基坑规范的讨论(李广信)
3.基坑规范一些问题讨论
黏土
粉土
砂土
wiz sat z z z
粉土的合算与分算
• 在砂土层上，水竖 直下渗。
粉土 砂土
• 在黏土层上，水位 静水。
黏土
均布附加荷载q0
ak ac k , j
0
k , j q0
d
k,j
关于超载引起的土（水）压力
• 对于饱和软黏土 =0 • Ka=1.0
K
计算公式
GB / 2 E p hd / 3 Ea (h hd ) / 3
计算安全系数 1.49 1.20
GB / 2 E hd / 3 p K Eai hai
K (G U ) B / 2 E hd / 3 p Eai hai
③
1.20
④
1.19
(G U ) B / 2 ( E Ewp )hd / 3 p K Ewa hd / 3 Eai hai
上海闵行区连花河畔景苑
结论
• (1) 挡土结构物两侧的水压力不能分别被作为荷 载与抗力，应将两侧的水压力差作为荷载（或抗 力）；在抗倾覆稳定分析中，墙底的扬压力不应 当作荷载，而应从抗力（自重）中扣除。 • (2) 在地下水以下的粉土，计算其土压力是分算 还是合算，应根据其下层土是黏土还是砂土，根 据地下水的运动方式确定。在黏性土以上的粉土 可分算，在砂土层以上的粉土，如果存在地下水 向下渗流情况，可以合算。
圆弧滑动整体稳定
{c l [(q b G ) cos u l ] tan } K (q b G ) sin
i i i i i i i i i i i i i
s
• Ks—圆弧滑动稳定安全系数1.3 • 规定对于水下的黏性土u=0； • 当墙底以下存在软弱下卧土层时，稳定性验算的滑动面中应包括由 圆弧与软弱土层层面组成的复合滑动面
李广信-基坑与地下工程事故分析
土钉墙事故与土中水
广州京光广场失稳
上海轨道交通4号线越江隧道的事故
2003年7月1日
1. 事故回放
(一)险情情况
凌晨，联络通道发生流沙涌水，导致 隧道上下行线严重积水，进泥沙。同时以 风井为中心的地面开始出现裂缝、沉降。 6：00，音像楼发生明显变形，墙面开 裂，房屋开始倾斜。 7：30，地面裂缝明显加剧，沉降加 快。文庙泵站明显沉降、倾斜，风井也明 显沉陷。 9：00音像楼裙房发生二次突沉，并部 分坍塌，大楼继续倾斜，墙面开裂加剧。 15：00以风井为中心的地面沉陷加 快，并逐步形成沉陷漏斗。坍塌范围扩 展到董家渡路、中山南路、外马路、防 汛墙。 20:00，防汛墙也开始出现裂缝，沉降 进一步发展。
从地质报告中可知道在30M深度以下，地层为第七层(⑦1层、⑦2层)，该土 层砂性重，透水性好，易液化。联络通道位于第七土层，同时该土层为上海第 一承压水层，承压水最高水位为地面以下7.58M，最高水头为21.7M。
(三)参建各方
投 资 单 位 建 设 单 位 建设代理单位 设 计 单 位 施工总包单位 施工分包单位 监 理 单 位
分析的结果也表明，土和墙的最大侧向位移发生 在东半部倒塌前，最大位移的位置大约在海洋粘 土最深的地方，即靠近开挖的东端。 南墙的最大位移大于北墙，和地面位移倾斜计的 测量结果是一致的。 沿着北墙，墙接点主要是压力变形，变形相对较 小； 沿着南墙，连接器主要是拉力变形，每个连接器 的变形很大，从1.5mm到2.5mm。 在倒塌时南墙接点脱落。在倒塌的后来，北墙接 点也有所脱落，但仅限于当墙很严重的向开挖区 凸出时。 结论:在倒塌前，南墙弯曲变形大大超过北墙。
7月1日
隧道险情在进一步发展和扩大
高等土力学(李广信)2-5章部分习题答案
2-1.什么叫材料的本构关系？在上述的本构关系中，土的强度和应力-应变有什么联系？ 答：材料的本构关系是反映材料的力学性质的数学表达式，表现形式一般为应力-应变-强度-时间的关系，也成为本构定律，本构方程。
土的强度是土受力变形发展的一个阶段，即在微小的应力增量作用下，土单元会发生无限大或不可控制的应变增量，它实际上是土的本构关系的一个组成部分。
2-7什么是加工硬化？什么是加工软化？请绘出他们的典型的应力应变关系曲线。
答：加工硬化也称应变硬化，是指材料的应力随应变增加而增加，弹增加速率越来越慢，最后趋于稳定。
加工软化也称应变软化，指材料的应力在开始时随着应变增加而增加，达到一个峰值后，应力随应变增加而下降，最后也趋于稳定。
加工硬化与加工软化的应力应变关系曲线如右图。
2-8什么的是土的压硬性？什么是土的剪胀性？答：土的变形模量随着围压提高而提高的现象，称为土的压硬性。
土的剪胀性指土体在剪切时产生体积膨胀或收缩的特性。
2-9简述土的应力应变关系的特性及其影响因素。
答：土是岩石风化形成的碎散矿物颗粒的集合体，通常是固、液、气三相体。
其应力应变关系十分复杂，主要特性有非线性，弹塑性，剪胀性及各向异性。
主要的影响因素是应力水平，应力路径和应力历史。
2-10定性画出在高围压（MPa 303<σ）和低围压（KPa 1003=σ）下密砂三轴试验的v εεσσ--)(131-应力应变关系曲线。
答：如右图。
横坐标为1ε，竖坐标正半轴为)(31σσ-，竖坐标负半轴为v ε。
2-13粘土和砂土的各向异性是由于什么原因？什么是诱发各向异性？答：粘土和砂土的各向异性是由于其在沉积过程中，长宽比大于1的针、片、棒状颗粒在重力作用下倾向于长边沿水平方向排列而处于稳定的状态。
同时在随后的固结过程中，上覆土体重力产生的竖向应力与水平土压力大小不等，这种不等向固结也造成了土的各向异性。
诱发各向异性是指土颗粒受到一定的应力发生应变后，其空间位置将发生变化，从而造成土的空间结构的改变，这种结构的改变将影响土进一步加载的应力应变关系，并且使之不同于初始加载时的应力应变关系。
