深基坑工程基坑稳定性分析ppt课件

1、主 要 内 容,一、基坑工程常见失稳模式分析 二、整体滑动稳定性验算 三、嵌固深度稳定性验算 四、坑底土抗隆起稳定性验算 五、基坑渗流稳定性分析,1,2,基坑工程常见失稳模式分析 基坑工程稳定性分析的主要内容,第一节 基坑工程常见失稳模式分析,一、基坑工程常见失稳模式分析,两类失稳形式,1）开挖坡度过陡、土钉长度不够、桩（墙）入土深度偏浅，无法给土体提供足够的阻力，导致整体失稳破坏,2）支护结构强度不够，在土压力作用下发生破坏，进一步导致土体的破坏,诱 因,降雨或水的渗入,基坑周边堆载,振 动,3,各类支护结构的失稳破坏模式,1）刚性挡土墙基坑,嵌固深度不够,超 载,土层强度低 （整体滑移破坏

2、,1. 土体破坏（强度、渗流、变形,倾覆破坏,挡土墙滑移破坏,整体滑移破坏,4,各类支护结构的失稳破坏模式,2）内支撑基坑,超 载,土软,涌 砂,土层强度低,隆起破坏,1. 土体破坏（强度、渗流、变形,坑底土隆起,5,承压水,突涌破坏,管涌破坏,降水设计不合理或设备失效,失稳破坏,分区开挖，放坡过陡（超大基坑,2）内支撑基坑,6,3）拉锚基坑,嵌固深度不够 或超挖,锚杆长度不够,失稳破坏,整体失稳破坏,7,2. 围护结构破坏,1）围护墙（桩）破坏,剪切破坏,弯曲破坏,2）内撑或拉锚破坏,3）墙（桩）后体变形过大导致支护结构破坏,压曲破坏,剪切破坏,压曲破坏,压曲破坏,拉锚失效,8,排桩支护基坑

3、失稳破坏,9,膨胀土基坑失稳破坏,10,二、基坑工程稳定性分析的主要内容,稳定性破坏计算项目,重力式支护结构 （水泥土墙、双排桩） 倾覆 滑移 土体整体滑动失稳 坑底隆起 渗透,非重力式支护结构 （悬臂支挡、锚拉、内撑结构等） 墙后土体整体滑动失稳 嵌固稳定性（倾覆） 坑底隆起 渗透,倾覆稳定性验算又称为嵌固稳定性验算或踢脚稳定性验算,11,12,无围护结构的基坑稳定性分析 有围护结构的基坑稳定性分析,第二节 整体滑动稳定性验算,砂性土土坡稳定性分析,一、无围护结构基坑稳定性分析,13,当=时，安全系数最小，则 工程中一般要求K1.251.30,14,黏性土土坡稳定性分析,1. 瑞典圆弧滑动整

4、体稳定分析,稳定安全系数：滑动面上平均抗剪强度与平均剪应力之比,也可定义为：滑动面上最大抗滑力矩 与滑动力矩之比,对O点力矩平衡,15,对于外形复杂、 0的粘性土土坡，土体分层情况时，要确定滑动土体的重量及其重心位置比较困难，而且抗剪强度的分布不同，一般采用基于极限平衡原理的条分法分析,2. 土坡稳定分析条分法,极限平衡分析的条分法,滑动土体分为若干垂直土条,16,对于均质土坡，其最危险滑动面通过坡脚,最危险滑动面圆心的确定（费伦纽斯近似法,R,O,=0,0,需多次试算,O,E,17,18,19,底面法向静力平衡,土条底面孔隙水应力已知时，可用有效应力法进行计算,20,二、有围护结构基坑稳定性

5、分析,21,圆弧滑动整体稳定性系数Ks：对于一级、二级和三级基坑分别不小于1.35、1.30和1.25,22,23,当验算结果不能满足整体稳定性要求时，可以采取以下两种方法： 一是增加支护结构的嵌固深度和墙体厚度; 二是改变支护结构类型，如采取加内支撑的方式,24,25,悬臂支护结构的嵌固稳定性验算 单层锚杆和单层支撑嵌固稳定性验算,第三节 嵌固深度稳定性验算（抗倾覆,一、悬臂支护结构的嵌固稳定性验算,26,27,二、单层锚杆和单层支撑支挡结构嵌固稳定性验算,28,29,根据建筑基坑支护技术规程（2012）： 挡土结构的嵌固深度要满足：整体稳定性验算、嵌固深度验算和抗隆起验算； 对于悬臂式结构

