基坑支护结构上水土压力计算分析
基坑支护工程中土压力的计算
基坑支护工程中土压力的计算[摘要]本文针对基坑支护工程中土压力的计算进行了理论探讨，对经典的朗肯土压力理论和库仑土压力理论“水土合算”与“水土分算”进行了分析。
对给出了工程设计计算中主动土压力区和被动土压力区抗剪强度指标的选取原则。
[关键词]土压力；地下水的影响；抗剪强度指标中图分类号：tu753 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）23-0138-02基坑支护工程中，主要的荷载为作用于维护结构上的侧向压力，包括土压力和水压力。
工程中侧向荷载的确定一般是依据经典的朗肯土压力理论和库仑土压力理论，但是经典的朗肯土压力理论和库仑土压力理论是在严格的假设条件下得到的，因此土压力与工程实际中得到的数据是有差别的，本文就此问题进行探讨。
1.0.经典的土压力理论朗肯—库仑土压力理论距今已有一、二百年的历史，现代随着建设规模的发展和扩大，测量技术和计算技术的迅速发展，人们对土压力的性质和土压力的分布与变化规律也有了更深刻的认识，在一些文献中，人们发表了测试结果与理论计算土压力不符合，有的人甚至怀疑经典的土压力理论。
实际上经典的土压力理论是在严格的假设条件下得到的，实际工程中的工况与经典的土压力理论的假设相去甚远，因此我们需要对经典理论的假设条件有个再认识的过程。
1.1 经典的土压力理论给出的是极限值应用经典的土压力理论进行支护工程的侧压力计算时，得到的是土压力的极限值，即达到主动极限状态或被动极限状态时的接触压力，在实际工程设计时应对此值除以一个合理的安全系数。
当维护结构处于正常的工作状态时，不可能出现这种极限状态，接触压力不是极限值，此时测得的变形、土压力、孔隙水压力等数值一般不能与经典理论的计算结果相比较。
基坑开挖时作用在维护结构墙面上的是静止土压力，此时土体处于完全弹性状态，基坑开挖后土体处于塑性局部发展的过程中，墙后和墙前的土压力都没有达到极限状态。
1.2.经典的土压力理论只能计算刚性接触面上的土压力经典土压力理论没有考虑挡墙土身的变形，挡墙是绝对刚性的，只考虑挡墙的平动或转动等刚性位移。
岩土工程师专业辅导知识讲解：土水压力的计算
⼟⽔压⼒的计算 （⼀）计算⽅法 在⼀般地基基础⼯程计算中，建筑物的⾃重以及作⽤于建筑物上的各种荷载通过基础传给地基。
⽆论是建筑物的⾃重或是其他竖向活荷载都具有由其⾃重导出的特点，荷载⼤⼩明确，计算与实测结果基本接近。
⽽⽀护结构的主要荷载是地层中⽔⼟的⽔平压⼒，⽔⼟压⼒是由定值的竖向⽔⼟压⼒按照⼀定规律转化为⽔平压⼒作⽤于⽀护结构上。
⽀护结构荷载与上部结构荷载的根本区别在于它不是仅与⼟的重量有关，还与⼟的强度、变形特性和渗透性有关，具有很⼤的不确定性。
由于作⽤在⽀护结构上的荷载主要是⽔平荷载，⽽这种⽔平荷载具有间接得出的特点，因此，由⽔⼟竖向压⼒转化为⽔平压⼒的计算⽅法的合理与否直接影响到⽔平荷载的确定，⽔平荷载的精确度⼜直接影响到⽀护结构内⼒与变形的计算结果。
⽬前，⼯程上常采⽤的⼟压⼒计算⽅法有朗肯⼟压⼒、库仑⼟压⼒和各种经验⼟压⼒确定⽅法。
在⽔⼟分算时，⽔压⼒的计算⽅法有：按静⽔压⼒计算的⽅法、按渗流计算确定⽔压⼒分布的⽅法等。
⽽⽔⼟合算时不需单独考虑⽔压⼒作⽤。
关于⼟压⼒的各种基本理论、主动⼟压⼒和被动⼟压⼒形成的条件、各种⼟的抗剪强度指标试验⽅法和分类，可参考有关⼟⼒学教科书，本处不在详述。
1⽔⼟分算和⽔⼟合算⽅法的适⽤条件 基坑⽀护⼯程的⼟压⼒、⽔压⼒计算，常采⽤以朗肯⼟压⼒理论为基础的计算⽅法，根据不同的⼟性和施⼯条件，分为⽔⼟合算和⽔⼟分算两种⽅法。
由于⽔⼟分算和⽔⼟合算的计算结果相差较⼤，对基坑挡⼟结构⼯程造价影响很⼤，故需要⾮常慎重的舍取，要根据具体情况合理选择。
地下⽔位以下的⽔压⼒和⼟压⼒，按有效应⼒原理分析时，⽔压⼒与⼟压⼒应分开计算。
⽔⼟分算⽅法概念⽐较明确。
但是在实际使⽤中有时还存在⼀些困难，特别是对黏性⼟，⽔压⼒取值的难度⼤，⼟压⼒计算还应采⽤有效应⼒抗剪强度指标，在实际⼯程中往往难以解决。
因此，在很多情况下黏性⼟往往采⽤总应⼒法计算⼟压⼒，即将⽔压⼒和⼟压⼒混合计算，也有了⼀定的⼯程实验经验。
浅析基坑设计中水土压力的计算
，
分析 两 种 算 法 不 同 之处 ， 出不 同土 体 比 较合 理 的 计算 方式 。 提
测 定 土体 的抗 剪 强 度
．
将 超 静 孑 隙 水 压 力 的影 响 考虑 在 总 应 力 Ｌ
抗 剪强 度 指 标 中 ， 照 第 二种 方 法 我 们可 知 式 （ ） （ ） 为 ： 按 ３和 ４ 变
．
对 于工 程 实 际 超 静水 压 力 的值 是难 以 估算 的
．
现 在 也 没有
确 、合理地进行水土压力的计算 是进行其他各项工作的前提和
