1、1第三章 基坑工程穩(wěn)定性分析 主 要 內(nèi) 容 一、基坑工程常見(jiàn)失穩(wěn)模式分析 二、整體滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算 三、嵌固深度穩(wěn)定性驗(yàn)算 四、坑底土抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算 五、基坑滲流穩(wěn)定性分析23基坑工程常見(jiàn)失穩(wěn)模式分析基坑工程穩(wěn)定性分析的主要內(nèi)容第一節(jié) 基坑工程常見(jiàn)失穩(wěn)模式分析一、基坑工程常見(jiàn)失穩(wěn)模式分析 兩類(lèi)失穩(wěn)形式 （1）開(kāi)挖坡度過(guò)陡、土釘長(zhǎng)度不夠、樁（墻）入土深度偏淺，無(wú)法給土體提供足夠的阻力，導(dǎo)致整體失穩(wěn)破壞。 （2）支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，在土壓力作用下發(fā)生破壞，進(jìn)一步導(dǎo)致土體的破壞。 誘 因降雨或水的滲入基坑周邊堆載振 動(dòng)4 各類(lèi)支護(hù)結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞模式（1）剛性擋土墻基坑嵌固深度不夠超 載土層強(qiáng)度低（整

2、體滑移破壞）1. 土體破壞（強(qiáng)度、滲流、變形）傾覆破壞擋土墻滑移破壞整體滑移破壞5 各類(lèi)支護(hù)結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞模式（2）內(nèi)支撐基坑超 載土軟涌 砂土層強(qiáng)度低隆起破壞1. 土體破壞（強(qiáng)度、滲流、變形）（坑底土隆起）6承壓水突涌破壞管涌破壞降水設(shè)計(jì)不合理或設(shè)備失效失穩(wěn)破壞分區(qū)開(kāi)挖，放坡過(guò)陡（超大基坑）（2）內(nèi)支撐基坑7（3）拉錨基坑嵌固深度不夠或超挖錨桿長(zhǎng)度不夠失穩(wěn)破壞整體失穩(wěn)破壞82. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)破壞（1）圍護(hù)墻（樁）破壞剪切破壞彎曲破壞（2）內(nèi)撐或拉錨破壞（3）墻（樁）后體變形過(guò)大導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞壓曲破壞剪切破壞壓曲破壞壓曲破壞拉錨失效9排樁支護(hù)基坑失穩(wěn)破壞10二、基坑工程穩(wěn)定性分析的主要內(nèi)容穩(wěn)定性

3、破壞計(jì)算項(xiàng)目：重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)（水泥土墻、雙排樁）傾覆滑移土體整體滑動(dòng)失穩(wěn)坑底隆起滲透非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)（懸臂支擋、錨拉、內(nèi)撐結(jié)構(gòu)等）墻后土體整體滑動(dòng)失穩(wěn)嵌固穩(wěn)定性（傾覆）坑底隆起滲透傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算又稱(chēng)為嵌固穩(wěn)定性驗(yàn)算或踢腳穩(wěn)定性驗(yàn)算1112無(wú)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑穩(wěn)定性分析有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑穩(wěn)定性分析第二節(jié) 整體滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算砂性土土坡穩(wěn)定性分析一、無(wú)圍護(hù)結(jié)構(gòu)基坑穩(wěn)定性分析13當(dāng)=時(shí)，安全系數(shù)最小，則工程中一般要求K1.251.3014黏性土土坡穩(wěn)定性分析1. 瑞典圓弧滑動(dòng)整體穩(wěn)定分析穩(wěn)定安全系數(shù)：滑動(dòng)面上平均抗剪強(qiáng)度與平均剪應(yīng)力之比也可定義為：滑動(dòng)面上最大抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比。對(duì)O點(diǎn)力矩平衡：15對(duì)于

4、外形復(fù)雜、 0的粘性土土坡，土體分層情況時(shí)，要確定滑動(dòng)土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強(qiáng)度的分布不同，一般采用基于極限平衡原理的條分法分析。 2. 土坡穩(wěn)定分析條分法極限平衡分析的條分法：滑動(dòng)土體分為若干垂直土條各土條對(duì)滑弧圓心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩 土坡穩(wěn)定安全系數(shù) abcdiiOCRABH16對(duì)于均質(zhì)土坡，其最危險(xiǎn)滑動(dòng)面通過(guò)坡腳 最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心的確定（費(fèi)倫紐斯近似法） 12ROBA =0 0 需多次試算 OB12AHE2H4.5H圓心位置由1，2 （查表得到)確定171819底面法向靜力平衡:土條底面孔隙水應(yīng)力已知時(shí)，可用有效應(yīng)力法進(jìn)行計(jì)算：20二、有圍護(hù)結(jié)構(gòu)基坑穩(wěn)定性分析21圓弧

5、滑動(dòng)整體穩(wěn)定性系數(shù)Ks：對(duì)于一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)基坑分別不小于1.35、1.30和1.252223當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果不能滿足整體穩(wěn)定性要求時(shí)，可以采取以下兩種方法：一是增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度和墻體厚度;二是改變支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，如采取加內(nèi)支撐的方式。2425懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固穩(wěn)定性驗(yàn)算單層錨桿和單層支撐嵌固穩(wěn)定性驗(yàn)算第三節(jié) 嵌固深度穩(wěn)定性驗(yàn)算（抗傾覆）一、懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固穩(wěn)定性驗(yàn)算2627二、單層錨桿和單層支撐支擋結(jié)構(gòu)嵌固穩(wěn)定性驗(yàn)算2829根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（2012）： 擋土結(jié)構(gòu)的嵌固深度要滿足：整體穩(wěn)定性驗(yàn)算、嵌固深度驗(yàn)算和抗隆起驗(yàn)算；對(duì)于懸臂式結(jié)構(gòu)，尚不應(yīng)小于0.8h；對(duì)單點(diǎn)支撐式結(jié)構(gòu)，尚不應(yīng)小

