基坑支挡结构上的水土压力

基坑支挡结构上的水土压力清华大学岩土工程研究所李广信目录1.设计理论与荷载组合；2.基坑工程中土水压力的特点；3.墙体的位移与土压力；4.墙后土压力的计算与分布；5.土中水与土水压力；6.土压力计算与土的抗剪强度指标7.水土分算与合算。岩土工程的不确定性基坑工程具有更多的不确定性。地层土水分布不确定性；现场与实验室岩土指标的不确定性；现场原位应力与孔隙水压力的不确定性；外加荷载及其分布的不确定性；岩土材料性质的复杂性；计算理论和方法的不确定性；参数的相关性。上海工程建设规范《基坑工程设计规范》（DG/TJ09-61-2010）

RH

—抗力分项系数；

s—作用分项系数，取1.0；这实际上与安全系数等效；不能将一个随机变量的不确定性，放入另一个随机变量之中；安全系数：包含所有的不确定性。同样数值的安全系数与抗力分项系数所表现的安全度是无法相比的。其中差一个荷载分项系数。（1）它所支挡的原状土，不是重塑土，存在着结构强度，非饱和土的吸力；（2）天然土层在空间的变化很大；（3）地下水的分布、赋存形式和时空变化复杂，水土之间呈十分复杂的相互耦合的关系。（4）土压力与挡土结构变形之间的耦合，与刚性挡墙不同，很难达到全断面的极限状态。2.基坑工程中土水压力的特点2.基坑工程中土水压力的特点（5）基坑支挡结构物的施工和设置次序不同于一般挡土墙，应力路径复杂；（6）基坑工程是一个复杂的系统工程：是过程的设计而非简单的状态设计；具有很强的时空效应；（7）与地基与其他土工构造物相比，基坑的三维效应更为突出：平面上的凸、凹、阳角，两侧不平衡荷载与边界等使问题进一步复杂化。(８)基坑支护结构在纵向是非整体的，在开挖的过程中，某个局部单元截面发生破坏，荷载会向两侧相邻单元转移和传递，引起渐进破坏；（9）经验的不可替代作用。3.墙体的位移与土压力-极限状态后的土压力-

E密砂松砂峰值情强度喇滑动令面残余算强度钉滑动崇面密砂织主动猎土压荒力的烫发展极限写状态蛮以后词的形渴状密实束砂土布与强厘超固罚结黏悬土；饱和哲松土壶的液青化与酒流滑谈；高灵闹敏度氏黏土供；

E事故康的发傅生与对发展时间变形抗力缓慢摔发展揪期（预棚警值抬）快速她发展进期事故块险情正常特施工挡土长墙后留砂土纷的液亮化杭州勺地铁目－灵饿敏性旦土坑内题扰动盛后土遵体静轿探锥财尖阻最力最叉小值供仅为仆原状考土的35埋%，事故啄后勘亮察的推灵敏谅度地层

层序外围土无侧限抗压强度

qu/灵敏度St坑外12-12＇～16-16＇剖面线扰动区无侧限抗压强度qu/灵敏度St坑内土无侧限抗压强度qu/灵敏度St④-247.9/6.637.5/4.8④-358.2/3.838.4/2.4⑥-151.9/9.140.3/6.445.0/7.5⑥-260.5/11.547.5/8.054.2/8.0⑧-176.0/8.061.2/6.828.5/3.74.土压鼓力的然计算歉与分川布主动筛土压素力与乔被动贡土压萌力；朗肯凑与库架伦土列压力租理论饭；任意似位移续状态昆下的及土压远力计渴算；局部旺超载纽奉下的站土压驱力。朗肯僚土压联力理电论（砂土陈）HKa

Hz朗肯单土压足力理待论（黏土剩）z0HKa

H2c

Kazz0HKa

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Kaz无地袍面超圾载有地缎面超脊载q三角裕形梯形库伦到土压皱力理途论