基 础 。然 而 ， 统 的 土 压力 计 算 都 是 在 一 定 理 想 条 件 下 得 出 的 ， 传 常 常 与 实 际 工程 中 的情 况 不 太 相 符 合 ，关 于水 土 压 力的 分算 还 是 合 算 也 一 直 是 学 术 界 争 论 的 焦 点 ， 此 ， 、 压力 的 合 算 与 因 水 土 分算 的 研 究 ， 日前 我 们 面 临 的任 务 。本 文 从 经 典 土 压 力 出 发 ， 是
得：
Ｐ ｙ， ．２ ／ ， ．Ｋ －ｃ、 ￣ ｚ
．
＋７ ｒ 一
＋Ｊ ｕ
Ｐ－ ｚ ＋ ｃ、 ￣ Ｋ； ２ ＂ － ％． ／ ＋ Ｋ ＋ Ｊ — 。 ｕ （） ４ 式中 ： 为 考 虑 渗 流 作 用 时 的水 压 力 ， 为 超 静 水 压 力 。 ‰
１３ 超 静 水 压 力 的考 虑 与 分 析
１ 水土分 算 的分析
基 坑 支 护 中 的 水 土 分 算 是 按 有 效 应 力 进 行 计 算 的 ， 原 理 其
是 将 土 骨 架 力 和孑 隙水 压力 分 别 考 虑 的 一 种 算 法 ， 般 采 用 Ｌ 一 的计算公式为 Ｐ ｏ＂ ＂ ｃ ．： ． －￣－ Ｋ ２ ＿Ｊ ｎ ， ＂２ ｅｃ － ＋ （） Ⅱ １
基坑支护结构上的水土压力
· 185 ·交通规划与工程区域治理（5）（6）选择合理的支护形式对于保证建设项目的安全和实现经济目标具有重要意义。
深基坑支护不仅保证了边坡的稳定，而且满足了变形控制的要求，保证了基坑周围的建筑物、道路和地下管线的安全。
随着建筑工程的快速发展，深基坑支护结构日趋完善，出现了许多新的支护结构型式和边坡稳定方法。
一、基坑支护结构设计中关于影响水土压力的一些原因1.1土微观结构方面的原因1.1.1完整土壤的结构我们对施工现场的土壤状况进行了取样，施工中基坑支护结构的施工和基坑的扰动会大大降低原土的强度。
1.1.2非饱和土基质的吸力在计算基坑支护结构时，在正常情况下，不考虑基坑支护结构的荷载降低。
1.1.3固结土的黏结力随深度和固结压力的增大而增大在基坑支护结构的施工中，孔隙度将逐渐减小，土体密度逐渐增大，正常固结粘土的密度将以正比的比例增加。
土壤本身的内聚力也是有粘性的。
1.2土体应力状态和应力路径的原因1.2.1主应力的成因基坑开挖过程中，基坑周围土体的应力通常是三维的，其主应力对土体强度有很大的影响。
1.2.2小围压下的土体强度指标经过多年的试验研究，在围压较小的情况下，土体强度指标会很高。
室内试验中常用的围压一般在100kPa 以上，但在实际工作中，围压通常小于100K Pa。
如果使用实验室测试指标，实际土壤将被低估强度指数。
1.2.3土体超固结在正常固结地基土中，基坑开挖卸荷后，由于平均主应力和围压的降低，地基土将成为超固结土。
在围压较小的条件下，强度指标的增加会降低主动土压力，增加被动土压力。
1.3孔隙水压力的原因一是基坑开挖会引起土体中负的超孔隙水压力，基坑支护结构发生变化。
二是基坑支护结构中的毛细饱和带、细砂、粉质粘土和粉砂在实际基坑支护施工中产生的原因，这些区域比较厚，可以形成伪粘聚力，可以大大降低基坑支护的压力。
三是人为减少地下水的原因，在基坑支护施工中，一般采用人工减水，此时土体的渗透性通常为向外或向下，此时主动土压力减小，土压力Incasas.四是基坑排水的原因。
基坑支护结构土压力与抗力研究
土， 采用天然重度和总应 力抗 剪指 标 ， 压 力按静 止水 压力作 一 水 定折 减 ； 水土合算适 用 于粉 土和粘 性土 ， 采用 天然 重度 和总应 力
抗剪指标。上海市标准《 基坑工程设计规程》 规定水土分算适用
其中， Ｙ为基坑坑底位移量的估算值， 若无具体资料可 以取
１ ０ ｍｍ － ２ ０ １法 ２ ＿
中图分类号 ： Ｈ６ ｎ ３ 文献标 识码 ： Ａ
土与支护结 构的共同作用有着很长 的研究历 史 ， 支护结构 在
设计时， 如何确定作用其上的荷载是一个关键问题。目前支护结
其中， 为基床系数， ｋ 表示挡墙侧某点发生单位横向位移时 构的设计都是对土体进行“ 结构化”即将挡墙后的土体作为土压 土给予挡墙的横 向抗力 ， ， 当土反力与位移成线性关 系时 ， ： 有 力作用 于支护结构 上 ， 而挡墙 前 的土体 等效 为弹簧 ， 算时 常采 计 ｋ＝Ａ ＋Ｂｚ， ｌ 。 用 ｍ法来确定弹簧的刚度。现就支护结构上的主被动土压力确
基 坑 支 护 结 构 土 压 力 与 抗 力’ 究 研
黄
摘
武
李劭晖
要： 探讨 了基坑支护结构上主被动土压力 的确定 方法， 通过具体 的工程 实例， 比较 了我国相 关设 计规程对 ｍ 值取 值
的差 异， 并归纳 了 Ｉ 法用 于基坑 支护计算的局限性 ， Ｔ Ｉ 为基坑 支护的设计提供 了借鉴。
２ 水土合算与分算
分算 ， 即对地下水 位 以下 的水 土 压 力区 分为 有效 土 压力 和水 压
范根据试桩结果的统计分析给出了各种土体的经验值 ， 见表 １可 ，
表 １ 各类土体的 ｍ 值
目前对于基坑支护结构上的水土压力计算方法有两种： 水土 见， 同一类土的 ｍ值上下限差别很大， 选用时会造成很大误差。
基坑土压力计算方法(附带公式计算方法)
