1、主主 要要 內內 容容u 一、基坑工程常見失穩模式分析一、基坑工程常見失穩模式分析u 二、整體滑動穩定性驗算二、整體滑動穩定性驗算u 三、嵌固深度穩定性驗算三、嵌固深度穩定性驗算u 四、坑底土抗隆起穩定性驗算四、坑底土抗隆起穩定性驗算u 五、基坑滲流穩定性分析五、基坑滲流穩定性分析12基坑工程常見失穩模式分析基坑工程常見失穩模式分析基坑工程穩定性分析的主要內容基坑工程穩定性分析的主要內容第一節第一節 基坑工程常見失穩模式分析基坑工程常見失穩模式分析一、基坑工程常見失穩模式分析p 兩類失穩形式 （1）開挖坡度過陡、土釘長度不夠、樁（墻）入土深度偏淺，無法給土體提供足夠的阻力，導致整體失穩破壞。

2、（2）支護結構強度不夠，在土壓力作用下發生破壞，進一步導致土體的破壞。p 誘 因降雨或水的滲入基坑周邊堆載振 動3 各類支護結構的失穩破壞模式各類支護結構的失穩破壞模式（1）剛性擋土墻基坑）剛性擋土墻基坑嵌固深度不夠嵌固深度不夠超超 載載土層強度低土層強度低（整體滑移破壞）（整體滑移破壞）1. 土體破壞（土體破壞（強度、滲流、變形強度、滲流、變形）傾覆破壞傾覆破壞擋土墻滑移破壞擋土墻滑移破壞整體滑移破壞整體滑移破壞4 各類支護結構的失穩破壞模式各類支護結構的失穩破壞模式（2）內支撐基坑）內支撐基坑超超 載載土軟土軟涌涌 砂砂土層強度低土層強度低隆起破壞隆起破壞1. 土體破壞（土體破壞（強度、滲

3、流、變形強度、滲流、變形）（坑底土隆起）（坑底土隆起）5承壓水承壓水突涌破壞突涌破壞管涌破壞管涌破壞降水設計不合理或設備失效降水設計不合理或設備失效失穩破壞失穩破壞分區開挖，放坡過陡（超大基坑）分區開挖，放坡過陡（超大基坑）（2）內支撐基坑）內支撐基坑6（3）拉錨基坑）拉錨基坑嵌固深度不夠嵌固深度不夠或超挖或超挖錨桿長度不夠錨桿長度不夠失穩破壞失穩破壞整體失穩破壞整體失穩破壞72. 圍護結構破壞圍護結構破壞（1）圍護墻（樁）破壞）圍護墻（樁）破壞剪切破壞剪切破壞彎曲破壞彎曲破壞（2）內撐或拉錨破壞）內撐或拉錨破壞（3）墻（樁）后體變形過大導致支護結構破壞）墻（樁）后體變形過大導致支護結構破壞壓

4、曲破壞壓曲破壞剪切破壞剪切破壞壓曲破壞壓曲破壞壓曲破壞壓曲破壞拉錨失效拉錨失效8排樁支護基坑失穩破壞排樁支護基坑失穩破壞9膨脹土基坑失穩破壞膨脹土基坑失穩破壞10二、基坑工程穩定性分析的主要內容二、基坑工程穩定性分析的主要內容穩定性破壞計算項目：穩定性破壞計算項目：重力式支護重力式支護結構結構（水泥土墻、雙排樁）（水泥土墻、雙排樁）v傾覆傾覆v滑移滑移v土體整體滑動失穩土體整體滑動失穩v坑底隆起坑底隆起v滲透滲透非重力式支護結構非重力式支護結構（懸臂支擋、錨拉、內撐結構等）（懸臂支擋、錨拉、內撐結構等）v墻后土體整體滑動失穩墻后土體整體滑動失穩v嵌固穩定性（傾覆）嵌固穩定性（傾覆）v坑底隆起坑

5、底隆起v滲透滲透傾覆穩定性驗算又稱為嵌固穩定性驗算傾覆穩定性驗算又稱為嵌固穩定性驗算或踢腳穩定性驗算或踢腳穩定性驗算1112無圍護結構的基坑穩定性分析無圍護結構的基坑穩定性分析有圍護結構的基坑穩定性分析有圍護結構的基坑穩定性分析第二節第二節 整體滑動穩定性驗算整體滑動穩定性驗算砂性土土坡穩定性分析砂性土土坡穩定性分析tancostanfTNW抗滑力sinTW下滑力cosNW法向分力一、無圍護結構基坑穩定性分析costantansintanWWfT安全系數K=T13costantansintanWWfT安全系數K=T當當=時，安全系數最小，則時，安全系數最小，則工程中一般要求工程中一般要求K1.