李广信：深基坑工程设计中的一些问题共62页文档
李广信：深基坑工程设计中 的一些问题
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
Байду номын сангаас
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
对与基坑工程有关的规范的几点讨论(1)
第31卷第11期岩石力学与工程学报V ol.31 No.11对与基坑工程有关的一些规范的讨论(1)李广信(清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084)摘要：作者对《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012)以及最近改版的一些地方基坑规范中的一些问题进行了系列讨论。
本文为第一部分，主要是讨论在基坑设计中应采用什么强度指标。
本文作者认为对于粗粒土使用有效应力强度指标；对于黏性土一般采用固结不排水(CU)强度指标较为合理，用不排水(UU)强度指标水土合算计算水土压力符合有效应力原理，但由于c u是随深度增加的，难以准确地计算。
UU强度指标在验算坑底隆起和计算超载引起的侧向压力时，是适用的。
对一些规范中提出的“在有效压力下预固结的不排水强度指标”，提出了质疑；认为对于欠固结土应对其固结不排水强度进行折减；对于“施工挖土速度慢，排水条件好”的基坑，其黏性土应使用有效应力指标，而不是固结不排水强度指标；在软土地基中，计算坑壁地面上的施工超载引起的土压力与验算坑底隆起时，一律用固结不排水强指标计算土压力和进行稳定分析是错误的。
关键词：基坑工程；强度指标；地面超载；坑底隆起中图分类号：TU 47The discussion on some codes concerned with building foundation pit (1)LI Guangxin(State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering，Tsinghua University，Beijing100084，China)Abstract: Some questions and suggestions are proposed for “Code for design of building foundation”(GB 50007-2011), “Technical Specification for retaining and protection of building foundation excavation”(JGJ 120—2012) and other codes which are promulgated recently. In the paper which is the first part of a series of discussion papers, application of strength parameters of soil in calculation of earth pressure and stability analysis is discussed and some suggestions are as follows:(1) for granular soil, CD strength parameter is applicable; (2) for cohesive soil CU strength parameter is reasonable; use of UU strength conforms to principal of effective stress, but, the correct determination of c u value is difficult; (3) the UU strength parameters pre-consolicated under effective gravity stress is questionable because it is confused in concept and inapplicable in practice; (4) for normal consolidated clay in pit engineering, under slow construction and good drained condition, rather than CU strength parameters, CD strength parameters is suitable; (5) in soft clay, calculation of the earth pressure induced by construction overcharge on ground surface and checking of heaving of pit bottom should be by use of UU strength parameters not by CU strength parameters.Key words：foundation pit engineering; strength parameters；overcharge；heaving of pit bottom0引言我国经历了几十年，尤其是近十余年的大规模基坑工程实践，积累了很多经验；但也发生了不少工程事故，取得了教训，这是我们宝贵的财富。