6、于0.3h；對(duì)于多點(diǎn)支撐式結(jié)構(gòu)，尚不應(yīng)小于0.2h。30例 題【例】某二級(jí)基坑開(kāi)挖深度為10m，采用懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)，土層為黏性土，c=20kPa，=30 ，=18kN/m3，試計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度。313233例 題【例】某一級(jí)基坑開(kāi)挖深度為8m，采用排樁加一水平支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)支撐位于地面下3m處，支護(hù)樁入土深度ld=7m，土層為黏性土，c=12kPa，=15 ，=19.3kN/m3，無(wú)地面施工荷載，樁長(zhǎng)范圍內(nèi)無(wú)地下水，試計(jì)算該基坑的嵌固穩(wěn)定性（踢腳穩(wěn)定性）。348m7m3m內(nèi)撐計(jì)算主動(dòng)、被動(dòng)土壓力系數(shù)主動(dòng)土壓力為0點(diǎn)距地面距離內(nèi)撐點(diǎn)處的主動(dòng)土壓力為：主動(dòng)土壓力的合力為：35樁端處的主動(dòng)土

7、壓力為：主動(dòng)土壓力的合力距內(nèi)撐點(diǎn)的距離為：基坑底面處的被動(dòng)土壓力為：被動(dòng)土壓力的合力為：36樁端處的被動(dòng)土壓力為：被動(dòng)土壓力的合力距內(nèi)撐點(diǎn)的距離為：嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)為：37錨拉式或支撐式支擋結(jié)構(gòu)抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算支護(hù)結(jié)構(gòu)底面以下有軟弱下臥層是抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算第四節(jié) 坑底土抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算一、錨拉式或支撐式支擋結(jié)構(gòu)抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程-2012推薦的Prandtli的地基承載力公式3839一、錨拉式或支撐式支擋結(jié)構(gòu)抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算當(dāng)坑底以下為軟土?xí)r，以最下層支點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)軸心的圓弧滑動(dòng)模式按下列公式驗(yàn)算抗隆起穩(wěn)定性：40二、支護(hù)結(jié)構(gòu)底面以下有軟弱下臥層是抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算當(dāng)擋土構(gòu)件底面以

8、下有軟弱下臥層時(shí)，抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算的部分應(yīng)包括軟弱下臥層，采用Prandtli 地基承載力法驗(yàn)算，m1, m2應(yīng)取軟弱下臥層頂面以上土的重度，ld應(yīng)用D替代。D為坑底至下臥層頂面的土層厚度。懸臂式支擋結(jié)構(gòu)可不進(jìn)行抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算。41建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范2002中的驗(yàn)算方法42當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果不能滿足抗隆起穩(wěn)定要求時(shí)，可以采取以下兩種方法：一是增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度和墻體厚度；二是改變基坑底部土體的工程性質(zhì)，如采取地基處理的方法使基坑內(nèi)土體的抗剪強(qiáng)度增大。43例 題【例】某飽和黏土層中開(kāi)挖條形基礎(chǔ)，擬采用8m長(zhǎng)的板狀支護(hù)，地下水位已降至板狀底部，坑側(cè)地面荷載q=10kPa，土層性質(zhì)c=5kPa，=15

9、，=19kN/m3，按建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程2012，為滿足基底抗隆起穩(wěn)定性的要求，此基坑的最大開(kāi)挖深度不能超過(guò)多少？（按一級(jí)基坑計(jì)算）44設(shè)基坑的開(kāi)挖深度為h：45解：解得：4647解：48抗突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算抗流土穩(wěn)定性驗(yàn)算抗管涌穩(wěn)定性驗(yàn)算第五節(jié) 基坑滲流穩(wěn)定性分析基坑底部滲流穩(wěn)定性分析 破壞形式：坑底土體突涌破壞：坑底以下存在承壓含水層時(shí)，隔水層厚度不足將無(wú)法抵抗含水層水壓力，導(dǎo)致坑底土體突涌。流砂或流土破壞：砂土等透水性地層中，受基坑內(nèi)外水頭差作用, 水力梯度超過(guò)臨界梯度時(shí),出現(xiàn)流砂或流土。49一、抗突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算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(nèi)外的水頭聯(lián)系時(shí)，

10、承壓水作用下的 坑底突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算如下：5051二、抗流土穩(wěn)定性驗(yàn)算懸掛式截水帷幕底端位于碎石土、砂土或粉土含水層時(shí)，對(duì)均質(zhì)含水層，地下水滲流的 流土穩(wěn)定性驗(yàn)算如下：5253三、抗管涌穩(wěn)定性驗(yàn)算54當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果不能滿足土體抗?jié)B穩(wěn)定要求時(shí)，可以采取以下兩種方法：一是做截水帷幕，截?cái)嗪畬樱瑫r(shí)將帷幕內(nèi)的承壓水降壓；二是在基坑底部進(jìn)行地基加固，加大土體重度。55例 題【例】某基坑底下有承壓含水層，已知不透水層的天然重度=20kN/m3。如要求基坑底抗突涌穩(wěn)定系數(shù)Kh1.1，根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程2012則基坑的最大開(kāi)挖深度為多少？56設(shè)基坑開(kāi)挖深度為h：57解：解得：根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程2012例 題【例】某止水帷幕，上游土中最高水位為0.00m，下游地面水位為-8.00m，已知土的天然重度=18kN/m3。為滿足流土穩(wěn)定性要