6、251.30tantanK14黏性土土坡穩定性分析黏性土土坡穩定性分析1. 瑞典圓弧滑動整體穩定分析瑞典圓弧滑動整體穩定分析穩定安全系數：滑動面上平均穩定安全系數：滑動面上平均抗剪強度抗剪強度與平均與平均剪應力剪應力之比之比也可定義為：滑動面上最大抗滑力矩也可定義為：滑動面上最大抗滑力矩與滑動力矩之比。與滑動力矩之比。對對O點力矩平衡：點力矩平衡：15對于對于外形復雜、外形復雜、 00的粘性土的粘性土土坡，土體分層情況時，土坡，土體分層情況時，要確要確定滑動土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強度的定滑動土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強度的分布不同，分布不同，一般采用基于極限平衡

7、原理的條分法分析。一般采用基于極限平衡原理的條分法分析。 2. 土坡穩定分析條分法土坡穩定分析條分法極限平衡分析的條分法：極限平衡分析的條分法：滑動土體滑動土體分為若干分為若干垂直土條垂直土條各土條對滑弧各土條對滑弧圓心的抗滑力圓心的抗滑力矩和滑動力矩矩和滑動力矩 土坡穩定土坡穩定安全系數安全系數 abcdiiOCRABH16對于均質土坡，對于均質土坡，其最危險滑動面其最危險滑動面通過坡腳通過坡腳 最危險滑動面圓心的確定最危險滑動面圓心的確定（費倫紐斯近似法）（費倫紐斯近似法） 12ROBA =0=0 00 需多次試算需多次試算 OB12AHE2H4.5H圓心位置由圓心位置由1 1，2 2 （

8、查表得到（查表得到) )確定確定171819siiiiisfiiFtgNl clFT(costan)sini iiiirsiiclWMKMW底面法向靜力平衡底面法向靜力平衡:iiiWNcos土條底面孔隙水應力已知時，可用土條底面孔隙水應力已知時，可用有效應力法進行計算：有效應力法進行計算： iiiiiiiiisinWtancos)luW(lcK 20二、有圍護結構基坑穩定性分析21圓弧滑動整體穩定性系數圓弧滑動整體穩定性系數Ks：對于一級、二級：對于一級、二級和三級基坑分別不小于和三級基坑分別不小于1.35、1.30和和1.252223當驗算結果不能滿足整體穩定性要求時，可以采當驗算結果不能滿

9、足整體穩定性要求時，可以采取以下兩種方法：取以下兩種方法：p一是增加支護結構的一是增加支護結構的嵌固深度嵌固深度和和墻體厚度墻體厚度;p二是改變支護結構類型，如采取二是改變支護結構類型，如采取加內支撐加內支撐的方式。的方式。2425懸臂支護結構的嵌固穩定性驗算懸臂支護結構的嵌固穩定性驗算單層錨桿和單層支撐嵌固穩定性驗算單層錨桿和單層支撐嵌固穩定性驗算第三節第三節 嵌固深度穩定性驗算（抗傾覆）嵌固深度穩定性驗算（抗傾覆）一、懸臂支護結構的嵌固穩定性驗算2627二、單層錨桿和單層支撐支擋結構嵌固穩定性驗算2829根據根據建筑基坑支護技術規程建筑基坑支護技術規程（2012）：）：p 擋土結構的嵌固深

10、度要滿足：整體穩定性驗算、擋土結構的嵌固深度要滿足：整體穩定性驗算、嵌固深度驗算和抗隆起驗算；嵌固深度驗算和抗隆起驗算；p對于懸臂式結構，尚不應小于對于懸臂式結構，尚不應小于0.8h；對單點支撐式；對單點支撐式結構，尚不應小于結構，尚不應小于0.3h；對于多點支撐式結構，尚不；對于多點支撐式結構，尚不應小于應小于0.2h。30例例 題題【例】某二級基坑開挖深度為某二級基坑開挖深度為10m，采用懸臂式支護結構，采用懸臂式支護結構，土層為黏性土，土層為黏性土，c=20kPa，=30 ，=18kN/m3，試計，試計算支護結構的嵌固深度。算支護結構的嵌固深度。313233例例 題題【例】某一級基坑開挖