基坑规范的讨论(李广信)
m1
d
0
m2
M点的抗剪强度f
j
j
2
i j
j
d
j
M
j
f ( h l d ) tan cq c cq
瑞典条分法-替代法
MR Fs MS
i
h1i h2i h3i ui 浸润线
[c l (W cos u l ) tan ) W sin
i i i i i i i i i
圆弧滑动整体稳定－基坑规程图6.1.3
{c l [( q b G ) cos u l ] tan } K (q b G ) sin
i i i i i i i i i i i i i
s
Ks—圆弧滑动稳定安全系数1.3
规定对于水下的黏性土u=0；
j
1.前言
经过十余年的基坑工程实践，取得了很多经验； 大量的理论研究成果，使我们对于基坑工程中 的问题有更深刻的认识； 频繁的基坑失事案例，使我们取得了宝贵的教 训； 最近修编的很多涉及到基坑的规范反映了这些 进展； 但仍有一些可以商榷和讨论的问题； 本人以下的意见供同行们批评指正！
MR Fs MS
[c l (h h h ) cos tan (h h h ) sin
i i 3i 2i 1i i 3i 2 i sat 1i i
替代法：不计水压力
h3i部分用浮重度计算，h2i分母用饱和重度；分子用浮重度
0
ak ac k , j
k , j q0
与自重应力一样，用固结 不排水强度指标计算q0对 土压力与稳定性的影响。
渗透对基坑水土压力的影响_李广信
2002年5月水 利 学 报SHUILI XUE BAO 第5期收稿日期:2001-12-28基金项目:国家自然科学基金委员会和长江水利委员会联合资助项目(50099620)作者简介:李广信(1941-),男,黑龙江呼兰人,博士,教授.主要从事土的本构、土工合成材料和基础工程方面的研究.文章编号:0559-9350(2002)05-0075-06渗透对基坑水土压力的影响李广信1,刘早云1,温庆博1(1.清华大学水利水电工程系 北京 100084)摘 要:基坑地基土中水的渗流不但可能引起渗透破坏,引起水压力,而且也对其土压力有重大影响,从而决定抗滑稳定性.本文作者针对有上层滞水、一般自由渗透、有承压水、基坑内排水与基坑外降水以及有超静孔压等情况对基坑支护结构物上的水土压力进行计算分析,结果表明:水土压力大小及分布与静水时的明显不同,且此时较宜于用库伦土压力理论.在有上层滞水情况下,用水土合算大体上是可以接受的.在有承压水情况下,其作为抗力的被动土压力可能丧失殆尽.基坑外人工降水与基坑内排水相比,更有利于基坑的稳定.正的超静孔压大大提高了土压力,负的超静孔压明显减少土压力.在很多有渗流的情况下,不宜用朗肯土压力计算土压力,而应当用库仑土压力理论的图解法来搜索可能滑裂面.关键词:基坑;水压力;土压力;渗流;渗透力中图分类号:TU476文献标识码:A随着我国大规模建筑基坑和地下工程的发展,支护结构设计计算中的许多问题逐步凸现出来.支护结构水土压力计算得到越来越多的重视和讨论[1～3].基坑水土压力计算常常采用朗肯和库伦土压力理论,其中朗肯理论由于其简便而被广泛使用.土中水的问题是土压力计算的难点,简单的水土合算与分算并不能解决实际工程中的复杂问题.土中水的存在状态有多种,而地下水存在的形态又有上层滞水、潜水和承压水[4].在基坑开挖过程中,基坑的水常常处于流动状态.由于朗肯理论要求墙后土应力状态为一维情况,这样,在一些土中水为静水压力或者水压力为一维渗流情况下适用,但有平面渗流的情况就不适用.库伦土压力理论由于考虑土楔体的极限平衡,因而更为适用在有渗流的情况下计算水土压力[11].当挡土墙墙后水为二维渗流时,由于渗透力方向不全是竖直方向的,故朗肯理论不适用.这时朗肯理论与库伦理论计算的结果有很大的不同.水土压力的分布还受不同土层渗透系数的影响,当土层的渗透系数由大到小,或者由小到大,考虑渗透影响,其水土压力分布有很大的不同,这点在北京某些地区含地下水的土中表现特别明显.此外,渗透力方向的不同,将影响基坑的水土压力.挡土结构后面的土中存在二维分布的超静孔压时,此时不宜用朗肯理论而应用库伦土压力理论.杨晓军、李广信等[5-8]对基坑有渗流情况的水土压力进行了一些分析,本文将通过对基坑的几种工况和不同方法的计算,对朗肯、库伦土压力理论在有渗流情况下的适用性进行分析和比较,对渗透系数不同的土层水土压力进行了计算,考虑到不同渗流方向,对同一个基坑采用基坑内外降水(轻型井点和明沟降水)对板桩墙水土压力的影响进行分析,并对挡土结构后面的土中存在二维分布的超静孔压的情况进行了计算和分析.1 一维垂直渗流的水土压力计算北京东部土层中往往有3层水,即潜水、滞水和承压水,由不同的土层组合而形成,基坑及基础常涉及到这3层水,由于不同土层组合,3层水的组合常常使水土压力的分布与静水时相比有所不同,有时甚至出现管涌流土现象.算例1,各土层的γsat均为18kN m3,摩擦角φ为30°,C值近似取为0,各土层垂直向下一维渗流,土层分布如图1所示,其中渗透系数k为相对值.考虑渗透力,土压力用朗肯土压力理论计算,计算基坑水土压力随深度变化如图2所示(图中实线为水压力,长划线为土压力,短划线为为水土总压力).在图2(a)中,粉土层中采用水土分算,但由于垂直下渗,计算结果与水土合算相同.从图2(b)可见,不同渗透系数土层的分布导致水土压力的不同分布.可见在这种上层滞水情况下,简单地水土分算,即用γ′计算土压力加上静水压力,和简单的水土合算都是不合适的.图1 土层的一维渗流情况(算例1)算例2,如图3一维渗流的情况,设饱和容重γsat均为18.5kg m3,摩擦角φ均为30°,粘土的粘聚力为5kPa.