弹性支点法是把支护结构看作为一竖放的弹性地基梁
2024一造《土建计量》地下工程施工技术22个考点关键句全考点
2024一造《土建计量》地下工程施工技术22个考点关键句全考点1基坑的土方开挖工艺，主要分为放坡搭土、中心岛式（也称墩式）挖土、盆式挖土。
2•放坡开挖式，对土质较好.地下水位低、场地开阔的基坑采取规范允许的坡度放坡开挖，或仅在坡脚叠袋护脚，坡面做适当保护。
3 .型钢水泥土复合搅拌桩支护技术（SMW工法），其中型钢主要用来承受弯矩和剪力，水泥土主要用来防渗，同时对型钢还有围箍作用。
4 .型钢水泥土复合搅拌桩支护的施工，首先，通过特制的多轴深层搅拌机自上而下将施工场地原位土体切碎，同时从搅拌头处将水泥浆等固化剂注入土体并与土体搅拌均匀，通过连续的重叠搭接施工，形成水泥土地下连续墙；然后，在水泥土凝结硬化之前，将型钢插入墙中，形成型钢与水泥土的复合墙体。
5 .冻结排桩法适用于大体积深基础开挖施工、含水量高的地基基础和软土地基基础以及地下水丰富的地基基础施工。
6 •冻结排桩法施工，即在基坑开挖之前，根据基坑开挖深度，利用钻孔灌注桩技术沿基坑四周超前施工一排灌注桩，并用现浇钢筋混凝土梁把排桩顶端固定在一起使排桩形成支撑结构体系，并在排桩外侧按设计要求施做一排冻结孔，同时在冻结孔外侧距其中心一定位置处插花布设多个卸压孔：然后利用人工冻结技术形成冻土墙隔水帷幕，与超前施做的排桩支撑结构体系一道形成一临时支护结构，在此支护结构的保护下进行基坑开挖，并随着开挖深度的增加支设内支撑以保证支护结构的稳定,当开挖至设计标高时，浇筑垫层混凝土。
7 .地下连续墙的优点：(1)施工全盘机械化，速度快、精度高，并且振动小、噪声低，适用于城市密集建筑群及夜间施工；(2)具有多功能用途，如防渗、截水、承重、挡土、防爆等；(3)对开挖的地层适应性强(除熔岩地质外)；(4)可以在各种复杂的条件下施工；(5)开挖基坑无须放坡，土方量小，浇混凝土无须支模和养护，并可在低温下施工，降低成本，缩短施工时间；(6)用触变泥浆保护孔壁和止水，施工安全可靠，不会引起水位降低而造成周围地基沉降，保证施工质量；(7)可将地下连续墙与〃逆作法〃施工结合起来，形成一种深基础多层地下室施工的有效方法。
桩板挡墙在河道边坡支护中的应用
h p —合力
作用点至桩底的距离；
—桩底以上基坑外侧水平荷载标准值 e aik 合力之和；
ha —合力
作用点至桩底距离；
γ 0 —支护结构重要系数。
（2）单支点桩板挡墙嵌固深度计算
式中 Tc1 —支点力。
ht —支点位置至基坑底深度； hd —嵌固深度。
（3）多支点桩板挡墙嵌固深度计算
∑ c l + ∑ (q b + W )cosθ tan ϕ − γ ∑ (q b + W )sin θ ≥ 0 式中 ci、ϕ i —最危险滑动面上第 i 条滑动面上的粘聚力，内
水能经济 桩板挡墙在河道边坡支护中的应用
朱志远 惠州市华禹水利水电工程勘测设计有限公司 广东惠州 516000
【摘要】桩板挡墙不受一般挡土墙高度限制，其占用场地小、施工简便，在用地紧缺的城市河道治理中河岸支护具有广泛 的应用前景。本文通过分析某河道桩板挡墙工程，对桩板挡墙在河道支护设计中遇到的土压力计算、侧向容许变形位移等问题 进行论述，可供类似工程参考。 【关键词】桩板挡墙；嵌固深度；弹性支点法；土压力；侧向变形位移
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水能经济
悬臂高度 8.94m， 桩总长 23.04m。 桩顶设 C25 钢筋混凝土冠梁， 高 1.0m， 宽 1.7m。为控制灌注桩侧向变形，桩顶设锚拉，并对设计河底高程 以下土体采用水泥搅拌桩进行加固，加固宽度为 10m，加固深度为 11m。 算。地下水位以下的砂质粉土、砂土和碎石土应采用土压力、水压力 分算方法计算。 4.3 工程实例支护结构变形、内力及配筋 桩板挡墙侧向容许变形量除须考虑结构破坏、墙后土体失稳等 因素外，主要还应考虑过大变形对墙顶建筑物的影响。通过工程实 例计算出板桩挡墙顶位移为 11.16mm 小于 0.002×8940=17.88mm， 桩入土点位移为 6.12mm 小于 10mm，满足桩位移限制要求。桩内 力位移包络图详见图 2。桩沿周边均匀配置纵向钢筋，钢筋级别为 HRB400，主筋采用 39Φ18，螺旋式箍筋采用 Φ10@150mm，每个 2m 设一道 Φ16 的加强箍筋。桩顶冠梁按构造配筋，并设置锚杆一道， 锚杆级别为 HRB400，采用 2Φ25。
