4.1深基坑坑壁土压力特点.ppt

4深基坑开挖与支护基坑含义 深基坑的 深 本难以明确的界定 是一个 模糊 的概念 相对于一定的地质 水文条件 一定的施工技术水平 形成一定的施工难度 大家对于达到一定施工难度的 地面以下一定尺寸的基坑谓之 深 反之为 浅 在目前的水平上 较为工程界大多数人所接受深基坑概念是指深度5 7m以上的基坑 基坑支护结构极限状态可分为下列两类 1 承载能力极限状态 对应于支护结构达到最大承载能力或基坑底失稳 管涌导致土体或支护结构破坏 内支撑压屈失稳 支护桩墙锚杆抗拔失效等 2 正常使用极限状态 对应于支护结构的变形已破坏基坑周边环境的平衡状态并产生了不良影响 如引起周边相邻的建筑物倾斜 开裂 道路沉降 开裂 周边的地下管线沉降变形开裂等 基坑支护设计应包括下列内容 1 支护体系的方案技术经济比较和选型 2 支护结构的强度 稳定和变形计算 3 基坑内外土体的稳定性验算 4 基坑降水或止水帷幕设计以及围护墙的抗渗设计 5 基坑开挖与地下水变化引起的基坑内外土体的变形及其对基础桩 邻近建筑物和周边环境的影响 6 基坑开挖施工方法的可行性及基坑施工过程中的监测要求 建设部 建筑基坑支护技术规程 中对基坑侧壁安全等级规定见表建筑基坑侧壁安全等级及重要性系数注 有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定 深基坑工程的安全等级注 H 坑深a 主干道 生命线工程及邻近重要建 构 筑物基础边缘离坑壁的距离 符合上表右项条件之一即可判定 对于安全等级为一级 二级的建筑基坑侧壁 尚应进行基坑支护结构水平位移计算 如武汉地区深基坑技术指南中 对支护结构的最大水平位移 要求如下 对于安全等级一级的支护 应满足 40mm 对于安全等级二级的支护 应满足 100mm 对于安全等级三级的支护 应满足 200mm 4 1深基坑坑壁土压力特点规范 基坑工程设计规范 建筑地基基础设计规范 土木工程专业毕业设计指南 岩土工程分册中国水利水电出版社作用在支护结构上的荷载主要有 土压力 地下水水压力 坑口地面堆载 相邻房屋浅基基底传来的压力等 一 土压力的计算静止土压力 主动土压力 被动土压力 1静止土压力挡土墙在压力作用下不发生任何变形和位移 墙后填土处于弹性平衡状态 作用在挡土墙背的土压力称为静止土压力 主动土压力挡土墙在土压力作用下离开土体向前位移时 土压力随之减小 当位移量至一定数值时 墙后土体达到主动平衡极限平衡状态 此时 作用在墙被上的土压力称为主动土压力 3被动土压力挡土墙在外力作用下推挤土体向后位移时 作用在墙上的土压力随之增加 当位移量增之一定数值时 墙后土体达到被动极限平衡状态 此时 作用在墙被上的土压力称为被动土压力 三种压力之间的关系为 Ea E0 Ep 布林奇 汉森 Brinch Hansen 认为位移量达到下列数据时达到主 被动土压力 对于主动土压力对于被动土压力H是墙高砂土和粘性土中产生的主 被动土压力所需的墙顶位移如表 本表摘自H F 温特科斯 方晓阳主编的 基础工程手册 静止土压力 作用在挡土结构背后的静止土压力可视为天然土层自重应力的水平分量 侧压力强度为 p0 K0 zK0 土侧压力系数静止应力系数的确定方法1通过侧限条件下的试验测定 2采用经验公式计算 K0 1 sin 作用于支护结构的土压力可采用朗肯理论公式分层计算 主动土压力 Ea主动土压力强度 pa无粘性土的主动土压力强度 无粘性土的主动土压力 粘性土的主动土应力强度粘性土的主动土应力粘性土的主动土应力强度 粘性土的主动土应力 被动土压力计算 无粘性土的被动土压力强度 无粘性土的被动土压力 粘性土的被动土应力强度 粘性土的被动土应力 12 填土面有均布荷载的土压力计算当挡土墙后填土面上作用有连续均步荷载q时 主动土压力强度按下式计算 Pa q z Ka填土面a点的土压力强度 Pa0 qKa墙底b点的土压力强度 Pa1 q h Ka 成层填土的土压力计算 挡土墙的回填土常会部分或全部处于地下水位一下 由于地下水的存在将使土的含水量增加 抗剪强度降低 从而使土压力增大 同时还会产生静水压力 计算土压力时存在的问题 目前支护结构计算 最危险阶段不一定是正常使用阶段 而是在建造阶段和老化阶段 主要原因是对环境 地质 荷载等因素认识不足引起 以上介绍的是朗肯土压力理论 土压力的计算方法有很多种 可参考有关规范 考虑地下水的影响 砂土 粉土用水土分算 作用于支护结构上的侧压力为有效土压力与水压力之和 有效土压力按土的浮重度及有效抗剪强度指标 C 计算 粘性土根据现场情况和工程经验按水土合算或分算 水土合算为 水土合并的土压力按土的饱和重度 m 及总应力固结不排水抗剪强度指标 Ccu cu 计算 是国内比较流行的方法 特别对粘性土积累了一定的经验 水压力的分布是确定地下水位以下作用在支护结构上的不平衡水压力 当地下水位有渗流作用时为倒三角形分布 当无渗流时 可按梯形分布考虑 作用在支护上的土压力 常用朗肯土压力理论 计算方法与墙体位移量与位移形式有关 1 太沙基提出的土压力图 2 我国常采用三角形分布土压力 位移大 模式和矩形土压力 位移小 模式 无支撑 锚拉 支护背上的土压力按主动土压力 有支撑 位移受制约 土压力有可能未进入主动土压力状态 而处于静止土压力与主动土压力之间 A 打入式板桩 板桩两侧产生一定的侧向压力 由于挤压作用 土压力系数可能略大于静止土压力系数 B 开挖第一深度 卸载 板桩变形 后侧土压力减小进入主动土压力状态 C 设支撑1 变形有一定的恢复 土压力加大 分布形式改变 D继续开挖致第二深度 板桩将引起新的侧向变形 土压力分布亦随之改变 E设置支撑2 并楔紧支撑1 形成新的土压力分布图式 F继续开挖致第3深度 板桩随之向坑内侧位移 主动区土体亦向坑内移动 土压力有一定减小 粘性土土压力计算 工程上较为广泛地采用等效内摩擦角法 内聚力折算成内摩擦角 一 根据实际经验确定 二 根据抗剪强度相等 通过作用在基坑底面标高上的土中垂直 t求出 三 根据土压力相等的概念来计算等效内摩擦角 假定墙背竖直 光滑 填土水平 1 粘性土的土压力比砂土的土压力复杂