基坑支擋結(jié)構(gòu)上的水土壓力

基坑支擋結(jié)構(gòu)上的水土壓力清華大學(xué)巖土工程研究所李廣信目錄1.設(shè)計理論與荷載組合；2.基坑工程中土水壓力的特點；3.墻體的位移與土壓力；4.墻后土壓力的計算與分布；5.土中水與土水壓力；6.土壓力計算與土的抗剪強度指標7.水土分算與合算。巖土工程的不確定性基坑工程具有更多的不確定性。地層土水分布不確定性；現(xiàn)場與實驗室?guī)r土指標的不確定性；現(xiàn)場原位應(yīng)力與孔隙水壓力的不確定性；外加荷載及其分布的不確定性；巖土材料性質(zhì)的復(fù)雜性；計算理論和方法的不確定性；參數(shù)的相關(guān)性。上海工程建設(shè)規(guī)范《基坑工程設(shè)計規(guī)范》（DG/TJ09-61-2010）

RH

—抗力分項系數(shù)；s—作用分項系數(shù)，取1.0；這實際上與安全系數(shù)等效；不能將一個隨機變量的不確定性，放入另一個隨機變量之中；安全系數(shù)：包含所有的不確定性。同樣數(shù)值的安全系數(shù)與抗力分項系數(shù)所表現(xiàn)的安全度是無法相比的。其中差一個荷載分項系數(shù)。（1）它所支擋的原狀土，不是重塑土，存在著結(jié)構(gòu)強度，非飽和土的吸力；（2）天然土層在空間的變化很大；（3）地下水的分布、賦存形式和時空變化復(fù)雜，水土之間呈十分復(fù)雜的相互耦合的關(guān)系。（4）土壓力與擋土結(jié)構(gòu)變形之間的耦合，與剛性擋墻不同，很難達到全斷面的極限狀態(tài)。2.基坑工程中土水壓力的特點2.基坑工程中土水壓力的特點（5）基坑支擋結(jié)構(gòu)物的施工和設(shè)置次序不同于一般擋土墻，應(yīng)力路徑復(fù)雜；（6）基坑工程是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程：是過程的設(shè)計而非簡單的狀態(tài)設(shè)計；具有很強的時空效應(yīng)；（7）與地基與其他土工構(gòu)造物相比，基坑的三維效應(yīng)更為突出：平面上的凸、凹、陽角，兩側(cè)不平衡荷載與邊界等使問題進一步復(fù)雜化。(８)基坑支護結(jié)構(gòu)在縱向是非整體的，在開挖的過程中，某個局部單元截面發(fā)生破壞，荷載會向兩側(cè)相鄰單元轉(zhuǎn)移和傳遞，引起漸進破壞；（9）經(jīng)驗的不可替代作用。3.墻體的位移與土壓力-極限狀態(tài)后的土壓力-E密砂松砂峰值強度滑動面殘余強度滑動面密砂主動土壓力的發(fā)展極限狀態(tài)以后的形狀密實砂土與強超固結(jié)黏土；飽和松土的液化與流滑；高靈敏度黏土；E事故的發(fā)生與發(fā)展時間變形抗力緩慢發(fā)展期（預(yù)警值）快速發(fā)展期事故險情正常施工擋土墻后砂土的液化杭州地鐵－靈敏性土坑內(nèi)擾動后土體靜探錐尖阻力最小值僅為原狀土的35%，事故后勘察的靈敏度地層

層序外圍土無側(cè)限抗壓強度

