规程2012 例题 例 某二级基坑采用板状作为支护结构 地下水位平地面 坑内用集水池进行排水 试计算板状嵌固深度为3m时 是否满足基坑底抗渗稳定性要求 61 设止水帷幕的深度为h 62 解 根据 建筑基坑支护技术规程2012 附讲 基坑监测的目的检验设计计算理论 模型和参数的正确性 及时反馈 指导基坑开
12、挖和支护结构的施工 确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全 为提高基坑工程设计和施工水平积累工程经验 3 2监测仪器和方法基坑工程施工现场监测的内容分为两大部分 即围护结构本身和相邻环境 围护结构中包括围护桩墙 支撑 围檩和圈梁 立柱 坑内土层等五部分 相邻环境中包括相邻土层 地下管线 相邻房屋等三部分 表3 1基坑工程现场监测内容 续上表 一 观察和描述观察和描述的内容 围护结构和支撑体系的施工质量 围护体系是否有渗漏水及其渗漏水的位置和多少 施工条件的改变情况 坑边和支撑上的堆载的变化 地表降水 施工用水的排放情况 基坑周围的地面裂缝 围护结构和支撑体系的工作失常情况 邻近建筑物和构筑物的裂缝 流土或局部管涌现象等 施工进度与施工工况 二 围护墙顶沉降监测仪器 水准仪方法 高程测量要求 在一个测区内 应设3个以上基准点 基准点要设置在距基坑开挖深度5倍以外的稳定地方 测点设置 用铆钉枪打入铝钉 钻孔埋设膨胀螺丝 涂红漆标记 排桩支护基坑失稳破坏 69 膨胀土基坑失稳破坏 70
