中国矿业大学自动化监测技术在深基坑工程的应用讲座.ppt

12.4 基坑围护结构的内力计算 12.4.1 围护结构的计算模型及计算原则 基坑工程的计算模型包括:结构模型、水土压力模型、稳定性分析模型等。 对于围护结构的计算一般采用考虑桩（墙）土共同作用的弹性地基上的杆系或框架模型，根据施工过程中发生的实际工况分步进行计算，同时考虑施工工况引起结构的先期位移值以及支撑变形的影响或采用荷载增量法进行计算，即所谓的“先变形、后支撑”的原则。 计算工况包括开挖阶段到内部结构回筑阶段各工况的内力组合，最终的位移及内力值是各阶段的累计值。 12.4 基坑围护结构的内力计算 12.4.2 桩（墙）内力的计算分析方法 弹性地基杆系有限单元法是当前基坑工程设计的最常用方法： （一）弹性地基杆系有限单元法 1.结构理想化 2.结构离散化 3.挡土结构的节点应满足变形协调条件 4.单元所受荷载和单元节点位移之间的关系 5.根据静力平衡条件，作用在结构节点的外荷载必须与单元内荷载相平衡。 12.4 基坑围护结构的内力计算 12.4.2 桩（墙）内力的计算分析方法 以往采用的古典法以及山肩邦男法、弹性法等计算方法不能有效地计入基坑开挖时挡土结构及支撑轴力的变化过程。 （二）挡土结构的有限元分析 有限单元法作为一种计算方法具有灵活、多样、限制少、易于模拟等优点而在挡土结构分析中广为采用。 在使用有限元对挡土结构分析时，可有效地计入基坑开挖过程中的多种因素，例如作用在挡土结构上被动侧和主动侧的水土压力的变化，支撑随开挖深度的增加其架设数量的变化、支撑架设前的挡土结构位移以及架设后支撑轴力也会随后次开挖过程而逐渐得到调整，支撑预加轴力对挡土结构内力变化的影响，以及空间作用下挡土结构的空间效应问题等。 12.5 基坑稳定性验算 整体失稳破坏 基坑 失稳 的 表现 形式 承载力不足导致的破坏 基底滑移破坏 基底潜蚀、管涌 渗流 支撑结构破坏 被动土压力丧失 12.4.1 边坡稳定 12.4.2 基坑隆起稳定 12.4.3 整体稳定性验算 12.4.4 坑底抗渗流稳定性验算 12.4.5 承压水的影响 12.6.2 抗倾覆、滑移 12.5 基坑稳定性验算 边坡稳定 由于设计不合理坡度太陡，或雨水、管道渗漏等原因造成边坡渗水导致土体抗剪强度降低，引起基坑边土体整体滑坡。 12.5 基坑稳定性验算 重力式挡土墙基坑的失稳模式 1、由于墙体的入土深度不足，或由于墙底存在软弱土层，土体抗剪强度不够等原因，导致墙体随附近土体整体滑移破坏。 12.5 基坑稳定性验算 2、由于基坑外挤土施工如坑外施工挤土桩或者坑外超载作用如基坑边堆载、重型施工机械行走等引起墙后土体压力增加，导致墙体向坑内倾覆。 重力式挡土墙基坑的失稳模式 12.5 基坑稳定性验算 3、当坑内土体强度较低或坑外超载时，导致墙底变形过大或整体刚性移动。 重力式挡土墙基坑的失稳模式 12.5 基坑稳定性验算 1、因为坑底土体压缩模量低，坑外超载等原因，致使围护墙踢脚产生很大的变形。 内撑式挡土墙基坑的失稳模式 12.5 基坑稳定性验算 2、在含水地层（特别是有砂层、粉砂层或者其他透水性较好的地层），由于围护结构的止水设施失效，致使大量的水夹带砂粒涌入基坑，严重的水土流失会造成支护还可能先在墙后形成空穴而后突然发生地面塌陷。 内撑式挡土墙基坑的失稳模式 12.5 基坑稳定性验算 3、由于基坑底部土体的抗剪强度较低，致使坑底土体随围护墙踢脚向坑内移动，产生隆起破坏。 内撑式挡土墙基坑的失稳模式 12.5 基坑稳定性验算 4、在承压含水层上覆隔水层中开挖基坑时，由于设计不合理或超挖，承压含水层的水头压力冲破基坑底部土层，发生坑底突涌破坏。 内撑式挡土墙基坑的失稳模式 12.5 基坑稳定性验算 5、在砂层或者粉砂地层中开挖基坑时，降水设计不合理或井点降水失效后导致水位上升，产生管涌，严重时会导致基坑失稳。 内撑式挡土墙基坑的失稳模式 12.5 基坑稳定性验算 6、在超大基坑，特别是长条形基坑（如地铁站、明挖法施工隧道等）内分区放坡挖土，由于放坡较陡，降雨或其他原因导致滑坡，冲毁基坑内先期施工的支撑及立柱，导致基坑破坏。 内撑式挡土墙基坑的失稳模式 12.5 基坑稳定性验算 1、由于围护墙插入深度不够，或基坑底部超挖，导致基坑踢脚破坏。 拉锚基坑的失稳模式 12.5 基坑稳定性验算 2、由于设计锚杆太短，锚杆和围护墙均在滑裂面以内，与土体一起呈整体滑移，致使基坑整体滑移破坏。 拉锚基坑的失稳模式 12.5 基坑稳定性验算 12.5.1 边坡稳定 砂性土 考虑水力影响 粘性土 条分法 安全系数定义： 12.5 基坑稳定性验算 12.5.2 基坑隆起稳定 ——圆弧滑动面假设 基本假设：