qu/靈敏度St坑外12-12＇～16-16＇剖面線擾動區(qū)無側(cè)限抗壓強度qu/靈敏度St坑內(nèi)土無側(cè)限抗壓強度qu/靈敏度St④-247.9/6.637.5/4.8④-358.2/3.838.4/2.4⑥-151.9/9.140.3/6.445.0/7.5⑥-260.5/11.547.5/8.054.2/8.0⑧-176.0/8.061.2/6.828.5/3.74.土壓力的計算與分布主動土壓力與被動土壓力；朗肯與庫倫土壓力理論；任意位移狀態(tài)下的土壓力計算；局部超載下的土壓力。朗肯土壓力理論（砂土）

HKaHz朗肯土壓力理論（黏土）z0HKaH2cKazz0HKaH2cKaz無地面超載有地面超載q三角形梯形庫倫土壓力理論RWEWRE-=+--砂土黏土＋地面超載q《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002)墻后地嗎面上的息局部荷田載彈性力土學(xué)解（獄布辛尼薪斯克解困）：其他計姐算方法paqpaqbb1zpaq45bb145土壓力己的分布不同發(fā)墻體戶運動頸形式術(shù)的土透壓力踢分布(a)繞墻品底旋抓轉(zhuǎn)；(b)平移；(c患)繞墻栗頂旋截轉(zhuǎn)。太沙基譜的土壓常力分布砂土軟粘土中-硬粘跑土太沙基派土壓力勻分布的陷說明管路基龍坑，淺數(shù)層支撐獵：主要能是針對食以繞支必擋結(jié)構(gòu)拘頂部轉(zhuǎn)燭動為主著的；它是通庫過實測甜各個橫囑向支撐伙構(gòu)件上逢的軸向變力，假程設(shè)它平械均分布笑在該支喬撐所承蹈擔(dān)的面地積中，券是“表拒觀”的鄭土壓力遮；它是米基于休實測梯的所倡有同州一排癢水平越支撐凱構(gòu)件岡上的抱最大禁值；踐反算爭的表才觀土污壓力白強度鴿包絡(luò)芳線，鞋也不畏是開根挖到翅坑底拔狀態(tài)膛時的騾土壓河力分傭布線殺；它是為喪基坑的念橫向支培撐的軸志力設(shè)計嗚提出的似，是偏奶大的，虹實際上工已包含攔有安全鴿系數(shù)。目前篇已經(jīng)講有很柳大不穗同。5.土中棒水與飄水土叉壓力吸力浙對非竄飽和小土強戒度的爽影響漂；土中潛的超趣靜孔吉隙水蜂壓力南；地下水愛滲流對網(wǎng)水土壓溜力的影書響；地下水簽控制對抬擋土結(jié)噸構(gòu)物上嚴的水土乳壓力的冠影響。5.庭1非飽和其土的吸嘴力原狀砂認土的豎瘡直無支壘護開挖恐。5.念2土中漸的超灘靜孔黨隙水執(zhí)壓力臨近騙坑壁虹的地旱面上域堆土壇、堆劣放建劫筑材潤料、擋施工躁車輛臉和機限械運輸行以災(zāi)及附爬近道泳路上己的來尊往車張輛等摟，都米將會禿產(chǎn)生正的超擔(dān)靜孔致壓；由于振漿動、施器工中產(chǎn)交生的地室面或路舌面動荷診載擾動舉引起的鬧飽和砂敏土的液化，也可苗能由于交開挖和但排水不昌當引發(fā)親的砂土紛和高靈連敏度黏枕性土的流滑等；在飽和惱黏土中角快速開擺挖，會蝦使墻前坑底坦土層中潤卸載而親生成負狐的超靜扶孔壓，這有輪利于基疾坑的穩(wěn)蓄定，增皇加了支催護結(jié)構(gòu)播的抗力勸，隨著輝負孔壓蛾的消散位而消失狗，使其旺成為超東固結(jié)土登；開挖肆引起售支擋呆構(gòu)件估的前禁移，站使墻后鐘土體騾的小傾主應(yīng)雀力減意少，色也會滿在飽農(nóng)和黏嫌土中踢產(chǎn)生夠負孔賺壓，從而減與少了荷引載，也姨有利于吐基坑穩(wěn)閥定。。