地基模型常见分类
地基模型弹性支点法弹性支点法是在弹性地基梁分析方法基础上形成的一种方法，弹性地基梁的分析是考虑地基与基础共同作用条件，假定地基模型后对基础梁的内力与变形进行计算分析。
由于地基模型变化的多样性，弹性地基梁的分析方法也非常多。
地基模型指的是地基反力但由于问题的复杂性，不论哪一种模型与变形之间的关系，至今，学术界提出了不少模型，都难以完全反映地基的工作性状，因而都有一定的局限性。
目前，运用最多的是线弹性模型，包括文克尔地基模型、弹性半空间地基模型和有限压缩层地基模型。
1.地基模型①文克尔地基模型早在1867年，捷克工程师E.文克尔（Winkle r）就提出了以下的假设：地基上任一点所受的压力强度p与该点的地基沉降量s成正比，即pks式中比例系数k称为基床反力系数（或简称基床系数），其单位为KN/m3.对某一种地基，基床系数为一定值。
根据这一假设，地基表面某点的沉降与其它点的压力无关，故可把地基土体划分成许多竖直的土柱，如下图所示，每条土柱可用一根独立的弹簧来代替。
如果早这种弹簧体系上施加荷载，则每根弹簧所受的压力与弹簧的变形成正比。
这种模型的基底反力图形与基础底面的竖向位移性状是相似的。
如果基础刚度非常大，受负荷后基础底面任保持为平面，则基底反力图按直线规律变化。
按照文克尔地基模型，实质上就是把地基看作是无数小土柱组成，并假设各土柱之间无摩擦力，即将地基视为无数不相联系的弹簧组成的体系，也即假定地基中只有正应力而没有剪应力，因此，地基的沉降只发生在基底范围以内。
事实上，土柱之间存在着剪应力，正是剪应力的存在，才使基底压力在地基中产生应力扩散，并使基底以外的地表发生沉降。
尽管如此，文克尔地基模型由于参数少、便于应用，所以ren是目前最常用的地基模型之一。
某基坑支护结构分析—弹性支点法
某深基坑支护结构分析—弹性支点法案例说明GEO 2016版本的「深基坑支护结构分析」模块最新加入了《建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）》（以下简称《基坑规程》），不仅支持国外普遍采用的弹塑性共同变形法，也支持《基坑规程》采用的弹性支点法对基坑支护结构进行分析计算。
本章以某深基坑工程为算例，详细介绍如何依据《基坑规程》，采用弹性支点法对基坑开挖过程进行计算分析。
工程概况本基坑工程开挖深度为16.6m，由于基坑开挖深度较大，为了便于施工，基坑-5m以上部分按1:0.5放坡开挖，并采用土钉墙支护。
坡面设置三道土钉，竖向间距为1.5m，距离地面分别为1.6m、3.1m和4.6m。
土钉长度分别为10m、10m、6m，倾角为10°，水平间距为1.5m，锚杆采用单根Φ22螺纹钢。
基坑-5m以下部分采用桩锚支护结构，支护结构是由排桩和锚索两部分组成。
排桩桩径为800mm，有效桩长18.0m，桩顶标高-5.0m，桩间距为1.2m；桩身混凝土强度等级C30，混凝土保护层厚度50mm；钢筋笼主筋采用对称布置，钢筋选用16Φ25@2000，螺旋箍筋选用Φ10@150。
设置四道锚索，锚索水平倾角为15°，间距2.5m，预应力均为180.0kN；锚索采用3束Φ12.7钢绞线，分别设在距地面8.9m、13.4m、15.9m及18.4m处；锚索总长均为26m。
场地地层从上往下依次为素填土、砾砂、黏土①、细沙、黏土②、强风化岩。
各土层厚度和物理力学参数请参照表29.1。
图29.1为基坑开挖支护示意图。