由于粘土上下均为渗透性较大的砂土,所以计算时可以考虑为沿板桩墙的垂直渗透.从图中可以看出,当上、下土层渗透系数如图所示,基坑的被动土压力将会显著的减小,抗力大大小于荷载,且被动侧很容易发生流土破坏((γ′-iγw)γw=0.533),这将对基坑的稳定极为不利.图2 不同土层的水土压力分布(算例1)图3 一维渗流水土压力分布2 二维渗流情况下基坑水土压力的计算算例3,一基坑挡土结构如图4所示,该土层为正常固结土,饱和容重γsat=18.5kN m3,粘聚力C=0,内摩擦角φ=30°,水头差■H=10m,基坑内排水,计算墙左侧每延米所受的总压力E左(E左=被动土压力P P+水压力E W1)和墙右侧所受的总压力E右(E右=主动土压力P a+水压力E w2).采用如下几种方法计算:(1)用朗肯土压力理论,忽略板桩与土间摩擦力.假设沿板桩墙水头均匀损失,即假定沿板桩墙背各点的水力坡降相等.以这种简化方法计算挡土墙所受的力.(2)用朗肯理论计算,但是渗透力用流网来计算.用有限元程序计算基坑的等势线图,再手动绘制流线进行计算.(3)不考虑板桩墙与土间的摩擦力,用水土合算的方法,即直接取饱和容重用朗肯土压力理论计算作用于板桩墙上的总压力.(4)用库伦理论对板桩墙进行滑裂面计算.墙右侧土压力E右的计算如图5.取土水混合体作为滑动的楔体,楔体自重用饱和容重计算.取直线滑裂面,在滑裂面上除作用着土体支承反力R外,还有垂直于滑裂面上的水压力P W,P W根据滑裂面切割到的流网网格叠加进行计算,其大小随滑裂面的位置变化而变化.板桩墙对土楔体的作用力E包括水压力E w和土压力P a (或P p).另一方法是滑动楔体取其骨架(浮容重)为隔离体,此时需根据一个个有限元小块计算渗流力,进行叠加计算,这将非常繁琐,结果应当是一致的.图4 板桩墙流网示意(算例3)图5 板桩墙主动土压力计算(算例3)上述4种计算方法计算结果列于表1,其中方法4(2)和方法4(1)的板桩墙与土间的摩擦角分别为20°、0°,总压力为水土压力的矢量合成,取方法4(2)为比较基准.表1 板桩墙土压力计算结果(算例3)计算方法土压力水压力总压力墙左侧P p kN墙右侧P a kN墙左侧E W1/kN墙右侧E W2/kN(Pp+EW1)kN(Pa+EW2)kN方法179.44460.270122.304422.576201.74882.850方法248.63422.494153.360579.345201.99989.810方法3————444604.333方法4(1)54.29400.470153.360579.345200.61971.820方法4(2)156.33353.540153.360579.345304.99919.550与方法4(2)比较(%)方法1-49.230.2-20.3-27.1-33.9-4.0方法2-68.919.500-33.87.6方法3————45.6-34.3方法4(1)-68.315.100-34.25.7方法4(1)的主动滑裂面角为35°,被动滑裂面角为60°,方法4(2)主动滑裂面角为37°,被动滑裂面角为60°;且方法4(2)的主动和被动总土压力与板桩墙的外法线夹角均为20°,总水土压力与板桩墙的外法线方向夹角分别为7.6°、10.1°.从表1可以看出,在考虑板桩墙与土摩擦力的情况下,方法3的主、被动总压力偏差都较大,达13以上,说明此时这种用朗肯理论水土合算已不适用.方法1和方法2的被动总土压力偏差较大,接近13,主动总压力偏差较小,较为符合.方法4(1)与方法4(2)比较,可以发现,考虑板桩墙与土间摩擦力,被动总压力偏差较大,主动总压力偏差较小.值得说明的是当板桩墙与土间摩擦角δ较大时,用库仑土压力理论计算被动土压力(即方法4(2))也有较大的误差.3 轻型井点降水与明沟降水的二维渗流计算当地下水位比较高时,常常需要采取降水措施.当降水在6m 以内,土体渗透系数较小,可以采用一级轻型井点降水[8]或者明沟降水.下面通过对两者的水土压力对比计算,分析不同方向渗流下水土压力的计算特点.图6 轻型井点降水流网等势图算例4,某一工程进行轻型井点降水,基坑深5m ,板桩墙深7m ,有锚杆,坑外坑内水位与地面平,不透水层距原地面13m ,井点设计采用干式真空泵轻型井点,井点管埋深7m ,距基坑板桩墙1m .基坑地层为正常固结粘土为主,饱和容重γsat 为18.2kN m 3,摩擦角φ为30°,C 值近似取为0,土与板桩墙的摩擦角δ=0.6φ.设基坑内外水位不变,参考文献[8～10],通过对真空区和重力区分析,取降水管进水处水位为-6m ,设自由水面不变,用有限元分析,计算等势线如图6.计算时采用库仑土压力理论,对土楔体进行受力平衡分析.板桩墙左右侧墙面所受的水压力分别为E W 1、E W 2,总压力分别为 E a 、 E P ,计算同上例方法4(2).同上工程,采用明沟排水.在基坑内侧挖沟深0.3m ,宽0.4m ,每隔30～40m 处或基坑角处挖一集水井.设基坑上和坑底水位不变,通过有限元分析,计算方法同上例方法4(2).无渗流的情况水压力按静水计算,采用库伦土压力理论进行计算.计算结果如表2所示.