基坑土压力计算方法(附带公式计算方法）概述土压力是作用在围护结构上的荷载、土压力的计算步棋是基坑工程设计的第一步也是关键的一步。
土压力计算假说理论主要有朗肯理论和库伦理论，称为古典土压力理论。
它们都是按极限平衡条件导出的。
奇数库伦理论假设土的黏聚力为零，其优点是考虑了栅栏与好处十体间的摩擦力作用，并能考虑地面及墙壁为倾斜面墙面的情况;其缺点是对于黏性要木必须采用等代摩擦角，即取黏聚力c=0而相应增大土的内所摩擦角φ值，对于层状土尚要简化等代为均质土才能计算。
此外，当有地下水，特别是有渗流梯度时，库伦理论是不适用的。
而朗肯理论则不论砂土或者黏性土，均质土或层状土均可适用于，也适用于有地下水及渗流负面效应的情况。
它假设发射塔为水平，墙面为竖直，基本符合基坑工程情况。
因此，公司目前通常采用朗肯理论计算基坑围护工程中的土压力。
土压力应根据不同类型泥岩土层、排水条件分别采用以下方法计算。
（1）对淤泥、淤泥质土，应采用土的重度不排水试验强度主要指标和饱和固结按水土合算计算土压力;（2）对砂土，应改用有效应力强度指标和土的有效重度按水土分算原则计算土压力;（3）对粉性土、黏性土等，宜采用有效强度指标和土的有效重度按水土分算原则计算。
有工程经验时，也可采用三轴固结不排水试验总应力强度指标按水土合算原则计算土压力。
3.1.2水土压力合算不考虑地下水示范作用时，按朗肯土双重压力理论，由式（3-1a）计算主动土财务压力和式（3-1b）计算被动土压力。
3.1.5附加荷载引起的附加侧压力在实际工程中，很有可能会遇到基坑开挖附近有相邻建筑浅条件基础的情况，需要考虑邻近基底荷载的影响。
而且，在实际施工过程中会，很难避免在基坑边出现临时荷载，比如各种建筑材料、施工器具、施工机械、车辆、人员等。
因此，需要需要考虑附加荷载引起的附加侧压力。
附加侧压力一般采用简化的算法近似计算。
最常用的荷载亦布或局部均布的荷载作用。
对均布和局部均布荷载作用在支护结构上的侧压力，可按图3-3所示的方法计算。
深基坑支护结构设计水土作用力计算分析研究
刷层 ， 将表 面擦 洗干 净 ， 完全 干燥之后 方可 以粘贴 。对 梁体 凹 待
文章 编 号 ：０ ９６２ （０ ７ ３ —０ ７０ １ ０ —８ ５２ ０ ） １０ ９ —２
深 基坑 支 护 结构 设 计 水 土作 用 力计 算 分 析 研究
土合算 法和传 统静水压水土 分算法进行 了理论 分析 ， 出了传统水 土合算法在理论 上存 在 的缺 陷， 指 及
境科 学 出版社 ，０ ２ ‘ ２０ ．
２Ｃ Ｃ ８９ ， Ｓ． 陷处可用 修复材料（ 脂砂浆 ） 树 将表 面修 复平 整。３ 新 旧混 凝上 ［］ Ｅ Ｓ７ ：６ 砖 混结构房屋加 层技 术规范［ ］ ） ３ 崔林 海， 史 方． 多层砖 混结构房屋 直接 加层 法设计 ［］ 山 西 Ｊ． 接触面处应凿 毛 ， 面清 除干净 ； 筑新 混凝 土前应 将接 触面 ［］ 将表 浇 用水湿润（ 不能有积水 ）然后在接触表面刷纯水 泥浆一 道。 ，
一
然 而 目前 ， 对支 护结构上静水压 力下水土压力 的计算 理论存 在两种不 同方法 ： 种为水土合算 ， 一 另一种为 水土分算 ， 究竟何 种 算法更为符合实 际 ， 更为合理 ， 有无更好 的方法 ， 中试 图从理论 文 上对上述 方法进行研究 ， 并在上述方 法基 础上 ， 进一 步研究更 经济
建 筑 ，０ ３ ２ （） ３．８ ２ ０ ，９ ７ ：７３ ．
４ 结语
在对该办公楼检测分 析和结构构件承 载能力验算 的基础 上 ，
基坑支护常见形式与计算
第二章 基坑支护结构计算
2.2 水土压力—分算
pak ( ak ua )k up )K p,i 2ci K p,i up
其中
u p whwp
式中：ua、up 分别为支护结构外侧、内侧计算点的水压力(KPa)
ak ac k, j
土钉墙
土钉墙结构
复合土钉墙
第一章 基坑支护常见形式 二 土钉墙结构
复合土钉墙是由土钉墙和止水帷幕、微型桩、预应力锚杆等组合形成的基 坑支护技术。适用于各种施工环境和多种地质条件的基坑支护。
土钉墙+止水帷幕+预应力锚杆组合
土钉墙+微型桩+预应力锚杆组合
土钉墙+止水帷幕+微型桩+预应力锚杆组合
第一章 基坑支护常见形式 三 支挡式结构
q0 均布附加荷载标准值(KPa)
第二章 基坑支护结构计算
2.3 地面荷载—条形基础（荷载）
d a / tan za d (3a b) / tan
k
p0b b 2a
za d a / tan或za d (3a b) / tan
k 0
p0 基础底面附加压力标准值(KPa) d、b 基础埋置深度、基础宽度(m)
井点降水 放坡开挖
地下水埋深较浅、基坑开挖较深可 能产生流砂、管涌、突涌等不良现 象时，可采用井点降水放坡开挖
第一章 基坑支护常见形式
2、 放坡开挖—坡度选择
查表法 适用条件：对开挖深度不大，基坑周围无较大荷载时。
坑壁土类型 软质岩石 碎石类土 粘性土
粉土
状态
微风化 中等风化
强风化 密实 中密 稍密 坚硬 硬塑 可塑 Sr< 0.5
Eak1
