深基坑工程稳定性

1第三章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23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）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82.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10二、基坑工工程稳定性性分析的主主要内容稳定性破坏坏计算项目目：重力式支护护结构（水泥土墙、双双排桩）倾覆滑移土体整体滑动失失稳坑底隆起渗透非重力式支护结结构（悬臂支挡、锚锚拉、内撑结构构等）墙后土体整体滑滑动失稳嵌固稳定性（倾覆覆）坑底隆起渗透倾覆稳定性验算又又称为嵌固稳定性性验算或踢脚稳定定性验算1112无围护结构的基坑坑稳定性分析有围护结构的基坑坑稳定性分析第二节整体滑滑动稳定性验算砂性土土坡稳定性性分析一、无围护结构基基坑稳定性分析13当α=β时，安全系数最小小，则工程中一般要求K≥1.25~1.3014黏性土土坡稳定性性分析1.瑞典圆弧滑动整体体稳定分析稳定安全系数：滑滑动面上平均抗剪强度度与平均剪应力之比也可定义义为：滑滑动面上上最大抗抗滑力矩矩与滑动力力矩之比比。对O点力矩平平衡：15对于外形复杂杂、>0的粘粘性土土坡，土土体分层层情况时时，要确定滑滑动土体体的重量量及其重重心位置置比较困困难，而而且抗剪剪强度的的分布不不同，一般采用用基于极极限平衡衡原理的的条分法法分析。。2.土坡稳定定分析条条分法极限平衡衡分析的的条分法法：滑动土体体分为若若干垂直直土条各土条对滑弧圆心的抗滑力矩和滑动力矩土坡稳定安全系数abcdiβiOCRABH16对于均质质土坡，，其最危危险滑动动面通过过坡脚最危险滑滑动面圆圆心的确确定（费伦纽纽斯近似似法）β1β2ROβBA=0>0需多次试算算OBβ1β2βAHE2H4.5H圆心位置由β1，β2（查表得到)确定171819底面法向静静力平衡:土条底面孔孔隙水应力力已知时，，可用有效效应力法进进行计算：：20二、有围护护结构基坑坑稳定性分分析21圆弧滑动整整体稳定性性系数Ks：对于一级级、二级和和三级基坑坑分别不小小于1.35、1.30和1.252223当验算结果果不能满足足整体稳定定性要求时时，可以采采取以下两两种方法：：一是增加支支护结构的的嵌固深度和墙体厚度;二是改变支支护结构类类型，如采采取加内支撑的方式。2425悬臂支护结结构的嵌固固稳定性验验算单层锚杆和和单层支撑撑嵌固稳定定性验算第三节嵌嵌固深度度稳定性验验算（抗倾倾覆）一、悬臂支支护结构的的嵌固稳定定性验算2627二、单层锚锚杆和单层层支撑支挡挡结构嵌固固稳定性验验算2829根据《建筑基坑支支护技术规规程》（2012）：挡土结构的的嵌固深度度要满足：：整体稳定定性验算、、嵌固深度度验算和抗抗隆起验算算；对于悬臂式式结构，尚尚不应小于于0.8h；对单点支支撑式结构构，尚不应应小于0.3h；对于多点点支撑式结结构，尚不不应小于0.2h。30例题题【例】某二级基坑开挖挖深度为10m，采用悬臂式支支护结构，土层层为黏性土，c=20kPa，φ=30°，γ=18kN/m3，试计算支护结结构的嵌固深度度。313233例题【例】某一级基坑开挖挖深度为8m，采用排桩加一一水平支撑支护护结构，内支撑撑位于地面下3m处，支护桩入土土深度ld=7m，土层为黏性土土，c=12kPa，φ=15°，γ=19.3kN/m3，无地面施工荷荷载，桩长范围围内无地下水，，试计算该基坑坑的嵌固稳定性性（踢脚稳定性性）。