表2 轻型井点与明沟降水水土压力计算(算例4)计算方法土压力水压力总压力P a kN P P kN E W 1/kN E W 2/kN ( E a ) kN ( E P ) kN 轻型井点降水136.94139.557.828.51144.40147.67明沟排水92.7647.02148.0422.10237.9968.38无渗流61.7494.39240.1019.60299.43113.19跟轻型井点明沟排水-32.3-66.31793.1159.764.8-53.7相比(%)无渗流 -54.9-32.42970.3130.3107.4-23.3从表2可以看出,由于渗流的作用,轻型井点降水能够降低板桩墙的总主动水土压力,提高板桩墙的总被动土压力,从而提高基坑支护结构的稳定性.从计算中可以看出,由于渗透力的作用,库伦土压力理论计算的土楔体,其主动土楔体的开裂角度为38°,大于45°-φ 2=30°,被动土楔体的开裂角度为72°,大于45°+φ 2=60°;明沟排水的主动开裂角为38°,被动土楔体开裂角为68°;无渗流静水时,主动开裂角为33°,被动开裂角为70°.对照表1也发现主动开裂角为37°(>30°),被动开裂角为60°.这说明渗透力对主动开裂角影响较大,对被动开裂角影响较小.其原因是被动区范围较小,基坑内外土的渗透力除了有竖直方向的分量,还有水平向基坑内方向的分量.4 二维超静孔压力分布的土压力计算[11]在某些砂石材料缺乏的地方,挡土结构后面的填土常常不得不采用当地的残积土作为填土.对于这种粘性填土,当其完全饱和或饱和度较高时,常常会遇到土中存在超静孔隙水压力的情况.这种超静孔压力一般不是线性分布,当墙面是排水结构时,它又是二维分布的,且它的大小和分布也是随时间变化的.具有二维分布的超静孔压的填土,朗肯土压力理论将不再适用.这时应该根据库仑理论用图解法来计算.此时二维超静孔压力分布可以通过分解成两个一维固结问题分别计算.图7 有顶盖时掺气浓度分布(Q=0.33m3s)算例5,墙面不排水的5m高挡土墙后填土是粘性土,上下边界都是排水层.饱和度S r=90%,容重γ=20kN m3,渗透系数k=1.0×10-6cm s,有效应力强度指标C′=5kPa,φ′=30°,初始孔隙比e0=0.5,压缩系数〗a=0.2MPa-1.分10层填筑,每层施工8h.填土完成后,在墙后填土表面一次施加均布荷载q=20kPa,再过24h后墙后填土中计算的孔压分布如图7(a)所示.它是二维问题,不能用朗肯土压力理论计算,只能用库伦理论的图解法进行计算,其滑裂面与水平方向夹角不是45°+φ′2=60°,而是53°,得到的滑裂面上的超静孔压,墙上的有效主动土压力p′a及水土压力之和p a 的分布如图8.计算得到主动状态下总压力为E a=155kN.(无孔压时总主动土压力E a=104.5kN).值得指出的是,u是滑裂面上的孔压,墙面上的孔压为0,所以u实际是通过渗透力引起的土压力作用在支挡结构物上的孔压.算例6 土质及荷载与边界条件与算例5完全相同,问题变成基坑开挖的支护问题。
高等土力学(李广信) 教材习题解答
试验A
0 1
的数据
()c 0 0.35 uc 0 0.19
2
4 6
0.45
0.52 0.54
0.29
0.41 0.47
8
10 12
0.56
0.57 0.58
0.51
0.53 0.55
解答：有效应力路径的唯一性
RTC
CTC
u B[ 3 A(1 3 )]
d ( 1 3 ) d 1
解题与答案
• 只有在常规三轴压缩
试验中才满足：
• 一般情况：
d 1 t d 1 (d 2 d 3 ) Et Et
•不排水试验
d 1 d 3 Et d 1
d i d i du du B[d 3 A(d 1 d 3 ) d 1 d 3 Et d 1 1 A(1 2 t )
(%) 0 1 2 4 6 8 10 12
(kPa 0 3.5 4.5 5.2 5.4 5.5 5.7 5.8
u(kPa 0 1.9 2.8 3.5 3.9 4.1 4.3 4.4
答案：φ’=20 ； φcu=13
3-38
1. 在上题同样的试样上进行减压的三轴压缩试验
（RTC），即首先在=10 kPa下各向等压固结， 然后轴向应力保持=10 kPa不变，围压减少 到4.2 kPa时破坏。结合上题回答： （1）绘出RTC试验的总应力和有效应力路径； （2）绘出RTC试验的(~~u曲线； （3）求RTC试验的cu
71.13 128.87 100
83.33 133.33 83.33
100 128.87 71.13
116.67 116.67 66.67
建筑基坑监测的常见问题与对策 李信
建筑基坑监测的常见问题与对策李信摘要:随着我国经济建设的稳定增长,人们对于居住环境及居住条件有了更高的要求,对于高层建筑的安全质量问题也及其的关注。
在进行高层建筑的过程中,基础工程是十分重要的分部工程,其质量的好坏直接影响着高层建筑的质量,因此我们应该严格的把控基础工程建设的各个工序。
基坑工程就是其中一项,本文将对于基坑工程变形监测方法进行分析研究,从而对基坑的稳定性作出判断,以保证整体工程的安全性。
关键词:建筑;基坑变形;监测;方法1 引言由于施工开挖是一个动态过程,气候条件、时间、空间等因素不断变化,使得结构本身的内力和位移与实际情况可能有较大的差异。
对基坑进行各项监测,是为了基坑工程的安全和对周边环境的保护提供精确的数据,以便设计方与施工方采取动态化控制,纠正设计与地质勘察中的偏差,调整施工过程中诸如地面堆载、超挖等施工与设计不符的情况,确保基坑与临近周边环境的安全,确保建设工程的顺利开展。
2 建筑中深基坑监测容易出现的问题2.1 深基坑监测技术问题我国的深基坑监测技术正在不断取得新的研究成果,但从当前的监测现状来看,仍存在很多不足之处。
由于受传统思维方式的影响,我国在深基坑监测技术方面过于保守,对于监测方法缺乏创新,导致深基坑检测技术落后。