1 2
考虑渗流的基坑支护结构上的水土压力计算
考虑渗流的基坑支护结构上的水土压力计算摘要：分析了渗流对水土压力的影响，指出用经典的土力学理论计算基坑的水土压力时所得的数值与实际相差较大；提出了新的考虑地下水渗透力影响的水土压力计算方法。
该方法对非均质土层基坑工程及边坡工程均适用。
关键词：基坑；水土压力；渗流；渗透力Abstract：Seepage influence to water and soil pressure is analyzed in this paper. The difference between actual value and the value derived from classic soil mechanical theory, when computing water and soil pressure, is quite great. A new method which takes permeability pressure of underground water into consideration has been put forward. It is can be applicable to heterogeneous soil foundation pit and also to slope.Key words：foundation pit;water and soil pressure;seepage;permeability pressure 中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：1 引言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。
支护结构上的水土压力计算得到越来越多的重视和讨论[1，2]。
其中一个主要的原因是由于地下水引发的工程事故不断发生。
据统计，由于水引发的工程事故约占21.4%[3]。
另一方面，大量的实测结果表明：支护结构上的实际内力远小于计算值。
基坑支护结构上水土压力分算与合算
文章编号:1004 5716(2006)05 0001 02中图分类号:TU554 +12 文献标识码:B 岩土工程基坑支护结构上水土压力分算与合算金永涛1,鲜 亮2,张建新1(1.同济大学地下建筑与工程系,上海200092; 2.路桥集团第二公路工程局,陕西西安710003)摘 要:以一具体的工程实例为分析背景,介绍了基坑工程中对于支护结构变形、内力分析,选择水土分算与合算的土压力模式对计算结果的影响,进而分析对于不同水土分算与合算产生差别的原因,最后,给出了选择水土分算与合算的原则。
关键词:水土压力;合算;分算随着目前高层、超高层建筑的兴建以及城市地下空间的开发,支护挡土结构及地下连续墙越来越广泛的得到应用,这使得支护结构上的水土压力计算得到越来越多的重视和讨论。
一方面,大量的实测结果表明:支护结构上的实际内力远小于计算值。
尽管人们一再降低安全系数,或者将荷载折减,往往实测应力还是偏小;另一方面,还是有许多基坑事故频繁发生。
一些基坑工程失事又与土中水有关。
这种情况表明,我们对于在原状土开挖过程中的土与结构的共同作用和水土相互作用机理的认识还远不够透彻和深入。
关于水、土压力的分算还是合算也一直是学术界争论的焦点。
结合工程实际,讨论选择不同的水土分算与合算模式,对计算结果的影响。
1 水土分算与合算基坑支护结构主要受两种力的作用:一种为水压力,另一种为土压力。
目前,计算基坑支护结构上的水土压力主要有两种方法:即水土合算与水土分算。
对于水土分算,其采用浮重度计算土压力,按静水压力计算水压力,然后两者相加即为总的侧压力,利用有效应力原理计算土压力,水土压力分开计算,计算式为:p a=k a H-2c k a+ w H(1)p p=k p H+2c k p+ w H(2)式中:k a、k p 主动和被动土压力系数,两者均以有效应力强度指标c 、 计算;、 w 土的浮重度和水的重度;H 基坑开挖深度。
对于水土合算,其计算式为:p a=k a H-2c k a(3)p p=k p H+2c k p(4)式中: 土的天然重度,地下水位以下取土的饱和重度;k a、k p 主、被动土压力系数,两者均以固结快剪或固结不排水强度指标计算。
支护结构上水土压力计算微观分析
ＣＡ０ ｅ ｈａ Ｘｕ ｓ ｎ
（Ｈ ｈｉ ｎｖｒ ｔ，Ｎ ｎｉｇ １０ ８ ｅａ Ｕ ｉｅ ｉ ｓ ｙ ａｊ ２ ０９ ） ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｏｎ ｂ ｓｓ ｏ ｅ ｍｅ ｂ ｌ ｅ ｔｏ ｏ ｌ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｍｉ ｒ ｓ ｒ ｃ ： ａ ｉ ｆｐ ｒ ａ ｉ ｔ ｔ ｓ ｆｓ ｉ ，ｔｉ ａ ｅ ｃ ｓｅ ｃ ｏ—ｓ ｏ ｉａｌ ｈ ｔｔ ｆｉ ｔｒ—ａ ｇ ｅ ａｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｈ ｒ ｉ ｙ ｉ ｃ ｐ ｃ ｌ ｔ ｅ ｓ ｅ ｏ ｎｅ ｙ ａ ｇ ｒ ｇ ｔ ｏ ｅ ｗａｅ ．Ｔ ｅｅ