6、，尚不应小于0.8h；对单点支撑式结构，尚不应小于0.3h；对于多点支撑式结构，尚不应小于0.2h,30,例 题,例】某二级基坑开挖深度为10m，采用悬臂式支护结构，土层为黏性土，c=20kPa，=30 ，=18kN/m3，试计算支护结构的嵌固深度,31,32,33,例 题,例】某一级基坑开挖深度为8m，采用排桩加一水平支撑支护结构，内支撑位于地面下3m处，支护桩入土深度ld=7m，土层为黏性土，c=12kPa，=15 ，=19.3kN/m3，无地面施工荷载，桩长范围内无地下水，试计算该基坑的嵌固稳定性（踢脚稳定性,34,8m,7m,3m,内撑,计算主动、被动土压力系数,主动土压力为0点距地面

7、距离,内撑点处的主动土压力为,主动土压力的合力为,35,桩端处的主动土压力为,主动土压力的合力距内撑点的距离为,基坑底面处的被动土压力为,被动土压力的合力为,36,桩端处的被动土压力为,被动土压力的合力距内撑点的距离为,嵌固稳定安全系数为,37,锚拉式或支撑式支挡结构抗隆起稳定性验算 支护结构底面以下有软弱下卧层是抗隆起稳定性验算,第四节 坑底土抗隆起稳定性验算,一、锚拉式或支撑式支挡结构抗隆起稳定性验算,建筑基坑支护技术规程-2012推荐的Prandtli的地基承载力公式,38,39,一、锚拉式或支撑式支挡结构抗隆起稳定性验算,当坑底以下为软土时，以最下层支点为转动轴心的圆弧滑动模式按 下列

8、公式验算抗隆起稳定性,40,二、支护结构底面以下有软弱下卧层是抗隆起稳定性验算,当挡土构件底面以下有软弱下卧层时，抗隆起稳定性验算的部分应包括软弱下卧层，采用Prandtli 地基承载力法验算，m1, m2应取软弱下卧层顶面以上土的重度，ld应用D替代。D为坑底至下卧层顶面的土层厚度。 悬臂式支挡结构可不进行抗隆起稳定性验算,41,建筑地基基础规范2002中的验算方法,42,当验算结果不能满足抗隆起稳定要求时，可以采取以下两种方法： 一是增加支护结构的嵌固深度和墙体厚度； 二是改变基坑底部土体的工程性质，如采取地基处理的方法使基坑内土体的抗剪强度增大,43,例 题,例】某饱和黏土层中开挖条形基

9、础，拟采用8m长的板状支护，地下水位已降至板状底部，坑侧地面荷载q=10kPa，土层性质c=5kPa，=15 ，=19kN/m3，按建筑基坑支护技术规程2012，为满足基底抗隆起稳定性的要求，此基坑的最大开挖深度不能超过多少？（按一级基坑计算,44,设基坑的开挖深度为h,45,解,解得,46,47,解,48,抗突涌稳定性验算 抗流土稳定性验算 抗管涌稳定性验算,第五节 基坑渗流稳定性分析,基坑底部渗流稳定性分析,破坏形式： 坑底土体突涌破坏：坑底以下存在承压含水层时，隔水层厚度不足将无法抵抗含水层水压力，导致坑底土体突涌。 流砂或流土破坏：砂土等透水性地层中，受基坑内外水头差作用, 水力梯度超

10、过临界梯度时,出现流砂或流土,49,一、抗突涌稳定性验算,坑底以下有水头高于坑底的承压含水层，且未用截水帷幕隔断其基坑内外的水头联系时，承压水作用下的 坑底突涌稳定性验算如下,50,51,二、抗流土稳定性验算,悬挂式截水帷幕底端位于碎石土、砂土或粉土含水层时，对均质含水层，地下水渗流的 流土稳定性验算如下,52,53,三、抗管涌稳定性验算,54,当验算结果不能满足土体抗渗稳定要求时，可以采取以下两种方法： 一是做截水帷幕，截断含水层，同时将帷幕内的承压水降压； 二是在基坑底部进行地基加固，加大土体重度,55,例 题,例】某基坑底下有承压含水层，已知不透水层的天然重度=20kN/m3。如要求基坑底抗突涌稳定系数Kh1.1，根据建筑基坑支护技术规程2012则基坑的最大开挖深度为多少,56,设基坑开挖深度为h,57,解,解得,根据建筑基坑支护技术规程2012,例 题,例】某止水帷幕，上游土中最高水位为0.00m，下游地面水位为-8.00m，已知土的天然重度=18kN/m3。为满足流土稳定性要