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-

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-

-

砂土黏土世＋地辞面超骗载q《建筑柏边坡脂工程盾技术顶规范》（GB重5类03万30单-2许00湖2)墙后旱地面砌上的笨局部锤荷载弹性携力学滚解（底布辛湿尼斯误克解泼）：其他斤计算辛方法

paq

paq

bb1z

paq45

bb145

土压示力的护分布不同燃墙体即运动考形式雕的土惑压力题分布(a望)绕墙升底旋肃转；(b惰)平移庙；(妙c)绕墙消顶旋芬转。太沙雾基的敌土压径力分夹布砂土软粘塘土中-硬粘筹土太沙稼基土驰压力逢分布冈的说瞎明管路匹基坑欠，浅商层支华撑：薯主要塞是针起对以痒绕支陵挡结闷构顶盯部转类动为咏主的晌；它是介通过宵实测臣各个胀横向张支撑桐构件率上的与轴向神力，头假设开它平绵均分跳布在测该支绣撑所萄承担讲的面木积中赏，是偏“表祖观”鸽的土退压力游；它是灾基于邪实测伪的所忘有同撤一排隔水平肚支撑卧构件咳上的遵最大厨值；陪反算投的表宝观土贴压力位强度早包络夸线，易也不湿是开克挖到确坑底勒状态详时的砍土压赞力分琴布线扮；它是征为基达坑的督横向线支撑遭的轴窄力设裁计提竿出的也，是走偏大听的，把实际主上已拜包含尾有安命全系逼数。目前狂已经浆有很这大不软同。5.土中房诚水与鉴水土触压力吸力喜对非恩饱和少土强占度的黎影响伏；土中标的超抽静孔听隙水瘦压力尺；地下缓水渗破流对络水土剥压力拥的影事响；地下洗水控露制对贫挡土隆结构浩物上旋的水摇土压猾力的离影响察。5.榨1非饱刘和土嘉的吸谁力原状摊砂土神的竖钢直无持支护腰开挖爬。5.伸2土中惹的超扛静孔领隙水额压力临近访坑壁车的地次面上植堆土疾、堆浆放建许筑材谎料、野施工源车辆眠和机险械运缘瑞行以甚及附亏近道冒路上川的来铜往车废辆等反，都歉将会奥产生正的超熄静孔侄压；由于斥振动涛、施毕工中淡产生安的地捐面或誓路面胜动荷衔载扰两动引孔起的介饱和鹅砂土像的液化，也佳可能列由于窗开挖序和排攻水不邪当引浇发的早砂土烤和高妙灵敏秆度黏购性土昨的流滑等；在饱钳和黏颤土中以快速筋开挖纸，会记使墙前坑姥底土稻层中蜂卸载肥而生茧成负防的超惜静孔独压，这冷有利莲于基杠坑的赢稳定段，增秒加了绢支护稻结构窄的抗虏力，拳随着明负孔尝压的窝消散惨而消绳失，份使其休成为喇超固纷结土忍；开挖援引起歪支挡溉构件此的前罢移，狗使墙后栽土体侍的小发主应绳力减羽少，他也会来在饱逮和黏辅土中俱产生度负孔削压，从而跃减少瓦了荷灭载，久也有勺利于炊基坑攀稳定记。。饱和箭黏土煤地基命中的仿基坑地面爹超载q=30爆kP污a引起乏的超律静孔秩隙水趣压力加载都瞬时完全掌固结一段斩时间泻以后

sa荒t=1览9k夸N/祥m3

=3卸0

,各类割土的兽孔压代系数A的数笔值范土类孔压系数A高灵敏度土0.75-1.5正常固结黏土0.5-1.0轻超固结黏土0-0.5重超固结黏土-0.5-0(A服=2籍/3摔)墙后衔土的普应力刚路径板与的壁负孔旁隙水数压力墙后瓣土的疮应力缩慧路径穿的影晶响三轴吵试验刷的K0固结主与等寸压减句载的爽固结危不排胡水试投验。pqp

M

Mcu墙后研土体丹的减限载应振力路尼径

h=

30总应打力路游径有效虫应力侧路径取样爷后的疏三轴婚试验K0线墙前都土的由应力含路径淹的影估响zz

ABp

qa0a1a2a

a

K0b0b1b2b

b

常规各压缩率三轴(C馆U)试验超固定结土惰的强直度线q正常茎固结柜土的锈强度个线au1.体积庙不变僻，其妄有效肿应力织路径闸为a0a1a2，b0b1b2,2.完全竹排水文固结应力尚路径弹为a0a

a

，b0b

b

，成装为超要固结虚土；3.常规略三轴顾的压欧缩试送验应灭力路台径：a

au,b

bu。bu考虑德墙后库负孔政压的紫水土唤压力棒分布毅图50kPa-5kPa16.6kPa61.6kPa(a蹈)静水伍压力(b歪)超级规孔压(c歌)主动节土压躬力(d苏)总压嗽力5m

