基坑围护结构计算_ppt

1.4.1 基坑外侧竖向应力
（a）自重压力
（b）坡顶均布压力 （c）坡顶局部荷载
1.4.2 水平荷载（主动土压力）
图1.4-2 水平荷载计算简图
（1）水土分算（碎石土及砂土） 1） 当计算点位于地下水位以上时：
eajk ajk K ai 2cik K ai
（1.4-1）
2） 当计算点位于地下水位以下时： 总应力法：
i i p
/R
M p R cos i
2 M c hi ( K p K a ) d d
2.3 基坑底面抗隆起稳定分析
D
N c 0 t h t q
h
M p 0 td
q ht
2
/2
2.4 基坑底面抗渗流稳定分析
图3.3-1 土钉支护外部整体稳定性分析 （a）滑移； （b）倾覆； （c）整体失稳
1. 土墙厚度的确定（图3.3-2）
2. 抗滑移验算
图3.3-3 滑移计算
如图3.3-3所示，抗滑移验算可按下式进行：
(qB W E a sin ) f 1 E a cos
3. 抗倾覆验算 如图3.3-4所示, 抗倾覆验算可按下式进行：
e pjk pjk K pi 2cik K pi
1.5 工程实测土压力
xx
xx
1.6 土压力计算模型
《基坑土钉支护技术规程CECS96∶97》法
xx建议的模型
xx建议的模型
2 基坑稳定性
2.1 土坡稳定分析
2.1.1 瑞典圆弧法
M R f lR Fs Ms Wd
1.3.2 坡顶超载作用下的土压力 1. 弹性理论解（一）
弹性理论解（二）
2. 《建筑边坡工程技术规范》 GB50330-2002的规定
1.4 《建筑基坑支护技术规程》土压力 《建筑基坑支护技术规程》JGJ12099采用了朗肯土压力理论，并规定对于 碎石土及砂土，采用水土分算；对粘性 土及粉土采用水土合算。当计算基坑底 面以下各深度处的基坑外侧主动土压力 时，规定竖向自重应力一律采用基坑底 面标高处的数值。
图3.2-2 整体稳定性验算
（1） 单根土钉在圆弧滑裂面外锚固体与土体的 极限抗拉力可按下式确定：
Tnj d nj q sik l ni
（2） 土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑 底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法， 取一定长度边坡体，按下式进行计算：
1 s c ik Li s ( wi q 0 bi ) cos i tan ik Tnj [cos( i j ) sin( j j ) tan ik ] 2 i 1 i 1 j 1
（2） 对于基坑侧壁安全等级为二级的土钉抗拉 承载力设计值应按试验确定，基坑侧壁安全等级 为三级时可按下式计算：
Tuj
1
s
d nj q sik li
式中 s——土钉抗拉抗力分项系数，取1.3；
（3） 单根土钉抗拉承载力计算应符合下列要求：
1.25 0T jk Tuj
3.2.2 整体稳定性验算（图3.2-2）
n
n
m
s k 0 ( wi q0bi ) sin i 0
i 1
n
3.2.3 构造要求 土钉墙设计及构造应符合下列要求： 1．土钉墙墙面坡度不宜大于1:0.1； 2 ．土钉必须和面层有效连接，应设置承压板 或加强钢筋等构造措施，承压板或加强钢筋应 与土钉螺栓连接或钢筋焊接连接； 3 ．土钉的长度宜为开挖深度的 0.5~1.2 倍，间 距宜为1~2m，与水平面夹角宜为50~200; 4．土钉钢筋宜采用II、III级钢筋，钢筋直径宜 为16~32mm，钻孔直径宜为70~120mm；
pa K a z
1 2 Ea h K a 2
cos ( )
2
Ka
sin( ) sin( ) cos cos( ) 1 cos( ) cos( )
2
2
库仑被动土压力为
：
p p K p z
5 ．注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强 度等级不宜低于M10； 6 ．喷射混凝土面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜 为 6~10mm ；间距宜为 150~300mm ；喷射混凝 土强度等级不宜低于 C20 ，面层厚度不宜小于 80mm； 7. 坡面上下段钢筋网搭接长度应大于300mm。
3.3 《建筑基坑工程技术规范》 YB9258-97方法
3B(qB W 2 E a sin ) t 2 HE a cos