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四川建筑科学研究
１ Ｏ６
Ｓ ｃ ｕ ｎ Ｂ ｉ ｉ ｇ Ｓ ｉｎ ｅ ｉｈ ａ ｕ ｌ ｎ ｃｅ ｃ ｄ
第 ３ ２卷
第 ５期
２０ ０ ６年 １ ０月
荷载的讨论之一水土压力计算方法讨论
农 经 科 ０ 年 ３ 第０ 忖 总 ９期） 村 济 技２１ 第２卷 ５月 第２ ２ （ ３
荷载的讨论之一水土压力计算方法讨论
向亚 卿 ， 富 强 ｚ梁 翻 娟 ｚ 马 。
（． １湖北 水利 水 电职 业技 术学 院 ． 北 武汉 湖
４０ ７ ： ３ ０ ０
２ 中国水利 水 电第 三工程 局 有 限公 司． ． 陕西 西安
１１１ 饱 和 土 体 的 有 效 应 力 原 理 。作 用 于 饱 和 土体 内某 截 面 上 ．． 总 的 正 应力 Ｏ 由两 部 分组 成 ： 部 分 为孔 隙水 压 力 ｕ 另 一 部 分 － 一 ，
为 有 效 应 力 Ｏ ， 和 土 中总 应 力 与 孑 隙 水 压 力 、 效 应 力 之 间 － 饱 Ｌ 有 存 在 如 下 关 系 ：＝ “ －－ Ｏ Ｏ＋ （） １
的变 形 和 强 度 的 变 化 的 应 力 ， Ｏ 表 示 ；Ｌ 水 压 力 （ ｏｅｗ ｔ 用 － 孑隙 ｐ ｒ ａｅ ｒ
点 ， 于 土体 自震 对地 面 以下 Ａ 点处 作 用 的垂 向总 应 力 盯 为 ： 由
ｏ－＇ ｊ ２ － ＋ ３ｈ （） ５
式 申：
水 的 重 度 ，Ｎ ｒ ； 一 土 的饱 和 重 度 ，Ｎｍ３ ｋ ，３ ｎ ｋ／ 。
两种 压 力 随深 度 的 分布 ． 图 １ ｂ所 示 。 如 一
２２ 渗 流 作 用 下 的 两种 应 力 －
在 渗 流 作 Ｊ 下 ． 体 中 的 有 效 应 力 及 孑 隙 水 压 力 将 会 发 生 ｝ ｝ ｊ 土 Ｌ
变 化 。如 在 图 ２ ａ的 土层 中 ． 于 水头 差 而 发生 自上 而下 的 渗 一 由 流 时 ． 于 Ａ 点 有 对
基坑工程水土压力算法分析
现 行方法 得 出的结果是偏于保守的 ；（ ２ ）的土水分算计算结果 ，主动土 压力偏大 ，被动土压力偏 小； （ ３ ）水压力很难确 定，而用静水压力来代替 孔隙水压力则过于保守 ； （ ４ ）工程中有效应力强度指标 和 难 以 准 确 测 定 。 ５ ． 水土压 力建议算法 引入土压力修正系数 、水压力修正系数 ，水土压力运算公式如下 ：
中 图分 类号 ：Ｔ Ｖ ５ ５ １ 文献 标 识号 ：Ａ 文章 编号 ：２ ３ ０ ６ — １ ４ ９ ９（ ２ ０ １ ３ ）１ ７ － ０ １ １ ６ 种力 的作 用． 一种为水压力 ， 另一种 为土压 力。 正确、合 理地进 行水、土压力 的计算是进行其他各项 工作 的前提和基础 。 对砂 土、碎石 土按水土 压力分算 ，粘性土 按水土压 力合算 ，基本上达 成 共识 。从土 的有 效应力 理论 出发 ，水土分 算的根据 比较合 理，但实 际操 作 困难 比较大 ，而水土合 算在理论 上又存在 严重缺陷 ］ 。本文试从理 论 上对 上述两 种方法进 行 比较 ，分析其利 弊和可 能产生 的问题。并根 据土 强度指标特性对 目前的水土分 算加以改进。 ２ ． 水土压 力合算 水 土压力合 算法是 以总应力法 为基础 ，认 为支护结 构上的侧 向压力 是 由水土 共同作 用产生 的。适 用于渗透 性弱 的土体 。计算 时的强 度指标 采 用：对 正常 固结和 超 固结 土，土 的抗 剪强度 指标应采 用三轴 固结不排 水抗 剪强度 指标 ｃ 、 或 直剪 固结快 剪强度 指标 、 ；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
公式如下 （ 设水位与地面齐平 ） ：
水压力与静水压力的 比值，且 ０≤ 。≤ ｌ ：可 以根据经验取值 ，也可根 据 ， 与 的相关分析 曲线，通过压力区土 的来查出 ， 的值 ， ＝ ０ 时 ， １ 。
基坑支护上的水土压力共同作用问题及建议
可 以直接改变土体的渗流及应 力场 ，引起地面沉 降、 砂土液化 、 土体渗 透破坏 、 结构 物浮力及 侧压
力改变等工程 问题 ；反过来土体微 观结构 及宏观 力学特性 的改变又将直接影 响土体 中水 的存 在类 型 、 用 形 式 等 ； 体的物理 一化学 一生物场 ， 二者构成 一个动态 平衡 的共 同作用体 系。 １２ 孔 隙水 压 力传 递 的判 断 标 准 ． 前面分析可知 ， 强结合水（ 吸附结合水） 具有 明 显 固态特性 ， 基本不发生迁移 ； 自由水为牛顿液体 可 自 由迁 移 ； 结 合 水 （ 透 吸 附 水 ） 一 定 程 度 弱 渗 在 上受骨架吸附力作用 ，要促使其发生迁移需得施 加一种克服拖弋阻力 的外力 。若粘性 土中的水分