飽和經(jīng)黏土媽地基置中的烘基坑地面夫超載q=30票kP鵝a引起的指超靜孔葛隙水壓揚力加載勾瞬時完全明固結(jié)一段選時間昆以后sa獲t=19撲kN/暗m3=3疾0,各類土辛的孔壓瘡系數(shù)A的數(shù)值旗范土類孔壓系數(shù)A高靈敏度土0.75-1.5正常固結(jié)黏土0.5-1.0輕超固結(jié)黏土0-0.5重超固結(jié)黏土-0.5-0(A亞=2蜂/3棉)墻后叨土的澇應(yīng)力券路徑沉與的鞠負孔朝隙水鐮壓力墻后翻土的底應(yīng)力芽路徑框的影引響三軸余試驗競的K0固結(jié)與辣等壓減鴨載的固鄭結(jié)不排楚水試驗簡。pqpMMcu墻后土孫體的減肅載應(yīng)力結(jié)路徑h=30總應(yīng)力述路徑有效應(yīng)劈燕力路徑取樣狠后的闖三軸范試驗K0線墻前土渡的應(yīng)力避路徑的臺影響zzABpqa0a1a2aaK0b0b1b2bb常規(guī)壓凍縮三軸(C皺U)試驗超固揮結(jié)土右的強賄度線q正常固快結(jié)土的晝強度線au1.體積如不變埋，其紗有效滋應(yīng)力喇路徑濃為a0a1a2，b0b1b2,2.完全排江水固結(jié)應(yīng)力路草徑為a0aa，b0bb，成為蔬超固結(jié)拾土；3.常規(guī)逃三軸較的壓芳縮試促驗應(yīng)死力路民徑：aau,bbu。bu考慮墻辰后負孔挑壓的水顫土壓力義分布圖50kPa-5kPa16.6kPa61.6kPa(a前)靜水壓局力(b)超級研孔壓(c)主動迎土壓她力(d浴)總壓動力5m=1似9k欄N/鎖m3,c=0槍kP暖a,＝30，B=1幫.0懷,A=2孤/3。地下水所滲流對炮水土壓牙力的影和響砂土慣分算黏性墾土合屢算砂土黏性土k=100k=1.0砂土k=100靜水壓力黏性土k=2砂土k=2000水壓力線坑內(nèi)排獸水對擋勤土結(jié)構(gòu)展物上的針水土壓敵力的影刮響水壓泉力分莊布(a)達不透瘦水層(b化)均勻絞水頭健損失(c劑)不計捎滲流(d宵)開挖很負快，非婦穩(wěn)定滲再流(e金)用流網(wǎng)置計算水、諒?fù)翂褐ι纤捦翂毫τ?xùn)計算表計算方法水壓力kN土壓力kN總壓力kN被動側(cè)(左)Ewp主動側(cè)(右)Ewa被動側(cè)(左)Ep主動側(cè)(右)Ea被動側(cè)(左)Ep主動側(cè)(右)Ea方法１方法２122.3422.679.4460.3201.7882.9方法３153.4579.348.6422.5202.01001.8方法４153.4579.354.3400.5方法５153.4579.3156.3353.5305.0919.5方法１荷：水土拒合算此；方法２乎：滲流符的平均災(zāi)水力梯抽度為方法逮３：咳通過哀繪制丘流網(wǎng)冤確定作沿墻拌壁各近點的賽水力昏梯度ii，用循朗肯出土壓觀力理承論計柳算有毅效土訂壓力方法４宋：繪制醫(yī)流網(wǎng)，＝０，根顏據(jù)庫兇倫土笨壓力評理論方法５鞋：繪制奮流網(wǎng)，＝20，根杰據(jù)庫初倫土競壓力互理論敏。97贊9.斗874720犬7.循73886.土壓力調(diào)計算與懲土的抗為剪強度太指標有效應(yīng)狀力強度遼指標對于柱砂土朗和碎種石土言；支護蜻結(jié)構(gòu)秧延續(xù)表的時間很匹長，墻后雷施工中底產(chǎn)生的益超靜孔蝕隙水壓袋力逐漸賴消散，軌形成了講穩(wěn)定的加滲流。艙可通過城繪制流委網(wǎng)等滲私流分析役準確地搬確定滲鼻流場的禍孔隙水才壓力，夸應(yīng)采用熔有效應(yīng)鳴力強度柔指標計悲算土壓醉力和進剝行穩(wěn)定導(dǎo)分析。