基坑稳定性验算

第4章基坑的稳定性验算

4.1概述

在基坑开挖时，由于坑内土体挖出后，使地基的应力场和变形场发生变化，可能导致地基的失稳，例如地基的滑坡、坑底隆起及涌砂等。所以在进行支护设计时，需要验算基坑稳定性，必要时应采取适当的加强防范措施，使地基的稳定性具有一定的安全度。

4.2 验算内容

对有支护的基坑全面地进行基坑稳定性分析和验算，是基坑工程设计的重要环节之一。目前，对基坑稳定性验算主要有如下内容：

①基坑整体稳定性验算

②基坑的抗隆起稳定验算

③基坑底抗渗流稳定性验算

4.3 验算方法及计算过程

4.3.1基坑的整体抗滑稳定性验算

根据《简明深基坑工程设计施工手册》采用圆弧滑动面验算板式支护结构和地基的整体稳定抗滑动稳定性时，应注意支护结构一般有内支撑或外拉锚杆结构、墙面垂直的特点。不同于边坡稳定验算的圆弧滑动，滑动面的圆心一般在挡墙上方，基坑内侧附近。通过试算确定最危险的滑动面和最小安全系数。考虑内支撑或者锚拉力的作用时，通常不会发生整体稳定破坏，因此，对支护结构，当设置外拉锚杆时可不做基坑的整体抗滑移稳定性验算。

4.3.3基坑抗隆起稳定性验算

图4.1 基坑抗隆起稳定性验算计算简图

采用同时考虑c 、φ的计算方法验算抗隆起稳定性。

()q

D H cN DN K c q s +++=

12γγ 式中 D —— 墙体插入深度；

H —— 基坑开挖深度；

q —— 地面超载；

1γ—— 坑外地表至墙底，各土层天然重度的加强平均值；

2γ—— 坑内开挖面以下至墙底，各土层天然重度的加强平均值； q N 、c N —— 地基极限承载力的计算系数；

c 、ϕ—— 为墙体底端的土体参数值；

用普郎特尔公式，q N 、c N 分别为：

ϕπϕtan 2245tan e N q ⎪⎭⎫ ⎝

⎛+=︒ ()ϕ

tan 11-=q c N N 其中 D=2.22m q=10kpa H=7m ϕ= 240 4.187

9.29.1821.181.2181=⨯+⨯+⨯=γ 5.181

7.03.183.09.182=⨯+⨯=γ 6.9)22445(tan 24tan 14.302=+

=⨯e Nq 32.1924

tan 1)16.9(tan 1)1(0=-=-=ϕNq Nc 则 Ks=(18.5×2.22×9.6+10×19.32)/18.4(7+2.22)+10=3.27>1.2 符合要求

4.3.4抗渗流（或管涌）稳定性验算

（1）概述

根据《建筑基坑工程设计计算与施工》 在地下水丰富、渗流系数较大（渗透系数

s cm /106-≥）的地区进行支护开挖时，

通常需要在基坑内降水。如果围护短墙自身不透水，由于基坑内外水位差，导致基坑外的地下水绕过围护墙下端向基坑内外渗流，这种渗流产生的动水压力在墙背后向下作用，而在墙前则向上作用，当动水压力大于土的水下重度时，土颗粒就会随水流向上喷涌。在软粘土地基中渗流力往往使地基产生突发性的泥流涌出，从而出现管涌现象。以上现象发生后，使基坑内土体向上推移，基坑外地面产生下沉，墙前被动土压力减少甚至丧失，危及支护结构的稳定。验算抗渗流稳定的基本原则是使基坑内土体的有效压力大于地下水的渗透力

（2）抗渗稳定性验算

如下图所示，

本设计采用一般方法避免基坑底部土体发生管涌破坏

需满足下式：

0.2'

≥=J

K γ

其中 K ——安全系数 一般去1.5~2.0 本设计去2.0

'γ——土体浮重度

J ——动水压力

w w h

t h i J γγ''

2+== 其中 i ——水力梯度

w γ——水的重度

'h ——水头差

'

2h t +——最短渗流路径 'h =7-2.1=4.9m w γ=10KN/m 3 t=9.22-7=2.22m 44.202

.13813.202.321281.20=⨯+⨯+⨯=sat γ w w h

t h i J γγ''

2+===〔4.9/(2×2.22+4.9)〕10=5.25 'γ=sat γ-w γ=20.44-10=10.44 99.125.5/44.10'

===J

K γ

为保证不发生管涌破坏插入深度要满足下式： ()m h h K t w 22.244.102/)9.444.10109.499.1(2/''''=⨯⨯-⨯⨯=⨯-⨯⨯≥γγγ 则管涌验算符合要求，插入深度满足要求。