另外,受传统应试教育的影响,人们的思维固化严重,总是在条条框框中进行工作,缺乏自主性和灵活性的工作态度与方式严重影响了监测工作的开展。
2.2 深基坑监测点存在的问题深基坑监测中监测点位置布置的不合理,也会使监测工作出现问题。
深基坑工程中经常会出现地质情况复杂的问题,监测点的设置难度就会变大,加之技术问题和自然环境问题的双重压力,监测点设置的工作很难有效开展。
另外,导致监测点设置问题的原因还在于决策方面,监测工作开展前,一般会先进行测量工作,但是由于在测量工作时并没有对当地地形条件进行全面的测量,所以导致决策与实际情况并不相符。
除此之外,工作人员基本专业素养不高及态度问题,也是造成深基坑监测工作存在问题的原因。
李广信2010基坑支挡结构上的水土压力
τ f = c′′ + (σ − ua ) tan ϕ ′
c′′ = c′ + (ua − uw ) tan ϕ ′′
0.45 0.4 0.35
减湿路径 增湿路径 减湿试验点 增湿试验点
体积含水率a
0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 5 10 15
原状砂土的竖直无支护开挖。
粘性土合算
坑内排水对挡土结构物上的水土压力的影响
水、土压力
墙上水土压力计算表
水压力kN 计算方法 被动侧 (左)Ewp ⎯ 122.3 153.4 153.4 153.4 主动侧(右) 土压力kN 总压力kN 被动侧 (左)E′p ⎯ 79.4 48.6 54.3 156.3 主动侧(右) 被动侧 (左)Ep 主动侧(右)
• • • • • • • • 两种极限状态理论 承载能力极限状态 正常使用极限状态； 三种荷载效应组合 （1）承载能力极限状态的基本组合； （2）正常使用极限状态的标准组合； （3）正常使用极限状态的准永久组合； 承载力的三种设计理论 （1）安全系数法、 （2）分项系数法、 （3）容许承载力法。
基坑工程荷载的特殊性
2.基坑工程中土水压力的特点
• （5）基坑支挡结构物的施工和设置次序不同于一 般挡土墙，应力路径复杂； • （6）施工过程涉及到一个时空效应问题，而不仅 仅是挖到坑底时的状态设计。 • （7）与地基与其他土工构造物相比，基坑的三维 效应更为突出，平面上的凸、凹、阳角、不平衡 荷载与边界等使问题进一步复杂化。 • (８)基坑支护结构在纵向是非整体的，在开挖的 过程中，某个局部单元截面发生破坏，荷载会向 两侧相邻单元转移和传递，引起渐进破坏。
ccu
ϕcu
④2
清华大学-《土力学》(李广信)学课后习题答案
乙：
I p wL wp 8 设Vs 1则ms sVs 2.68 g mw ms w 2.68* 22% 0.4796 g 则VV 0.4796cm3 ms mw 2.68 0.4796 2.14 g / cm3 1 0.4796 Vs VV ms 2.68 1.84 g / cm3 Vs Vw 1.4796
式中 Dr=0.7
d max 1.96 g / cm3
d min 1.46 g / cm3
则可得： d 1.78 g / cm 3 1-7： 设 S=1， 则 Vs Sh h
则压缩后： ms Vs Gs 2.7 h mw ms w 2.7 h * 28% 则 Vw
H H (5 1) m 0.267 m n 1 16 1 N h 0.267 0.4 i L 0.667 h
v ki 1*103 * 0.4 4 *104 cm / s
（2） i均
h 0.267 0.1068 L均 2.5
icr sat 1 2 1 1
属活性粘土
乙土活动性高，可能为伊利石，及少量的高岭石，工程性质乙土的可能较
第二章 2-1 解： 根据渗流连续原理，流经三种土样的渗透速度 v 应相等，即 vA vB vC 根据达西定律，得： RA
hA h h RB B RC C LB LC LA
hA : hB : hC 1: 2 : 4
2-3 解： （1）土样单位体积所受的渗透力 j 1* rw （2） icr
Gs 1 2.72 1 1.055 1 e 1 0.63 h 20 i 0.667 L 30
建筑深基坑施工存在的问题及几点建议
建筑深基坑施工存在的问题及几点建议摘要：为保证高层建筑的稳固与安全，在施工过程中对建筑深基坑的要求也越来越高，所以建筑深基坑施工难点问题的解决，对建筑施工作业的意义尤为重大。
文中分析了建筑深基坑施工存在的一些问题并提出了自己的建议。
关键字：深基坑施工技术建议基坑工程是一项专业很强的系统工程，由坑支护体系统设计与施工和土方的开挖两大部分内容。
工程实施中对岩土工程和结构工程技术人员要求较高，需要他们协调统一，密切配合。
基坑支护体系作为临时结构，起到保护施工安全的作用，在地下施工完毕后，就可以是视具体情况进行拆除了。
1 深基坑施工分析1.1施工安全意识不足在实际施工过程中，由于施工人员思想意识的疏忽和懈怠，造成对深基坑安全支撑保护工程的忽视。
近些年来，高层建筑和超高层建筑正在向空中和地下两方向延伸，遵照国家相关建设设计施工的要求，对高层建筑地下部分有建筑层数的具体的要求。
对于地下深达十几米的建筑，深基坑的地下保护支撑工程就显得尤为重要了。
由于深基坑的支保工程多为临时性建筑，在施工单位往往以时间省，成本小为目的，而往往忽视对深基坑安全保障的重视，人为的减少投入成本，造成深基坑安保支撑保护工程质量不合格和极大的安全隐患。
1.2 缺乏系统考虑施工效果在施工过程中，要系统考虑施工过程对周围环境的影响。
钢板桩的打入和拔出容易引起周围地表的变化，而且噪音较大，所以，在施工过程中要重点考虑对人口密集区和建筑物多的区域噪音影响，并采取有效措施。