對于正枝常固結(jié)沫土c=0，=1辜5-25不固結(jié)趟不排水(U振U)與固結(jié)而不排水(C餅U)強度仔指標滑的選伏用cu(U陸U)，由于央不排水離強度是拆隨著土芽層的深必度增加招的，基蛋坑土的由深度變殺化很大;基坑土驕壓力計剛算采用掘固結(jié)不飛排水強帖度指標憑是合理蕉的;但飽和冤軟黏土言屬于欠恭固結(jié)土去，墻后躍地面超椅載q以及新俯建的相齡鄰建筑貼物，應(yīng)咳當cu(UU)，采用原穗位十字巾板等方珍法測定陷其強度皂指標較蓬為合理唐的。固結(jié)盲不排衡水（CU)強度指丑標-應(yīng)力網(wǎng)路徑娃的影芒響三軸試割驗的K0固結(jié)迫與等粘壓固賢結(jié)不該排水脹試驗傘。pqK0Mp基坑順土的隱實際臺不排怪水應(yīng)譜力路秘徑室內(nèi)鳴三軸問試驗隆固結(jié)刮不排致水應(yīng)干力路管徑－組偏低不擾俱動取獄樣過喜程在有宴效自掉重壓栽力下酷預(yù)固押結(jié)的陣不排孕水強栽度qPpoMK0A總應(yīng)力連路徑BCDD有效押應(yīng)力共路徑AD(失D)：不擾且動取樣毀過程；DA露C：三償軸CU試驗隱；預(yù)固羞結(jié)D某基坑抓土的強域度指標土層應(yīng)④1和⑥2層土的剝不同試短驗的強培度指標土層三軸不固結(jié)不排水無測限抗壓強度十字板試驗快剪固結(jié)快剪固結(jié)不排水cu(kPau

qc（kPa）cu（kPa）cqqccqcqccucu④211.00.225.34(47.9)28.4(23.71)8.16.1(3.2)15.811.917.19.7⑥19.00.424.06(51.9)34.1(32.42)7.18.3(3.3)13.813.617.813.2不排繪水強充度指朽標cu土層未④1和⑥2層土棒的平均不排水耳強度指拜標cu（kPa）在有效趁自重壓溉力下的話預(yù)固結(jié)睬不排水苦強度土層三軸不固結(jié)不排水無測限抗壓強度十字板試驗快剪經(jīng)預(yù)固結(jié)后固結(jié)快剪經(jīng)預(yù)固結(jié)后固結(jié)不排水④2⑥110.412.317.732.833.631.答2十字板貿(mào)剪切試信驗在基布坑中的鑰應(yīng)用zcuba17.基坑膏水土炒壓力史計算絕的分棵算與攏合算采用不撈固結(jié)不腔排水強盲度指標題，u=0班；豎直向第下滲流恥黏性土膀?qū)樱簻兯?，下?quán)部含水吼層人工濃降水；污分層潛鄙水的隔織水層；u=0責(zé)計算趴情況對飽和難黏性土州采用不噸排水強屠度u=0淚計算兔情況口－z0不同;(c賽)太沙基綠算法１(a夢)水土合院算(b)水土分桌算(e)美國《基礎(chǔ)工榮程手冊》(d危)太沙練基算雁法２豎直向繡下滲流斤－考慮姐越層悅滲流砂土黏土砂土黏土砂土黏土潛水１潛水２承壓水水壓力u主動土壓力pah1h2h3h4h5wh10wh3hcwhcw(hc+h5)Pa1=1h1Ka1pa2上pa2下pa3上pa3下pa4上pa4下pa5上pa5下1.砂層中航，可以串按靜水扛計算水版壓力；扔按浮重采度計算貨土壓力以；2.對黏碗土采茫用簡驗單的伏水土債合算貝，不蓬計任憶何水套壓力罷，計弦算總桌主動拜壓力偷偏小要，尤歸其對氧于承丟壓水陽的上升下黏鉛土層悅。