水 土“ 算 ” 合算 ” 分 和“ 这一 有争 论 的问题 进行 了分析 和讨 论 ， 该文 探讨 了土 的微 观结 构特 征及 其 对工 程特 性 的影 响 ， 于 微 基 观层 面分 析 了土 中水 的存 在类 型及 特 征 ，研究 了水 土共 同作用韵 微 观机 理 ，给 出了粘 性 土能 否传 递孔 隙水 压力 的判 别 公 式 ， 出这是 一个有 待 于深入 研究 和探讨 的课 题 。 指 关键 词 ： 基坑 支护结 构 ； 土压 力 ； 水压 力 ； 水土共 同作 用 ； 分算 ； 算 合
２０ 年 ｌ ０ ８ Ｏ月第 １ 期 Ｏ
城 市道 桥 与 防 洪
管理施工
９ ｌ
基坑 支 护 上 的水 土压 力共 同作用 问题 及建议
陈 磊
（ 海市第 二市 政工 程有 限公 司 ， 海市 ２ ０ ６ 上 上 ０ ０ ５）
基坑支护结构的计算
第二部分基坑支护结构的计算支护结构的设计和施工，影响因素众多，不少高层建筑的支护结构费用已超过工程桩基的费用。
为此，对待支护结构的设计和施工均应采取极慎重的态度，在保证施工安全的前提下，尽量做到经济合理和便于施工。
一、支护结构承受的荷载支护结构承受的荷载一般包括–土压力–水压力–墙后地面荷载引起的附加荷载。
1 土压力⑴主动土压力：若挡墙在墙后土压力作用下向前位移时随位移增大，墙后土压力渐减小。
当位移达某一数值时，土体内出现滑裂面，墙后土达极限平衡状态，此时土压力称为主动土压力，以Ea表示。
⑵静止土压力：若挡墙在土压力作用下墙本身不发生变形和任何位移（移动或滑动），墙后填土处于弹性平衡状态，则此时作用在挡墙上的土压力成为静止土压力。
以E0表示。
(3)被动土压力：若挡墙在外力作用下墙向墙背向移动，随位移增大，墙所受土的反作用力渐增大，当位移达一定数值时，土体内出现滑裂面，墙后土处被动极限平衡状态，此时土压力称为被动土压力，以Ep表示。
主动土压力计算•主动土压力强度•无粘性土粘性土土压力分布对于粘性土按计算公式计算时，主动土压力在土层顶部（H=0处）为负值，即表明出现拉力区，这在实际上是不可能发生的。
只计算临界高度以下的主动土压力。
土压力分布可计算此种情况下的临界高度Zc，进而计算临界高度以下的主动土压力。
被动土压力计算被动土压力强度•无粘性土粘性土计算土压力时应注意•不同深度处土的内聚力C不是一个常数，它与土的上覆荷重有关，一般随深度的加大而增大，对于暴露时间长的基坑，土的内聚力可由于土体含水量的变化和氧化等因素的影响而减小甚至消失。
•、C 值是计算侧向土压力的主要参数，但在工程桩打设前后的、C值是不同的。
在粘性土中打设工程桩时，产生挤土现象，孔隙水压力急剧升高，对、C值产生影响。
另外，降低地下水位也会使、C值产生变化。
水压力作用于支护结构上的水压力一般按静水压力考虑。
有稳态渗流时按三角形分布计算。
深基坑工程土压力理论分析
深基坑工程土压力理论分析陈海英,童华炜(广州大学土木工程学院,广东广州510006)摘 要:深基坑工程已经成为了基坑工程中的主流,对于深基坑工程中合理的计算理论的选择也提出了更高的要求。
通过分析不同土层条件对土压力计算的影响,以及总结前人的工程经验,讨论深基坑工程中土压力的最优计算方法。
关键词:深基坑;土压力;计算方法中图分类号:TU432 文献标识码:A 文章编号:1004—5716(2008)09—0037—031 深基坑理论发展概述传统的围护结构设计理论不能计算围护结构与土体的变形,不能完全适应当前工程发展的要求,但由于弹性地基梁的m法和有限元法尚有其不成熟之处,计算机的应用在深基坑的围护结构的设计计算中也未普及,因此以古典土压力理论为基础的传统的设计计算法,仍不失为一种有效的设计计算方法。
2 深基坑工程土压力理论的选用土压力是作用在围护结构上的荷载,土压力的计算是围护结构设计计算的第一步也是关键的一步。
土压力计算理论主要有朗肯土压力理论和库仑土压力理论,后者已有两百多年的历史,前者也有一百多年,均称古典土压力理论。
它们都是按极限平衡条件导出的。
库仑理论假设土的粘聚力为零,其优点是考虑了墙与土体间的摩擦力作用,并能考虑地面及墙面为倾斜面的情况;其缺点是对于粘性土必须采用等代摩擦角,即取粘聚力c=0而相应增大土的内摩擦角φ值。
等代内摩擦角与许多因素有关,随意等代,误差较大。
对于层状土尚要简化等代为均质土才能计算。
此外,当有地下水,特别是有渗流效应时,库仑理论是不适用的,而朗肯土压力理论则不论砂土或粘性土、均质土或层状土均可适用,也适用于有地下水及渗流效应的情况。
它假设地面为水平,墙面为竖直,符合深基坑工程情况。
但假设墙与土体之间不存在摩擦力,使计算的主动土压力偏大,被动土压力偏小,因此它的计算结果是偏于保守的。
也正因为这个原因,故在等值梁法中,采用了将被动土压力加以提高修正的计算方法。
土压力的计算,当不考虑地下水的存在时,比较简单。
基坑支护设计计算——土压力