1.3 缺乏科学合理统筹施工材料在具体施工过程过程中，由于缺乏对具体施工环境，地质和水文的具体分析，而造成施工方法不当，引起施工浪费。
例如，在地下水位以上的粉土、黏性土和无黏性土土质环境下可以使用土钉墙作为支保工程设施，但在淤泥质土和饱和土的土质环境下就不适合采取这样的做法。
当基坑环境狭小，基坑开挖深度超过6米或基坑于已建成建筑、交通干线、重要管道，宜采用支撑或锚杆排桩、连续墙支撑保护。
建筑深基坑工程监理控制问题和防护措施冯涛李禳
建筑深基坑工程监理控制问题和防护措施冯涛李禳发布时间：2021-08-09T15:18:05.950Z 来源：《时代建筑》2021年5期3月上作者：冯涛李禳[导读] 随着我国建筑工程建设规模的不断扩各项施工技术也更加严格，深基坑工程在整个建筑工程建设中占据着重要地位，但同时也对其施工管理更加严格。
由于深基坑工程施工量较大，影响工程施工安全的因素较多，为了确保施工质量，项目管理者必须加强深基坑工程的质量监管力度。
广西振业房地产股份有限公司冯涛李禳广西南宁市 530001摘要：随着我国建筑工程建设规模的不断扩各项施工技术也更加严格，深基坑工程在整个建筑工程建设中占据着重要地位，但同时也对其施工管理更加严格。
由于深基坑工程施工量较大，影响工程施工安全的因素较多，为了确保施工质量，项目管理者必须加强深基坑工程的质量监管力度。
本文在对深基坑工程施工技术分析的基础上，根据当前深基坑工程施工现状对工程监理的控制问题及防护策略进行深入探讨，期望对提升深基坑工程的施工质量有所帮助。
关键词：建筑工程；深基坑；监理问题；防护策略引言深基坑是当前建筑企业在项目施工中需要关注的技术，通过深基坑施工可以给后续的高层建筑提供基础支持。
如果深基坑施工质量较低，易导致建筑物主体结构不稳，也会对周边的地下管道造成不同程度的破坏，甚至会导致在施工作业中出现地下渗水的问题。
随着信息技术的飞速发展，建筑企业在深基坑施工过程中要制定科学的管理方案，在精准分析数据的基础上推动施工作业有序开展。
1建筑深基坑工程施工特点区别于普通的建筑工程施工，建筑深基坑工程施工具有技术性强、工艺复杂以及风险较多的施工特点。
建筑深基坑工程施工技术性较强，主要是因为在施工过程要正确使用深基坑支护施工技术，因此对于施工人员的技术性具有更高的要求。
建筑深基坑支护施工过程，必须要运用专业的建筑技术去指导相关施工人员规范进行沟槽的定位开挖和相对应的检测预埋工作。
建筑深基坑工程施工管理人员要根据不同的施工阶段，及时调整与施工阶段对应的施工管理措施。
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十字板剪切试验
b cu
1 K0 H D 3 tan a cu 1 H D 3 b ccu
a
1
z
三轴试验的K0固结与等压固结不排水试验。
基坑土的实际不排水 应力路径
q 剑桥模型 屈服面
M
K0
不扰动取样过程
对应cu
p p
欠固结土
使用固结不排水强度指标，偏于危险－在有效 自重应力´z下并没有固结； “基坑规程”：对欠固结土，宜采用有效自重 压力下预固结的三轴不固结不排水抗剪强度指 标cuu、 uu； (1)如何定义有效自重压力？ (2)如何确定欠固结度？ (3)为什么不用ccu,cu,的计算强度乘以欠固结 度？
cu；是与深度有关的。
十字板剪切试验
b cu
1 K0 H D 3 tan a cu 1 H D 3 b ccu
a
1
z
正常固结土
地基规范中的一个悖论
5.14cu t KD (t H ) q
取KD≥1.60
H
q
t D
t γD
γ(H+D)+q (t+H)+q
上海规范 6.2.1
坑底地下水位以下取浮重度； 考虑渗流作用时，坑底地下水位与坑外地下水位范 围内的土体在计算滑动力矩时取饱和重度，计算抗 滑力矩时取浮重度； 至少在这种情况下这是对的，因为这就是稳定分析 中所谓的“替代法”。 但是这与是否有渗流无关, 凡是地下水以下承载力都 应当用浮重度计算。
“Foundation Engineering Handbook”
13.4
当基坑开挖过去一段时间，孔隙水压力 随后有变化时，考虑采用三轴排水试验 指标：正常固结土cc´=0, ´=15-25， 对于长期的基坑设计用不排水指标过于 保守。
均布附加荷载q0的土压力
p ak ak K a,i 2 c i K a,i
K (G U ) B / 2 E p hd / 3 hai E ai
安全系数 1.20
② ③
1.20 1.19
(G U ) B / 2 ( E p E wp ) hd / 3 K hai E wa hd / 3 E ai
GB / 2 ( E p E wp ) hd / 3 K hai UB / 2 E wa hd / 3 E ai
④
1.16
上海规范-6.4.1
E p (G u m B ) tan cB E a E w K sl
Ew——作用于水泥土墙上的主动、被动侧水压力 差,“净水压力” Ksi ——抗滑移稳定安全系数，可取1.2; um——水泥土墙底面的平均孔隙水压力(kPa);
Ea Ep G um
0
ak ac k , j
k , j q0
与自重应力一样，用固结 不排水强度指标计算q0对 土压力与稳定性的影响。
d
k,j
超载q0与固结不排水强度指标