=1秆9k仍N/蚕m3,c

=0复kP贵a,

＝30

，B=1调.0刷,A=2耀/3。地下克水渗共流对路水土猾压力度的影矮响砂土尾分算黏性六土合讽算砂土黏性土k=100k=1.0砂土k=100静水压力黏性土k=2砂土k=2000水压力线坑内盗排水回对挡重土结门构物菜上的姑水土拍压力岭的影刊响水压惜力分佳布(a缴)达不腔透水距层(b撕)均匀亡水头竿损失(c连)不计迁渗流(d晋)开挖辉很快士，非野稳定疯渗流(e喂)用流已网计发算水、衰土压酱力墙上诱水土翅压力忘计算谱表计算方法水压力kN土压力kN总压力kN被动侧(左)Ewp主动侧(右)Ewa被动侧(左)E

p主动侧(右)E

a被动侧(左)Ep主动侧(右)Ea方法１

方法２122.3422.679.4460.3201.7882.9方法３153.4579.348.6422.5202.01001.8方法４153.4579.354.3400.5方法５153.4579.3156.3353.5305.0919.5方法卵１：抱水土揭合算尖；方法柏２：体渗流反的平厨均水漫力梯柱度为方法裁３：掩通过偏绘制谈流网粥确定舒沿墙隔壁各才点的版水力逃梯度ii，用挽朗肯抵土压刑力理瓜论计衰算有斩效土霜压力方法段４：呜绘制滩流网挂，

＝０

，根补据库具伦土切压力院理论方法倡５：粥绘制羊流网捞，

＝20

，根窃据库币伦土井压力厦理论庄。97闹9.伞874姜720厕7.摧738赵86.土压度力计估算与寸土的喘抗剪带强度抽指标有效节应力阻强度袍指标对于汇砂土平和碎柔石土类；支护号结构书延续甚的时间仪很长，墙倘后施鸦工中趣产生柿的超弄静孔螺隙水压压力等逐渐鲁消散靠，形给成了掩稳定脚的渗公流。铺可通侵过绘盒制流始网等骨渗流杜分析搭准确渐地确从定渗碰流场迁的孔秆隙水姿压力只，应袜采用点有效宾应力病强度蹲指标饲计算奸土压律力和敢进行躬稳定携分析威。对于拉正常由固结绢土c

=0，

=1机5

-2和5

不固酿结不愧排水(U驻U)与固道结不古排水(C狮U)强度禾指标梅的选雄用cu(U仓U)，由芒于不须排水陷强度钱是随爪着土室层的帮深度仪增加亡的，索基坑江土的絮深度拣变化禁很大;基坑您土压威力计勾算采茄用固笼结不钟排水睁强度瓦指标义是合篮理的;但饱些和软趋黏土零属于撞欠固殿结土致，墙职后地栋面超睁载q以及联新建盗的相托邻建理筑物白，应轰当cu(U蜘U)，采用渴原位剖十字汉板等纽奉方法胆测定渣其强捏度指炕标较坊为合镜理的。固结们不排劣水（CU气)强度闭指标-应力历路径失的影匹响三轴牢试验捧的K0固结听与等宵压固个结不托排水取试验客。pqK0Mp

基坑外土的木实际球不排师水应庄力路融径室内您三轴蚊试验现固结斧不排排水应衔力路学径－击偏低不扰狼动取扎样过毒程在有蓬效自辞重压津力下卧预固袭结的鼠不排巾水强示度qPp

oMK0A总应倘力路宣径BCDD

有效终应力影路径AD施(D泥)：不谦扰动级取样强过程田；D勺A圣C：三利轴CU试验睡；预固浙结D某基伐坑土塔的强死度指贝标土层范④1和⑥2层土思的不寨同试忧验的毙强度晋指标土层三轴不固结不排水无测限抗压强度十字板试验快剪固结快剪固结不排水cu(kPa

u

qc（kPa）cu（kPa）cq

qccq

cqccu

cu④211.00.225.34(47.9)28.4(23.71)8.16.1(3.2)15.811.917.19.7⑥19.00.424.06(51.9)34.1(32.42)7.18.3(3.3)13.813.617.813.2不排蓄水强已度指研标cu土层渡④1和⑥2层土愧的平均不排伞水强矿度指惰标cu（kP斯a）在有浓效自胖重压访力下积的预断固结誓不排孔水强轨度土层三轴不固结不排水无测限抗压强度十字板试验快剪经预固结后固结快剪经预固结后固结不排水④2⑥110.412.317.732.833.631浩.2十字探板剪屠切试御验在嗽基坑猫中的邪应用zcuba17.基坑渐水土抄压力污计算赌的分盒算与报合算采用师不固北结不非排水举强度拾指标悉，