图1 基坑开挖支护示意图计算流程本案例采用GEO5 2016「深基坑支护结构分析」模块进行计算分析，共分为以下6个计算工况：1)工况阶段[1]：基坑放坡开挖至-5.0m并采用土钉支护；2)工况阶段[2]：基坑开挖至-6.9m；3)工况阶段[3]：设置第一道锚索，并将基坑开挖至-9.4m；4)工况阶段[4]：设置第二道锚索，并将基坑开挖至-11.9m；5)工况阶段[5]：设置第三道锚索，并将基坑开挖至-14.4m；6)工况阶段[6]：设置第四道锚索，并将基坑开挖至-16.6m。
基坑支护考试复习题
1、建筑基坑：2、基坑周边环境：3、基坑支护：4、水平荷载：5、静止土压力：6、弹性支点法定义7、支护结构设计计算理论主要有哪些：8、弹性支点法中运用最多三种地基模型：9、等值梁法基本原理：10、水泥土墙：11、搅拌桩：12、旋喷桩：13、SMW工法：14、土钉墙：15、复合土钉墙：16、回灌井点：17、土渗透性：18、建筑基坑：19、基坑周边环境：20、基坑支护：21、水平荷载：22、水泥土墙：23、建筑基坑：24、基坑支护：25、水平抗力：26、地下连续墙：27、土钉：1基坑支护技术包括哪些2支护结构选型包括哪些3简述郎肯土压力理论基本假设4简述郎肯土压力理论中如何考虑地下水影响。
（墙后土体为粗粒土）5简述基坑土体稳定性分析主要内容6验算结果不满足土体整体稳定性，抗隆起稳定性或突涌稳定性要求时，采取办法？7简述可以采用文克尔地基模型几种情况8简述弹性半空间地基模型优缺点9高压喷射注浆质量检验时，检验点应布置在哪些位置10水泥土墙支护设计主要包括哪几方面11土钉墙工作机理12简述逆作拱墙特点13逆作拱墙拱式结构工作原理是什么14简述拱墙设计基本步骤15水井理论基本假定16影响基坑降水主要因素有哪些17基坑开挖方案内容主要包括哪些18基坑检测目主要包括哪三个方面19岩土勘察报告中及基坑工程相关部分有哪些？20朗肯土压力理论基本假设是什么？21基坑开挖及支护设计内容？22基坑开挖工程中采取降低地下水为作用？23基坑开挖监测报告包括哪些内容？24常用挡土帷幕有几种？25基坑开挖及支护设计应具备资料是什么？26排桩、地下连续墙支护形式设计内容？27基坑土体稳定性分析主要内容有哪些？28水泥土桩搅拌施工步骤？29选择基坑工程控制地下水位方法时，考虑因素？30岩土勘察报告中及基坑工程相关部分有哪些？31建筑基坑是指什么？为什么说基坑支护是岩土工程一个综合性难题？32土压力种类？影响土压力大小因素是什么？其中最主要影响因素是什么？33郎肯土压力假设条件，适用范围，主动土压力系数Ka及被动土压力系数Kp如何计算34库伦土压力假设条件，适用范围，主动土压力系数Ka及被动土压力系数Kp如何计算35导致土坡失稳因素有哪些？对于频临失稳土坡使之稳定应急手段有哪些？36什么是基坑隆起？如何验算基坑底部抗隆起稳定性？37地下连续墙优缺点？38影响水泥土强度因素有哪些？39土钉墙有哪些特点？土钉墙及土层锚杆有哪些相似及不同？40土钉墙作用机理是什么？进行土钉墙设计时，应进行什么验算？41逆作拱墙特点？42何为重力式土墙？43复合土钉墙类型1、建筑基坑：指为了进行建筑物基础及地下室施工所开挖地面以下空间。
弹性支点法
弹性支点法计算1、土中的竖向应力ak ac k σσσ=+∆∑，k σ∆为支护结构外侧荷载引起的附加应力，具体见3.4.6、3.4.7和3.4.8条。
土反力的计算宽度0b 的计算方法见图4.1.3-2和4.1.7条，当0a b b >时，取a b （主动土压力的计算宽度排桩间距）。
2、基坑开挖深度h 时，距地面深度z 处，已知桩墙布置、地层参数及挡土构件使土体压缩的水平位移ν时，求土反力s p ，可采用式：2'0.2()pk ai pk ai p bs z h p K c K u σϕϕσυν⎧⎫-+⎪⎪=-+⎨⎬+⎪⎪⎩⎭分：合： 当s p 的合力sk P 应满足sk pk P E ≤。
否则，应增加挡土构件的嵌固长度或取sk pk P E =。
其中：当10mm b υ≤时，=10mm b υ；当>10mm b υ，取实际值。