11、深度為某一級基坑開挖深度為8m，采用排樁，采用排樁加一水平支撐支護結構，內支撐位于地加一水平支撐支護結構，內支撐位于地面下面下3m處，支護樁入土深度處，支護樁入土深度ld=7m，土，土層為黏性土，層為黏性土，c=12kPa，=15 ，=19.3kN/m3，無地面施工荷載，樁長范，無地面施工荷載，樁長范圍內無地下水，試計算該基坑的嵌固穩圍內無地下水，試計算該基坑的嵌固穩定性（踢腳穩定性）。定性（踢腳穩定性）。348m7m3m內撐內撐58902154524522.tan)(tanKa ）（ 712154524522.tan)(tanKp ）（ kPa.KcKhpaaa715767012258903

12、31921 支點支點計算主動、被動土壓力系數計算主動、被動土壓力系數主動土壓力為主動土壓力為0點距地面距離點距地面距離內撐點處的主動土壓力為：內撐點處的主動土壓力為：kPa.KcKhpaaa713376701225890621-1531922 ）（樁端樁端 主動土壓力的合力為：主動土壓力的合力為：m/kN.ak45894621-15507133E ）（357670.Ka 31.Kp m.Kcza621767031912220 樁端處的主動土壓力為：樁端處的主動土壓力為：主動土壓力的合力距內撐點的距離為：主動土壓力的合力距內撐點的距離為：m./).(a547362115315a2 kPa.KcK

13、hpppp2313112223 坑底坑底基坑底面處的被動土壓力為：基坑底面處的被動土壓力為：kPa.KcKhpppp872603112271731924 樁端樁端被動土壓力的合力為：被動土壓力的合力為：m/kN.).(pk2102275087260231E 36樁端處的被動土壓力為：樁端處的被動土壓力為：被動土壓力的合力距內撐點的距離為：被動土壓力的合力距內撐點的距離為：m.p42958275a2 4315474589442921022K22.aEaEaakppke ，滿滿足足嵌嵌固固穩穩定定性性要要求求251K.e 嵌固穩定安全系數為：嵌固穩定安全系數為：37錨拉式或支撐式支擋結構抗隆起穩定

14、性驗算錨拉式或支撐式支擋結構抗隆起穩定性驗算支護結構底面以下有軟弱下臥層是抗隆起穩定支護結構底面以下有軟弱下臥層是抗隆起穩定性驗算性驗算第四節第四節 坑底土抗隆起穩定性驗算坑底土抗隆起穩定性驗算一、錨拉式或支撐式支擋結構抗隆起穩定性驗算建筑基坑支護技術規程建筑基坑支護技術規程-2012推薦的推薦的Prandtli的地基承載力公式的地基承載力公式bdmcqdmKq)lh(cNNl 012 dml2 dl01q)lh(dm 38cqdmkcNNlp 2 坑坑底底土土的的地地基基極極限限壓壓力力bdmcqdmKq)lh(cNNl 012 bKdl加加權權的的平平均均重重度度；土土，取取各各層層土土按

15、按厚厚度度土土的的天天然然重重度度；對對多多層層擋擋土土構構件件底底面面以以上上分分別別為為基基坑坑外外、基基坑坑內內21mm, bK39一、錨拉式或支撐式支擋結構抗隆起穩定性驗算當坑底以下為軟土時，以最下層支點為轉動軸心的圓弧滑動模式按當坑底以下為軟土時，以最下層支點為轉動軸心的圓弧滑動模式按下列公式驗算抗隆起穩定性：下列公式驗算抗隆起穩定性：rK;kPajqj）標標準準值值（土土條條頂頂面面上上的的豎豎向向壓壓力力第第rKrK40二、支護結構底面以下有軟弱下臥層是抗隆起穩定性驗算當擋土構件底面以下有軟弱下臥層時，抗隆起穩定性驗算的部分應包括當擋土構件底面以下有軟弱下臥層時，抗隆起穩定性驗算

16、的部分應包括軟弱下臥層，采用軟弱下臥層，采用Prandtli 地基承載力法驗算，地基承載力法驗算，m1, m2應取軟弱下臥層應取軟弱下臥層頂面以上土的重度，頂面以上土的重度，ld應用應用D替代替代。D為坑底至下臥層頂面的土層厚度。為坑底至下臥層頂面的土層厚度。懸臂式支擋結構可不進行抗隆起穩定性驗算。懸臂式支擋結構可不進行抗隆起穩定性驗算。41建筑地基基礎規范建筑地基基礎規范2002中的驗算方法中的驗算方法42當驗算結果不能滿足抗隆起穩定要求時，可以采當驗算結果不能滿足抗隆起穩定要求時，可以采取以下兩種方法：取以下兩種方法：一是增加支護結構的一是增加支護結構的嵌固深度嵌固深度和和墻體厚度墻體厚度