u=0袍；竖直皱向下骆渗流糠黏性租土层再：滞及水，洪下部克含水政层人拨工降扩水；聋分层脱潜水映的隔涂水层剩；

u=0贤

计算吉情况对饱亲和黏龙性土乡丰采用梳不排松水强撇度

u=0扮

计算宾情况舍－z0不同;(c训)太沙象基算霞法１(a男)水土压合算(b香)水土岗分算(e曾)美国《基础借工程污手册》(d喷)太沙棒基算喜法２竖直掌向下已渗流跪－考虑探越层难渗流砂土黏土砂土黏土砂土黏土潜水１潜水２承压水水压力u主动土压力pah1h2h3h4h5

wh10

wh3hc

whc

w(hc+h5)Pa1=

1h1Ka1pa2上pa2下pa3上pa3下pa4上pa4下pa5上pa5下1.砂层羡中，刃可以继按静危水计茧算水火压力辜；按践浮重谈度计躬算土地压力狐；2.对黏芹土采灭用简殖单的双水土僵合算焦，不材计任煮何水胸压力伍，计廊算总他主动绸压力抛偏小棉，尤郊其对属于承絮压水晶的上掠下黏田土层蜂。但饼总的矩结果拼是可干以接既受的时。各层独土中暗的水浅土压米力计街算表土层层面孔压u(kPa)水力梯度i自重应力

z(kPa)主动土压力pa(kPa)分算总压力p(kPa)自重应力

z(kPa)黏土的合算p(kPa)①砂土上0000０00下303010403040②黏土上302304.234.26019下012048.348.312048.3③砂土上00120404012040下30150508015080④黏土上30i4=1/3150639318077.7下5019082.6132.6240117⑤砂土上50019063.3113.3240130下8022073.3153.3300180⑥黏土上8022097.3177.3380176分算女与合呈算分算绵得到省的５乏层土胀水土鬼总压剧力为E=1恳97财4ｋＮ/ｍ,黏土哨合算践得到掌的总异压力E=1姻80雕6k帖N/粥m。合算小计算渗压力裙稍小袖，尤质其是候有承越压水反的情坝况，叮但误绍差不撇大。黏土略层中融的竖积向渗下流的熔影响６m黏土k=110m砂土k=1000砂土k=100010mABCD水压阀力主被环动土菊压力水土欢总压你力如果饱黏土脚按照厚水土叫合算宝，其训主动需土压辉力偏缠小（16懂08第kN跟→1驶28瓣6k活N），询被动蹦土压良力相贤差较旱很大(4义62汁kN秋→8牧04浓kN能).所以生在有条承压猪水的欠情况京下，期作为访抗力惨的被身动土冒压力拆用水落土合惜算可载能会扫高估晶抗力赔，造禾成失幅事的秋危险减。一些对不宜海用水施土合的算的臭情况在有中向上钟的渗翠流情粱况下;粉土液的合灾算:关键危在于悼粉土骑以下肉的土衔层；承压防水上盖下的涝黏性裤土不僚宜简厘单合乡丰算；地下暂水控山制，善排、分降、柜截、培灌、合回渗煮等手休段综爷合应蹄用，淡水土技压力疤十分殿复杂湖，应职提倡匙进行员渗流皆分析垦、渗戒流计裁算及收孔压饿观测国合理饰确定瓦水土尘压力筐。目前龄基坑蓝水土图压力术计算宾影响垂因素译的分货析总常结影响因素有利因素不利因素１原状地基土的结构性及结构强度对于欠固结土使用固结不排水或固结快剪强度指标２非饱和土的基质吸力对于地面超载q，使用固结不排水或固结快剪强度指标３平面应变情况下土的较高的内摩擦角对于承压水的上下黏土层采用水土合算计算主动土压力４基坑平面尺寸的三维拱效应对于有向上渗流的墙前坑底土采用水土合算计算被动土压力５墙后土体的小主应力

3减小的应力路径，可能产生的负孔压对于振动反复荷载下，地基土可能的损伤，渐进破坏６墙前坑底以下土的超固结性：粘聚强度与负孔压在降雨、管道漏水条件下，排水不畅对地基土的损伤和破坏作用７坑外人工降低地下水及竖直向下渗流的地下水基坑平面的不规则：阳角、外凸、两侧土质及荷载不平衡。８坑底加固措施9朗肯土压力理论计算主动土压力偏大，被动土压力偏小事故尽发生妥地段地下台软土峰层底夏面深嫁度的鼓等值管线NNEEN-蔑N土层春断面倦图(北距=3瞒16苹51踪蝶.4差4m屈)E-界E土层集断面挎