3、锚杆和内支撑对挡土结构计算宽度内的弹性支点水平反力h F ，可采用式：212010)()cos /3()/[3()]0a R h a s c p a R h a c f s p f h R h R R a R Q Q b k s s s P P b s E E A Ab k P P b s E Al E A l l s P EAb k l F s λυυαα⎧⎫-=⎪⎪-⎪⎪=⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪==-+=⎨⎬⎨⎬+-⎪⎪⎪⎪=⎩⎭⎪⎪⎪⎪=⎪⎪⎩⎭（试验法: 锚杆、竖向斜撑：经验法: 水平对撑：无预加轴力支撑：水平对撑： 其中，1Q 、2Q 分别为张拉锁定值和轴向拉力标准值；1s 、2s 为1Q 、2Q 相应的锚头位移值；s 锚杆的水平间距或支撑的水平间距；p A 、s E 分别为锚杆杆体的截面积和弹性模量；A 、m E 分别为注浆固结体的截面积和弹性模量；c E 为锚杆复合体的截面积和弹性模量；l 、f l 、0l 分别为锚杆长度、锚杆自由段长度和受压支撑构件的长度；λ、R α为支撑不动点调整系数和支撑松弛系数，具体见P29；E 、A 支撑材料的弹性模量和支撑截面积；P 为锚杆预加轴向拉力，其取值规定见4.1.8条；。
某地铁车站采用不同基坑规范及软件计算对比
某地铁车站采用不同基坑规范及软件计算对比薛城;荔强【摘要】This paper summaried existed differences of domestic large foundation pit specifications in the interrelated provision of foundation pit shoring calculation. Taking a subway station as an example, through the Tongji star and Beijing Lizheng foundation pit software respectively calculated the deformation of retaining structures and internal values under different specification conditions, and made comparative analysis, in order to guide the future design and construction process of foundation pit engineering to reasonably select calculation software.%总结了国内众多基坑规范在基坑支护计算相关规定上存在的差异，以某地铁车站基坑为例，通过同济启明星和北京理正基坑软件分别计算了不同规范条件下围护结构变形及内力值，并进行了比较分析，以指导今后基坑工程设计施工过程中合理选用计算软件。
【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)004【总页数】2页(P107-108)【关键词】基坑工程;弹性支点法;基坑规范;FRWS【作者】薛城;荔强【作者单位】铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300251;铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300251【正文语种】中文【中图分类】TU4631 概述20世纪80年代以来，我国经济建设飞速发展，随着城市化进程的进一步加深，城市用地早已寸土寸金，开发大型地下空间已成为各大城市发展的必然方向。
深基坑支护结构理论计算方法
深基坑支护结构理论计算方法摘要：本文介绍了常用的深基坑支护结构理论计算方法，将认可度比较高的计算方法进行了归纳，可为相关理论分析提供参考。