基坑支护设计计算——土压力基坑支护设计计算是基坑工程中非常重要的一项工作，主要是为了保证基坑支护结构在施工过程中能够承受土体的作用力，确保基坑的稳定性和安全性。
其中土压力是基坑支护设计计算的核心要素之一、本文将从土体压力的产生机理、土压力的计算方法以及影响土压力的因素等方面进行综述。
土压力的产生机理是由于土体受到重力作用下的应力状态所引起的。
在基坑支护工程中，土体压力的计算一般分为两个阶段，即开挖阶段和支护阶段。
在开挖阶段，土体受到开挖活动力的作用，会引起土体的变形和应力的重新分布。
在此过程中，土体的应力状态会发生改变，从而导致土压力的产生。
在支护阶段，通过设置支撑结构，可以减小土体的变形和应力的重新分布，从而降低土压力。
土压力的计算方法主要有一维克努森土压力理论、二维克努森土压力理论和三维克努森土压力理论。
一维克努森土压力理论适用于开挖深度较小、土体较均匀且无水平变化的情况；二维克努森土压力理论适用于土体具有较大的水平变化时；三维克努森土压力理论适用于基坑边缘存在较大土体水平变化的情况。
在实际工程中，通常根据具体情况选择合适的土压力计算方法。
影响土压力的因素有很多，主要包括土体的性质、基坑的几何形状、土压力的分布、土体的应变特性等。
土体的性质包括土体的密实度、土体的粘聚力、土体的内摩擦角等，不同的土体性质会导致不同的土压力。
基坑的几何形状主要包括基坑的开挖深度、基坑的开挖斜率、基坑的水平变化等，这些因素会影响土体的应力状态和土压力的分布。
土压力的分布是指土压力随深度的变化规律，通常可以通过进行地表测量和数值模拟计算来获得。
土体的应变特性是指土体的压缩性、剪切性等特性，不同的应变特性会导致不同的土压力。
综上所述，基坑支护设计计算中的土压力是一个复杂的问题，涉及到土体力学和结构力学等多学科的知识。
准确计算土压力，对于基坑支护结构的设计和施工至关重要，可以确保基坑的稳定性和安全性。
对于工程师来说，选择合适的土压力计算方法，考虑好各种因素对土压力的影响，是进行基坑支护设计计算的关键。
基坑支护结构上土压力计算方法
隙率逐 渐减 小密实度增加 ，正 常固结黏土 的密度也相应增
二 、支护结构上土压力计算方法
加 ，在此密度下土本身是 存在黏聚 力的 ，这是一种随压力
而增加的黏 聚力 ，此黏 聚力是 土体抗剪 强度 的主要组成部 分 ，将直接改变支护结构 上的土压 力大小及分布。 ２ ． 土体 的应力状 态及应力路径 的影响。主要包括三个
式中：
规 范 名 称 计 算 采用 朗 肯理 采 用 朗肯 或库 采用 朗肯 理论 ， 采用 朗肯 理 论 ，砂 土、 伦 理论 按 水土 采用 朗 肯理论 ， 采用 朗肯 理论 ． 粉土 水 土分 分算 原则 计 粘性 土 、粉 土水 水位 以上 水土 合 论 。以水 土 建设 部 行标 冶金 部行 标 湖 北省 规定 深 圳规 范 上海 规 程 广州 规定
全 针对不 同地质情况、选用合理的计 算方法是基坑 支护
结 构 设 计 成 败 的 关键 。
一
区影响 ，对于粉细砂 、粉质粘 土和粉质砂土 ，这个区域是 比较厚 的，形成 “ 假 黏聚力” ，能明显减 少支护结构上 的 土压力。三是人工降低地 下水 的影 响，采用人工降水时 ， 其 土 体 渗 透 力 主 要 是 向外 、 向 下 的 ，有 利 于 减 少 主 动 土 压 力和增加被动土压力。四是基坑 内排水渗流 的影响 ，采用 坑 内排水时 ，将产生渗透 力，从而影响土压力。 ４ ． 边界条件 的影响。主要有三个方面 ：一是基坑支护
方 面 ：一 是 中主 应 力 的 影 响 ，在基 坑 开 挖 过 程 中 ，基 坑 周
在 基坑 工程 中，地下水位 以下的土体 侧压 力计算一般 有 两个原则 。即：水土分算原则和水土合算原则。
１ ． 水土 分算原则 ，即分别计算土压 力和水压 力，两者 之和 即为总的侧压力。这一原则适用于土孔隙中存在 自由
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基坑支护结构上水土压力计算分析
摘要：分析了目前在基坑开挖中广泛应用的水土分算、水土合算计算水土压力的问题，讨论7计算中所用抗剪强度的测定与选择，并通过工程实例计算，认为考虑渗流作用的水土分算法与实际情况更符合。
关键词：水土分算；水土合算；流网法；强度指标
中图分类号： s157 文献标识码： a 文章编号：
在进行深基坑支护结构设计时，首先要计算深基坑开挖过程中作用在支护结构上的水压力和土压力。
力的大小主要取决于基坑开挖的深度、场地土体的性质和地下水水位。
对于地下水位高的基坑场地，墙后土体饱和，存在静水压力，甚至有渗流和超孔隙压力的影响。
经典的极限土压力理论是从砂土发展起来的，对于场地复杂多变、受多种因素影响的实际工程，很难给出符合实际的结果，尤其是对于粘性土。
近年来，基坑支护结构上的水土压力计算成为岩土工程界的一个热点问题。
1水土分算