在该规范中，对于由附加荷载在黏性土中引起的土压 力一律按朗肯土压力理论，采用固结不排水强度指标 计算,对饱和的黏性土,这样计算有时是不安全的。 如果q0为临近建筑物产生的荷载，这要看该建筑物建 成的年代，如果它是几十年前建成的，那么在这个荷 载下，坑边土体已经被q0所固结，可用固结不排水强 度指标计算土压力； 但有的开发商为了尽快卖房收钱，先建房，后挖坑， 那么q0所产生的土压力要用不排水指标u=0计算土压 力，亦即产生的都是超静孔隙水压力， 对于施工期坑边堆载、交通荷载、机械荷载等也应同 样处理。
Ew
安全系数的意义与目的
安全系数是为了考虑可 能的不确定性，并保证 一定的安全度； 均衡的水、土压力，不 存在不确定性，可不计 入荷载与抗力； 两侧不平衡的静水压力 也可以部分抵消；
静水中
土中
土中
安全系数的意义与目的
不能以两侧土压力差进行稳定分 析！ 当两侧土压力相等时，Ea=Ep， 在抗滑移稳定分析中二者也不能 抵消； 因为主、被动土压力计算涉及土 层分布、土性指标、计算理论等 一系列不确定性。 荷载与抗力的确定、是否可以抵 消有时有歧义、有习惯、规定的 不同；但基本原则不能破坏。
m1
d
0
m2
饱和黏土
有渗流情况坑底隆起验算
j )ld N q cN c ( 2 K he1 ( j )1 ( h ld ) q0
j swi h i h 2ld
h
ld
4.荷载还是抗力
“基坑规程”水土分算的土层
p ak ak u a K a, i 2 ci K a, i u a
对一些基坑规范的讨论
清华大学 岩土工程研究所 李广信
目录
1. 前言 2.采用什么强度指标 3.采用什么重度 4.荷载还是抗力 5.流土与突涌 6.安全系数与分项系数 7.分算与合算 8.复合土钉墙 9.结论意见
讨论涉及的规范
《建筑地基基础设计规范》GB 500072011—“地基规范” 《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 12020×× —“基坑规程” 上海市工程建设规范《基坑工程技术规 范》 DG/TJ 08-61-2010—“上海规范” 《深圳市基坑支护技术规范》DB SJG 05-2011—“深圳规范”
插入比越大，安全系数越小？ 这里必须明确强度cu的具体深度。
1.2 有效自重应力下预固结的三轴不 固结不排水剪强度指标
用什么深度的有效自重应力预固结？ 采用什么各向等压固结应力对应于原 位的K0自重应力状态？ 如果采用一系列深度的有效自重应力 预固结的不排水剪强度指标，实际上 就是固结不排水强度指标。
1.3 固结不排水还是固结排水指标
地基规范：9. 1. 6 2、对正常固结的饱和粘性土应采用在土 的有效自重应力下预固结的三轴不固结 不排水剪强度指标； 当施工挖土速度较慢，排水条件好，土 体有条件固结时，可采用三轴固结不排 水剪强度指标；
基坑的地基土需要固结吗？
正常固结土地基土在自重应力下已经完 全固结； 开挖引起的超静孔隙水压力不能排出— —不排水； “施工挖土速度较慢，排水条件好” 实际上是已经“排水”了 这时应当使用有效应力强度指标。
MR Fs MS
[c l (h h h ) cos tan (h h h ) sin
i i 3i 2i 1i i 3i 2 i sat 1i i
替代法：不计水压力
h3i部分用浮重度计算，h2i分母用饱和重度；分子用浮重度
0
m1
d
0
m2
M点的抗剪强度f
j
j
2
i j
j
d
j
M
j
f ( h l d ) tan cq c cq
瑞典条分法-替代法
MR Fs MS
i
h1i h2i h3i ui 浸润线
[c l (W cos u l ) tan ) W sin
i i i i i i i i i
p pk pk u p K p , i 2 ci K p , i u p
ua——主动侧的水压力－荷载； up——被动侧的水压力－抗力。
作用于挡土墙上的力
W
Ep
Ea
Ew
Ew
U
抗倾覆安全系数
=11kN/m3
=1kN/m3
水压力不同处理的例题
墙高h=10m，埋深 hd=4m，墙宽B=5m，水 泥土重度为cs=20kN/m3, 所在土层 c=0,=30,=18kN/m3， 地下水位与坑底齐平。 按照不同方法处理水压 力计算其抗倾覆稳定 计算安全系数Kov
《地基规范》中的强度指标
9.1.6 1、对淤泥及淤泥质土，应采用三轴不固结不 排水剪强度指标； 2、对正常固结的饱和黏性土应采用在土的有 效自重应力下预固结的三轴不固结不排水剪强 度指标；
其他规范建议采用固结不排水强度指标是合理的！
基坑中采用不排水强度指标的困难
地基承载力只涉及持力层的 强度cu； 基坑支挡结构常常涉及几十 米后的黏土层；
j
2
i j
j
d
j
j
坑底隆起稳定性验算
锚拉式和支撑式支挡结构嵌固深度－基坑规程:图4.2.5
c l q b q b
j j j j
j j
G j cos j tan j G j sin j
K
he2
0
ΔGj─第j土条的自重(kN)， 按天然重度计算。
j i
2.采用什么强度指标？
1.1 不排水与固结不排水
何谓固结？
固结与排水
u B [ 3 A
( 1 3 ) ]
三轴试验与实际工程中的固结
在施加围压3后是否允许（饱和）试样中的孔 隙水进出； 实际工程中是在增加主应力时（平均主应力p) 土中孔隙水是否允许或有可能排出。
大面积超载引起的土（水）压力
对于饱和软黏土 =0 Ka=1.0
q0
产生的超静孔隙水 压力u=q0。 u=q0
上海闵行区莲花河畔景苑
3.采用什么重度
2. 稳定中的自重计算
圆弧滑动面稳定分析中，抗滑力矩用饱 和重度还是浮重度？ 验算坑底隆起时，承载力的深度部分采 用什么重度？ 坑内外水渗流的影响。
MR Fs MS
[c l (h h h ) cos tan ) (h h h ) sin