关键词：深基坑；基坑支护；理论分析0引言在深基坑支护结构理论计算方法的研究上，目前比较成熟且认可度较高的主要有以下三大类：经典方法、弹性地基梁法、有限元法[1]。
1经典方法经典方法主要有静力平衡法、等值梁法、Terzgahi法、弹性曲线法、等弯矩法及等轴力法[1][2]。
经典方法是基于力的平衡这一基础建立的理论方法。
这种方法主要是选用单位宽度受侧向荷载的梁系作为研究对象，如经典的等值梁法和1/2切割方法等，采用的土压力理论中，既有经典的朗肯土压力理论，也有Terzgahi-Peck表观土压力理论[3]。
该方法将围护结构看作是一条插入土体的竖向梁，假设支撑点固定不动，围护结构即成为一个受土压力的作用的多支承点的梁。
这种方法计算简便，适合手算，可近似的得出围护结构的内力，但计算结果误差较大，且无法同时求出围护结构的位移，无法根据施工情况的变化，求得围护结构确切的内力值。
而在计算机的大范围普及和有限元方法的不断推广情形下，该方法的应用也越来越少。
总之，由于经典方法无法分析不同施工工况下的内力情况，且未考虑土体与围护结构的变形因素，导致该方法逐渐散失了其原有地位。
2弹性地基梁法2.1 弹性地基梁法弹性地基梁法是基于经典法发展起来的一种改进型计算方法，该方法是在经典法的基础上，将土的作用等效成一系列弹簧的弹力作用，同时将支撑与锚杆也用弹簧进行替代，这样可以把整个支护结构看成是一弹性支撑的地基梁。
而计算弹簧刚度的方法有m法、E法、C法等，土压力理论一般采用经典的土压力理论，如库伦土压力理论及朗肯土压力理论。
弹性地基梁的解法主要有结构力学方法、解析法和有限元数值法等。
为方便计算，弹性地基梁法对支撑受力和桩入土段的受力进行了简化：在下一道支撑完成后，假设上一道支撑受力不变；对于入土段的受力情况作了两点假设，一是在土压力达到极限被动土压力时，可通过力的平衡进行求解，二是假定入土段的受力和变形有关[4]。
基坑支护结构理论小结
基坑支护结构理论小结摘要：随着基坑支护技术的发展，基坑支护的要求日益增高越来越多的新型支护形式开始应用在基坑工程中。
本文对基坑支护理论形式进行小结，以促进其在工程中的应用。
关键词：基坑支护；联合支护；计算方法1引言房屋建筑、市政工程或地下建筑物在施工时需开挖的地坑，即为基坑。
为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构、降水和土方开挖与回填，包括勘察、设计、施工和检测等，称为基坑工程。
随着我国城市人口的急剧增长，高层建筑、地铁项目的建设越来越多，基坑规模也越来越大，加上多数工程集中在城市的繁华核心地带，各种地下管线布置错综复杂，这样就给基坑工程的隔水、降水和开挖带来了很多问题。
影响深基坑开挖的主要因素有岩土性质、地下水位和场地周边环境[1]。
在基坑开挖过程中一要保证基坑的安全稳定，二要基坑的开挖不能影响周边建筑的安全和人民的生活和交通。
所以在基坑施工过程中要综合考虑整个工程的安全性、合理性、经济性，选用最合适的支护形式。
同时还要施行信息化施工，通过监测技术，研究土体与支护结构的受力变形特点，通过信息反馈，及时修正施工方案中的不足，采取必要的措施，使整个工程顺利完成。
2基坑工程分类基坑支护方法比较多，分类方法也有多种。
从结构的受力特点划分，可分为以下三类[2]：（1）被动受力支护结构支护结构主要依靠结构自身被动的承受水土压力。
常见的形式有：人工挖孔桩、预制钢筋混凝土桩、机械钻孔桩、钢管桩、钢板桩、内支撑围护结构和地下连续墙等。
（2）主动受力支护结构其特点为通过不同的途径主动的提高土体的强度，使支护结构体系形成整体共同作用，从而达到支护的目的。
常用的方法主要有树根桩技术、土钉支护技术和搅拌桩技术等。
（3）被动与主动支护结构组合形式将前两种支护形式组合应用于同一个基坑工程中，合理利用各自的优点，有效避开各自缺点，扩大各自应用范围，满足经济、安全、合理的要求。
对于被动支护结构来说，应用时间较久，在设计和施工中都积累了一定的经验，通常变形较小，在工程中使用较多。
弹性支点法是把支护结构看作为一竖放的弹性地基梁