3.3.4 构造要求 （1）初步选定土钉支护各组成部分尺寸及参数： a. 锚固体孔径：D=8～15cm； b. 土钉长度：一般对非饱和土，土钉长度与开挖深度H 之比为0.6~1.0范围内，密实及干硬性粘土取小值； c. 土钉直径：一般为20~35mm，不少于16mm II级以上 螺纹钢筋； d. 注浆材料：水泥砂浆或水泥素浆，水泥采用普通硅 酸盐水泥，标号不小于425"，水灰比1:0.40~0.50； e. 墙面倾角：垂直方向倾角 00~250 ，土钉水平方向倾 角一般为 50~200 ，利用重力向孔中注浆时倾角不宜小 于150；
f. 间距：水平间距为 (10~15)D ，一般为 0.8~1.20m，垂 直间距依土层及计算确定，一般0.8~1.20m。上下插筋 交错排列。遇局部软弱土层间距可低于0.8m； g. 钢丝网或钢筋网片：无地下水、土质好时可用一般 钢丝网，土体稳定性差时可用钢筋网片，一般采用 φ6 的 I 级钢筋焊成 15~20cm方格形网片。面层砂浆或喷射 混凝土厚度为50~150mm； h. 锚板：直径30~35cm六边形或方形混凝土预制板，内 配构造筋，厚度大于7cm。也可采用长度不小于400的 井字钢筋(φ16)代替锚板。 （2） 钢筋网喷射混凝土面层设计可按下列构造要求：
1
tan i sin i cos i Fs Wi sin i
3. 坡高和临界坡角的关系
王长科建议的公式
c cr 2 tan q H
1
坡土物理力学性质指标 土层
c
厚度 1.5 3.8 4.7 0.7 1.3
γ 19.4 19.5 19.1 19.1 19.8 19.3
c 30 20 22 0 23 21.2
φ 27 24 26 36 25 26.0
1 2 3 4 5 平均值
采用厚度加权平均值，将数值代入式 （2.1-10），得稳定安全系数为1.0时的临界 坡角 c 3.14 21.2 1 1 cr 2 tan 26 2 tan q H 20 19.3 12.0
稳定安全系数为 1.3 时的坡角为：
tan cr tan 55.6 tan 1.12 Fs 1.3
tan 1.12 48
1
0
2.2 围护结构整体稳定分析
当无地下水时：
RS
(q h)b cos a tan cl M (q h)b sin a
1 土压力
库仑土压力假定： 1773年，法国科学家库仑做出两 项假定，提出了土压力理论。 （1） 墙后填土为砂土（黏聚力 c=0）； （2） 产生主动、被动土压力时， 墙后填土形成滑楔体，其滑裂面为通 过墙脚的平面。
图1.1-1 主动状态下的滑动楔体
图1.1-2 库仑主动土压力
库仑主动土压力为：
1 2 E p h K p 2
Kp cos ( )
2
sin( ) sin( ) cos cos( ) 1 cos( ) cos( )
2
2
图1.1-3 库仑被动土压力
1.2 朗肯土压力
1857 年，朗肯假定墙背垂直光 滑，根据土的极限平衡理论提出了 朗肯土压力理论。
1.2.1 朗肯主动土压力 朗肯主动土压力强度为：
p a z K a 2c K a
K a tan (45 ) 2
2

1.2.2 朗肯被动土压力 被动土压力强度为：
p p z K p 2c K p
K p tan (45 ) 2
2

1.3 特殊情况下的土压力 1.3.1 坡顶地面非水平时的土压力
eajk ajk K ai 2cik K ai [( z j hwa ) (m j hwa ) wa K ai ] w
有效应力法：
eajk ' ajk K ai 2c'ik
K ai u j
（2） 水土合算（黏性土及粉土）
eajk ajk K ai 2cik K ai
i i
p
/R
3.3.3 外部稳定分析验算 以土钉原位加固土体，当土钉达到一定密度 时所形成的复合体就会出现类似锚定板群锚现象 中的破裂面后移现象，在土钉加固范围内形成一 个“土墙”，在内部自身稳定得到保证的情况下， 它的作用类似重力式挡墙，因此，可用重力式挡 墙的稳定性分析方法对土钉墙进行分析。如图 3.3-1。
1.4.3 水平抗力（被动土压力）
（1）水土分算（碎石土及砂土） 总应力法：
e pjk pjk K pi 2cik K pi ( z j hwp )(1 K pi ) w
有效应力法：
e pjk ' pjk K pi 2c'ik
K pi u w
（2）水土合算（黏性土及粉土）
Rw
m t t
pw
Rw
w 0.5h t
mt
图2.4-2 基坑底抗渗流稳定性验算
3 土钉墙
*钻孔注浆土钉
*打入土钉 *打入注浆土钉