水土分算是指在计算土压力时，按有效应力原理将土骨架压力和孔隙水压力（静孔隙水压力和超静孔隙水压力）分别考虑的一种算法。
在基坑工程中由于土方开挖和基坑降水的影响，很容易在墙前后的土体中形成一个水头差，因此分两种情况来讨论水土分算。
1.1不考虑渗流影响时的水土分算
当基坑内外存在水位差时，如果支护结构插入坑底的不透水土层
中，且可以确定基坑内外的地下水不会发生渗流时，可以不考虑渗流的影响。
在没有地下水渗流作用的土中，不必考虑渗透力的影响，按传统计算的水、土压力值基本和实测值吻合。
1.2考虑稳态渗流影响时的水土分算
在基坑支护工程中，由于工程的需要，通常需要进行降水处理，从而造成支护结构两侧水位有差异，形成渗流，当支护结构未插入坑底的不透水土层时，渗流将会通过土体空隙经支护体流向被动侧。
此时，土压力的计算必须考虑渗流的影响。
在基坑支护中考虑稳态渗流的影响计算水压力时，除采用常用计算公式外，还经常采用流网法和直线比例法。
1. 2.1考虑稳态渗流影响的水土分算计算公式
(1)
式中：一静孔隙水压力或稳定渗流中的水压力；一超静孔隙水压力。
1.2.2按流网法确定水土压力
流网法确定水土压力的计算方法是画出墙后与墙前附近的流网，并根据墙后及墙前的破坏棱体所包的流网进行计算。
绘制渗流网图，求得任意两条等势线之间（某网格内）的水力梯度，几个网格的水头损失。
其中△h为任意两等势线的水头差，h为上下游的总水头差，n为流网中等势线的数量（包括边界等势线），l为该网格的流线长度。
由于流网法确定水土压力的方法也比较繁琐，许多学者给出了依
据流网图形的特征的简化计算法。
如汤连生等认为渗流时水流给予土粒以某种拖曳力，即渗透力，渗透力为体积力，它与水力梯度i 成正比，用i来表示渗透力，渗透力的存在，使土体的有效应力有所改变，进而影响土压力，通过流网可以确定水力梯度，从而可以由新图式算得水土压力；雷国庆等指出渗透压力是有效应力，而且是竖向向下的，故在计算有效土压力时，可与土的有效重度相加，即在计算式中，用代替,得出的有效土压力即已将渗透力的作用包括在内。
2水土合算
所谓“水土合算”是指在基坑工程的土压力计算中，将水压力一起考虑在土压力中，并乘以土的侧压力系数的一种方法。
从某种意义上讲，水土合算又分为广义的水土合算和狭义的水土合算两种。
狭义的水土合算是指在计算土压力时，将超静孔隙水压力的影响考虑在总应力抗剪强度指标中，而将静水压力单独考虑，计算式同式(2)。
广义的水土合算是指在计算土压力时，采用总应力强度指标进行计算，不再考虑水的作用，这种计算方法一般认为是一种经验算法，计算公式如下：
(2)
关于粘性土在某些条件下是否仍符合有效应力原理，一直是有争论的，结合实例分析认为在某些情况下，水土合算也许是有道理的。
3强度指标的测定与选择
有效应力法是用超静孔隙水压力ū的变化来反映土体抗剪强度随
时间的变化，有效强度指标的测定通常采用直接慢剪或三轴排水试验。
在基坑开挖的过程中，坑内的超孔隙水压力是不断变化的，坑底和支护结构后侧土体的值也会随之变化，在基坑工程中应当采用信息化施工法和土性参数的反分析进行支护，结构的跟踪设计是十分必要的。
总应力法则是用土体的抗剪强度指标的变化来反映土体抗剪强度随时间的变化。
因此，采用总应力法计算土压力的可靠性，很大程度取决于强度指标试验方法和强度指标的正确选择。
对于总应力法中指标的选择，工程界分歧很大。
魏汝龙指出在总应力法中采用的两种指标应当是匹配的，采用两种指标计算所得的土压力应当是基本一致的；陈愈炯认为在工程实施的不同阶段，应采用不同的抗剪强度指标。
由于基坑开挖的时间一般较短，目前主要采用不排水指标和固结不排水指标来表示。
两种指标的测定方法不同，测定的土的强度指标往往相差较大，因而在实际应用中，应根据具体工程的实际应力路径采用合适的总应力指标。
土体的变形和强度仅取决于有效应力的变化，由于直剪仪得出的强度指标离散性较大，而三轴仪得出的指标相对比较稳定，对于重要工程一般采用三轴压缩仪测定抗剪强度指标。
对于基坑工程而言，不能简单的采用三轴固结不排水竖向加载试验指标。
基坑开挖是一个卸载的过程，卸载过程中产生负的超静孔隙水压力，而在常规加载试验中，超静孔压是正的，两个孔压的差异，必然引起强度指标的差异，但是在一般的报告中，是不提供三轴固结不排水卸载
试验指标的。
采用常规三轴不排水试验指标，计算得到的主动土压力偏大，被动土压力偏小。
4 结论
1)目前计算所采用的强度指标，由于测试手段的局限性，不能真实反应原状土的受力情况，所以，改进试验仪器和测试方法应是当前的紧迫任务。
2)由于对水土作用机理的认识不足，对于水土分算、水土合算还没有具体的定论。
尤其是水土合算法，在土力学中缺乏理论基础，应当进行更深入的研究。
3)水土分算法概念比较明确，但由于其中采用的指标较难获取，在实际应用中存在一定困难，同时，水土分算法的计算结果偏于安全，但是基坑工程比较复杂，应当注意其中隐藏的不安全因素。
4)考虑渗流作用的水土分算法综合了更多的影响因素，是一种较好的算法，通过算例也表明，水土分算法更合乎实际情况，应当在实践中不断的完善。