第七章隆起基坑讲义

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1、12l开挖较深的软粘土基抗时，如果桩背后开挖较深的软粘土基抗时，如果桩背后的土柱重量超过基坑底面以上地基的承的土柱重量超过基坑底面以上地基的承载力时，地基中的平衡状态受到破坏，载力时，地基中的平衡状态受到破坏，就会发生坑壁土流动、坑顶下陷、坑底就会发生坑壁土流动、坑顶下陷、坑底隆起的现象，如图隆起的现象，如图7l(a)所示。为防止所示。为防止这种现象发生，需验算地基是否会产生这种现象发生，需验算地基是否会产生隆起隆起 34l假定在重量为W的坑壁土作用下，其下的软土地基沿圆柱面BC发生破坏和产生滑动，失去稳定的地基绕圆柱面中心轴O转动。此时：l转动力矩： 2xWMdxhqW5l当土层为均质时，

2、则：抗滑稳定力矩：抗滑稳定力矩： 0 xdxMr2xMr6l要保证不发生隆起，则要求抗隆起安全系数：l对于基坑的安全等级不同， K值的大小也不一样。l上述验算方法中，未考虑土体与板桩间的摩擦力，也未考虑垂直面AB上土的抗剪强度对土体的下滑阻力，所以是偏于安全的。20.1drMMK7l此法的计算简图如图72所示。在饱和软粘土中，内摩擦角为零，地基土不排水剪切的抗剪强度=c ，土的单轴无侧限抗压强度qu=2c ，地基土的极限承载力为：fu=5.14c89l无板桩时，在坑壁土柱重量W的作用下，下面的软土地基沿圆柱面BD及斜面DO产生滑动 。l此时，坑底平面OB上的总压力pv为：chBrhqhWpv2

3、10l单位面积上的压力为：pdl此压力与地基土的极限承载力的比值即为抗滑动安全系数K，如K满足下式，则地基土稳定，不会产生滑动和隆起：BchrhqBppvd22/5 . 1duqfK11l有板桩时，则地基土的破坏和滑动会受到板桩的阻碍和土体抗剪的阻止。取扇形土体OBF为自由体，对O点取矩，因此，滑动力为： ccKfqud4 . 35 . 114. 52212BBpv12l而稳定力矩则由板桩阻止滑动力矩和土体抗剪阻止滑动的力矩两部分组成：l其平衡条件由两者相等为：2222212BcBBBph2222212BcBBBph2212BBpv13l作用在板上的总压力：l不同的板桩深度，水平力的计算与大小

4、不同。 cppvh2Bcppvh14l这种算法就是目前我国规范所推荐的方法。l也是工程中应用的方法。l将支护结构底平面作为求极限承载力的基准面，如产生滑动，其滑动曲线形状如图74所示。参照Prandtl和Terzaghi地基承载力公式，未考虑AC面上土抗剪强度的作用，可采用下式验算抗隆起安全系数15l两个系数可以用Prandtl(普朗德尔)公式和用Terzaghi(太沙基)公式两种方法。采用Prandtl公式 ：3 .12 .1qDhcNDNKcqstan2245taneNqtan1qcNN1620243245cos21eNqtgNNqc111718l例：若有一个基坑的土的强度为 c=22kp

5、a，=100，r=15.72kn/m3,基坑开挖深度为4.2 m，地若有一个基坑的面超载q=15kpa，桩的入土深度7.8m，求抗隆起稳定安全系数。l解：l先按Prandtl(普朗德尔)公式(Ks = 1.11.2)，）（注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部)）:19?K?s?D?N?q?c?N?c?H?D?q?N?q?tan? 45?o? 2 2?e?tan?N?c?N?q 1 1?tan?N?q?tan? 45 10.000 2 2?e 3.142?tan? 10.000 2.471?N?c? 2.471 1? 1?tan? 10.000 8.345?K?s?

6、15.723 7.800 2.471? 10.000 8.345? 18.367? 4.200 7.800 15.00020l按Terzaghi(太沙基)公式(Ks = 1.151.25)（，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部)）:?K?s?D?N?q?c?N?c?H?D?q?N?q 1 2?e? 3 4? 2?tan?cos? 45?o? 2 2?N?c?N?q 1 1?tan?21?N?c? 2.694 1 1?tan? 10.000 9.605?K?S? 15.723 7.800 2.694? 10.000 9.605? 18.367? 4.200 7.80

7、0 15.000Ks = 1.811 = 1.15, 满足规范要求。22lCaguout等人认为坑底土沿图75所示的曲线滑动，致使基底隆起。如以支护结构底的水平面为基准面，非开挖侧面上的竖向应力 ,开挖侧面上的竖向应力 ,根据滑动线理论，可推得：qHq11Dq22tgetgqq245022123l由此可得入土深度计算公式为： tgpeDKqDh21121tgpeKqhD2425l坑底稳定与支护结构的入土深度有关，支护结构的入土深度还与支护结构的变形有关。但只要能保证坑底不失稳和入土深度满足需要即可，过多的增加入土深度，对支护结构变形和内力并无有利影响，试验已证明了这一点。另外，对被动土体进行加

8、固(注浆、做深层搅拌水泥土桩)，能有效地保证坑底稳定和减少支护结构的变形。26l基坑开挖后，地下水形成水头差h，使地下水由高处向低处渗流。因此，坑底下的土浸在水中，其有效重度为浮重密度。l 基坑管涌计算简图见图76。当地下水的向上渗流力(动水压力)时，土粒则处于浮动状态。于是坑底产生管涌现象。要避免管涌现象产生，则要求： Kj27l 试验证明，管涌首先发生在离坑壁大约等于板桩入土深度一半的范围内。为简化计算，近似地按紧贴板桩的最短路线来计算最短路线来计算最大渗流力： wwthhij22829lt板桩的入土深度；lh地下水位至坑底的距离；l不发生管涌的条件，应为：wthhK230l即板桩入土深度

9、如满足上述条件，则不会产生管涌。l如坑底以上的土层为松散填土、多裂隙土层等透水性好的土层，则地下水流经此层的水头损失很小，可略去不计，此时不产生管诵的条件为：2hhKtw31l或l在确定板桩入土深度时，也应符合上述条件。2whKtKhtw232l在大、中城市内建筑物密集地区开挖深基坑，周围土体变形是不容忽视的问题。周围土体变形(沉降)过大，必然引起附近的地下管线、道路和建筑物产生过大的或不均匀的沉降，带来危害，在我国及其它国家这种事已屡有发生。3334l关于支护结构横向变形引起的地面沉降值的计算，PeckE于1969年即提出简化计算方法，其计算程序如下：l(1)计算支护结构的横向变形曲线；l(

10、2)以积分法求出支护结构其横向变形曲线包围的体积VW；l(3)按下式计算地面沉降影响的距离D：35l式中：D地面沉降影响距离；l Ht支护结构长度；l(4)按下式计算基坑边处的地面沉降值l 基坑边处地面沉降值；2450tgHDt DVWsv40 0sv36 20Dxsvxsv37l至于因施工降水而引起的地面沉降值，从理论上讲可以按下式，目前，在我国工实践中， 用水位降低起的有效有效应力增大，采用分层总和法来完成。l suiiniixsuEhxu138lsu(x)施工降水引起的地面沉降值l Esui第i层土的压缩模量；lu(x)i距离基坑边x处第i层土内孔隙水压力变化量； lhi第i层土的厚度。39l(x)由于支护结构横向变形和施工降水引起的地面沉降值； xsuxsvxs40