但息總的漠結(jié)果研是可幫以接直受的橫。各層土北中的水欲土壓力駐計算表土層層面孔壓u(kPa)水力梯度i自重應(yīng)力z(kPa)主動土壓力pa(kPa)分算總壓力p(kPa)自重應(yīng)力z(kPa)黏土的合算p(kPa)①砂土上0000０00下303010403040②黏土上302304.234.26019下012048.348.312048.3③砂土上00120404012040下30150508015080④黏土上30i4=1/3150639318077.7下5019082.6132.6240117⑤砂土上50019063.3113.3240130下8022073.3153.3300180⑥黏土上8022097.3177.3380176分算麻與合死算分算得材到的５心層土水捧土總壓揚力為E=1宋97查4ｋＮ/ｍ,黏土貿(mào)合算誦得到設(shè)的總鬧壓力E=18之06k豪N/m。合算計銹算壓力紋稍小，欲尤其是微有承壓謀水的情硬況，但芒誤差不鍵大。黏土層陪中的豎拌向滲流剖的影響６m黏土k=110m砂土k=1000砂土k=100010mABCD水壓怕力主被濫動土鎮(zhèn)壓力水土總期壓力如果賀黏土雅按照渾水土肆合算巷，其盛主動伙土壓揭力偏篇?。?6嚇08熄kN凍→1偽28蒼6k倦N），張被動鏟土壓趨力相設(shè)差較組很大(46李2kN放→80飽4kN摔).所以問在有做承壓細水的赤情況姻下，媽作為甜抗力燥的被蒼動土奶壓力才用水敢土合兼算可確能會燈高估軍抗力冒，造山成失末事的鍬危險伐。一些貿(mào)不宜汗用水光土合兔算的記情況在有汁向上隊的滲取流情賴況下;粉土繩的合渾算:關(guān)鍵關(guān)在于拖粉土廉以下傳的土激層；承壓甲水上訴下的輩黏性勝土不馳宜簡距單合陷算；地下市水控濕制，攏排、壘降、隙截、沃灌、冤回滲揚等手體段綜螞合應(yīng)陰用，澡水土鑰壓力備十分程復(fù)雜勒，應(yīng)挪提倡純進行腰滲流汁分析著、滲買流計渣算及腰孔壓晌觀測修合理船確定替水土墾壓力輪。目前鈴基坑里水土地壓力芹計算徐影響我因素貢的分跟析總應(yīng)結(jié)影響因素有利因素不利因素１原狀地基土的結(jié)構(gòu)性及結(jié)構(gòu)強度對于欠固結(jié)土使用固結(jié)不排水或固結(jié)快剪強度指標２非飽和土的基質(zhì)吸力對于地面超載q，使用固結(jié)不排水或固結(jié)快剪強度指標３平面應(yīng)變情況下土的較高的內(nèi)摩擦角對于承壓水的上下黏土層采用水土合算計算主動土壓力４基坑平面尺寸的三維拱效應(yīng)對于有向上滲流的墻前坑底土采用水土合算計算被動土壓力５墻后土體的小主應(yīng)力3減小的應(yīng)力路徑，可能產(chǎn)生的負孔壓對于振動反復(fù)荷載下，地基土可能的損傷，漸進破壞６墻前坑底以下土的超固結(jié)性：粘聚強度與負孔壓在降雨、管道漏水條件下，排水不暢對地基土的損傷和破壞作用７坑外人工降低地下水及豎直向下滲流的地下水基坑平面的不規(guī)則：陽角、外凸、兩側(cè)土質(zhì)及荷載不平衡。８坑底加固措施9朗肯土壓力理論計算主動土壓力偏大，被動土壓力偏小事故發(fā)斥生地段地下的軟土雜層底剪面深哄度的灶等值噴線NNEEN-倘N土層鋒斷面竊圖(北距=31賞651靜.44病m)E-E土層鑼斷面鳴圖(東距=31多689殼.