348m7m3m内撑计算主动、被动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动土压力为：主动土压力力的合力为为：35桩端处的主主动土压力力为：主动土压力力的合力距距内撑点的的距离为：：基坑底面处处的被动土土压力为：：被动土压压力的合合力为：：36桩端处的的被动土土压力为为：被动土压压力的合合力距内内撑点的的距离为为：嵌固稳定定安全系系数为：：37锚拉式或或支撑式式支挡结结构抗隆隆起稳定定性验算算支护结构构底面以以下有软软弱下卧卧层是抗抗隆起稳稳定性验验算第四节坑坑底底土抗隆隆起稳定定性验算算一、锚拉拉式或支支撑式支支挡结构构抗隆起起稳定性性验算《建筑基坑坑支护技技术规程程-2012》推荐的Prandtli的地基承承载力公公式3839一、锚拉拉式或支支撑式支支挡结构构抗隆起起稳定性性验算当坑底以以下为软软土时，，以最下下层支点点为转动动轴心的的圆弧滑滑动模式式按下列公式式验算抗抗隆起稳稳定性：：40二、支护护结构底底面以下下有软弱弱下卧层层是抗隆隆起稳定定性验算算当挡土构构件底面面以下有有软弱下下卧层时时，抗隆隆起稳定定性验算算的部分分应包括括软弱下下卧层，，采用Prandtli地基承载载力法验验算，γm1,γm2应取软弱弱下卧层层顶面以以上土的的重度，，ld应用D替代。D为坑底至至下卧层层顶面的的土层厚厚度。悬臂式支支挡结构构可不进进行抗隆隆起稳定定性验算算。41《建筑地基基基础规规范2002》中的验算算方法42当验算结结果不能能满足抗抗隆起稳稳定要求求时，可可以采取取以下两两种方法法：一是增加加支护结结构的嵌固深度度和墙体厚度；二是改变基坑坑底部土体的的工程性质，，如采取地基处理的方法使基坑坑内土体的抗抗剪强度增大大。43例题【例】某饱和黏土层层中开挖条形形基础，拟采采用8m长的板状支护护，地下水位位已降至板状状底部，坑侧侧地面荷载q=10kPa，土层性质c=5kPa，φ=15°，γ=19kN/m3，按《建筑基坑支护护技术规程2012》，为满足基底底抗隆起稳定定性的要求，，此基坑的最最大开挖深度度不能超过多多少？（按一一级基坑计算算）44设基坑的开挖挖深度为h：45解：解得：4647解：48抗突涌稳定性性验算抗流土稳定性性验算抗管涌稳定性性验算第五节基基坑渗流流稳定性分析析基坑底部渗流流稳定性分析析破坏形式：坑底土体突涌涌破坏：坑底以下存在在承压含水层层时，隔水层层厚度不足将将无法抵抗含含水层水压力流砂或流土破坏：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。49一、抗突涌涌稳定性验验算坑底以下有有水头高于于坑底的承承压含水层层，且未用用截水帷幕幕隔断其基基坑内外的的水头联系系时，承压压水作用下下的坑底底突涌稳定定性验算如如下：5051二、抗流土土稳定性验验算悬挂式截水水帷幕底端端位于碎石石土、砂土土或粉土含含水层时，，对均质含含水层，地地下水渗流流的流土土稳定性验验算如下：：5253三、抗管涌涌稳定性验验算54当验算结果不能能满足土体抗渗渗稳定要求时，，可以采取以下下两种方法：一是做截水帷幕，截断含水层，，同时将帷幕内内的承压水降压压；二是在基坑底部部进行地基加固，加大土体重度度。55例题【例】某基坑底下有承承压含水层，已已知不透水层的的天然重度γ=20kN/m3。如要求基坑底底抗突涌稳定系系数Kh≥1.1，根据《建筑基坑支护技技术规程2012》则基坑的最大开开挖深度为多少少？56设基坑开挖深度度为h：57解：解得：根据《建筑基坑支护技技术规程2012》例题【例】某止水帷幕，上上游土中最高水水位为0.00m，下游地面水位位为-8.00m，已知土的天然然重度γ=18kN/m3。为满足流土稳