17、；二是改變基坑底部土體的工程性質，如采取二是改變基坑底部土體的工程性質，如采取地基地基處理處理的方法使基坑內土體的抗剪強度增大。的方法使基坑內土體的抗剪強度增大。43例例 題題【例】某飽和黏土層中開挖條形基礎，擬采用某飽和黏土層中開挖條形基礎，擬采用8m長的板狀支護，長的板狀支護，地下水位已降至板狀底部，坑側地面荷載地下水位已降至板狀底部，坑側地面荷載q=10kPa，土層性，土層性質質c=5kPa，=15 ，=19kN/m3，按，按建筑基坑支護技術建筑基坑支護技術規程規程2012，為滿足基底抗隆起穩定性的要求，此基坑的最，為滿足基底抗隆起穩定性的要求，此基坑的最大開挖深度不能超過多少？（按一級

18、基坑計算）大開挖深度不能超過多少？（按一級基坑計算）449332452.e )(tanNtanq 設基坑的開挖深度為設基坑的開挖深度為h：45解：解：9310151.tan/)N(Nqc 811081993105933-819012.hq)lh(cNNldmcqdm ）（ 解得：解得：m834.h 4631741751261856517m/kN.m 47解：解：1611231.tan/)N(Nqc 23105127417161111735618012.q)lh(cNNlKdmcqdmb 滿滿足足抗抗隆隆起起穩穩定定性性要要求求,.Kb8123 3218m/kNm 7352452.e )(tan

19、Ntanq 48抗突涌穩定性驗算抗突涌穩定性驗算抗流土穩定性驗算抗流土穩定性驗算抗管涌穩定性驗算抗管涌穩定性驗算第五節第五節 基坑滲流穩定性分析基坑滲流穩定性分析基坑底部滲流穩定性分析基坑底部滲流穩定性分析 破壞形式：p坑底土體突涌破壞：坑底以下存在承壓含水層時，隔水層厚度不足將無法抵抗含水層水壓力，導致坑底土體突涌。p流砂或流土破壞：砂土等透水性地層中，受基坑內外水頭差作用, 水力梯度超過臨界梯度時,出現流砂或流土。49一、抗突涌穩定性驗算whhwwKhD 坑底以下有水頭高于坑底的承壓含水層，且未用截水帷幕隔坑底以下有水頭高于坑底的承壓含水層，且未用截水帷幕隔斷其基坑內外的水頭聯系時，承壓水

20、作用下的斷其基坑內外的水頭聯系時，承壓水作用下的 坑底突涌穩定坑底突涌穩定性驗算如下：性驗算如下：50hwwKhD 加加權權平平均均天天然然重重度度；對對多多層層土土，取取土土層層厚厚度度土土層層的的天天然然重重度度；承承壓壓含含水水層層頂頂面面至至坑坑底底的的土土層層厚厚度度；承承壓壓含含水水層層頂頂面面至至坑坑底底不不應應小小于于突突涌涌穩穩定定性性安安全全系系數數， D;.KKhh11水水的的重重度度；水水頭頭高高度度承承壓壓含含水水層層頂頂面面的的壓壓力力ww;h 51二、抗流土穩定性驗算懸掛式截水帷幕底端位于碎石土、砂懸掛式截水帷幕底端位于碎石土、砂土或粉土含水層時，對均質含水層，土

21、或粉土含水層時，對均質含水層，地下水滲流的地下水滲流的 流土穩定性驗算如下：流土穩定性驗算如下：fwdKhD.l ）（180252fwdKhD.l ）（1802水水的的重重度度。基基坑坑內內外外的的水水頭頭差差；土土的的浮浮重重度度；厚厚度度；頂頂面面至至基基坑坑地地面面的的土土層層潛潛水水面面或或承承壓壓水水含含水水層層插插入入深深度度；截截水水帷帷幕幕在在坑坑度度以以下下的的，分分別別不不應應小小于于級級的的支支護護結結構構，安安全全等等級級為為一一、二二、三三流流土土穩穩定定性性安安全全系系數數，wdhfhl;.,.KK 1D415161532 1.5swwwLDKhh抗管涌穩定性驗算三、抗管涌穩定性驗算54當驗算結果不能滿足土體抗滲穩定要求時，可以當驗算結果不能滿足土體抗滲穩定要求時，可以采取以下兩種方法：采取以下兩種方法：p一是做一是做截水帷幕截水帷幕，截斷含水層，同時將帷幕內的，截斷含水層，同時將帷幕內的承壓水降壓；承壓水降壓；p二是在基坑底部進行二是在基坑底部進行地基加固地基加固，加大土體重度。，加大土體重度。55例例 題題【例】某基坑底下有承壓含水