弹性支点法是目前较为常用的一种方法，是将支护结构视作竖向放置的弹性地基梁，见图3-1所示。
其变形微分方程是通过弹性地基梁法的不同的边界条件及变形方程分段列出的。
对文克尔地基模型而言，地基上任一点所受压强p 与改点地基变形量y 成正比，该点变形量与其他各点压强无关，即()p k z y =式中 p ——地基上任一点的压强；k(z)——地面下z 深度处的水平基床系数，我国常用k(z)=mz ；y ——压力作用点地基变形量；m ——地基土水平抗力系数的比例系数。
计算原理取宽度为b 0的支护结构作为分析对象，则支护结构变形的挠曲方程为：基坑开挖面以上：44=0aik s d y EI e b dz-⋅ （0z n h ≤≤） （3-5） 基坑开挖面以下：404()=0 n aik s d y EI mb z h y e b dz+--⋅ （z n h >） （3-6） 式中：EI —支护结构计算宽度的抗弯刚度；y —为水平位移；z —支护结构顶部至计算点的距离；e aik —基坑外侧水平荷载标准值；b s —侧向土压力计算宽度；b 0—土的抗力计算宽度（地下连续墙取单位宽度，排桩可按下式计算，当求得的抗力计算宽度大于排桩间距时应取排桩间距）；h n —第n 工况时基坑开挖深度；m —地基土水平抗力系数的比例系数。
圆形桩：00.9(1.50.5)b d =+方形桩：0 1.50.5b b =+式中 d ——圆形桩的直径；b ——方形桩的边长。
支撑计算式如下：00()j Tj j j j T K y y T =-+（3-7）式中：k Tj —支撑弹簧刚度；y j —由以上方法计算得到的支撑j 处的水平位移；y 0j —支撑j 处支撑设置前的水平位移；T 0j —支撑预加的轴力。
式中减去y 0j 的原因是其不会让支撑结构产生轴力，因为其是支护结构架设前发生的位移。
弹性支点法与静力平衡法相比能够更加客观的反映结构受力情况，可以较为方便的计算其位移。
弹性地基梁解析法
入基坑开挖过程中多种因素的影响，从支档结构位移可初步估
计开挖对周边环境的影响，目前被广泛应用并列入有关规范、规
程中。“建筑基坑支护技术规程”（ＪＧＪｌ２０－－９９）将其称为弹性支
点法，计算简图见图１，图中将支锚构件简化为与截面积、弹性
模量及计算长度等有关的二力杆弹簧，基坑内侧土体视为土弹
簧，外侧自上而下作用已知之水、土压力，用杆系有限单元法求
（２～７）
式中：△一桩顶位移，ｍ；
Ｈ～基坑开挖深度，ｍ；
Ｙ。、‰一弹性地基梁顶面（基坑底面）的水平位移及转角，由式
２—２、２—３计算；ｆｏ一固定端设在基坑底面的悬臂梁，在侧压力作用
下顶端产生的水平位移，由“建筑基坑工程技术规程”（ＤＢ６２／２５—
３００１—２０００）表Ｄ·０·２查得。
图３
２·３多（单）支点排桩支护结构的计算
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现通过一具体工程实例的计算对弹性支点法与弹性地基梁解析法的计算结果进行比较。某 工程开挖深度９．５ｍ，地面超载及工程与水文地质条件见图５，支护桩为冲击成孔灌注桩，按悬臂 式及单支点两种方式进行支护设计。单支点支护方式为：自桩顶向下３ｍ处设对撑支撑体系，支 撑间距８ｍ，长度３２ｍ，支撑采用直径３５１ｍｍ，壁厚８ｒａｍ之热轧无缝钢管（截面积８６２１ｍｍ２，弹性 模量２．０６×１０５Ｎ／ｍｍ２）。
算结果与实际往往出入较大；难以反映基坑开挖过程中其他各种复杂因素的影响。极限平衡法虽
存在上述问题，但具有简单快捷的特点，且支护结构抗倾覆稳定所需嵌固深度本质上是支护结构
前后荷载达极限时的平衡问题，因此，现行规范保留了此法，但对其应用范围作了限制。
弹性地基梁法能够考虑支挡结构的平衡条件和结构与土的
煤矿弹性支护方案
煤矿弹性支护方案随着煤矿的深入开采，越来越多的工作面出现了较为复杂的地质构造和高地应力条件，这对矿井的支护工作提出了更高的要求。
传统的支护方式难以适应矿井开采的要求，因此弹性支护技术应运而生。
弹性支护的基本原理弹性支护是在路支护中对刚性的支架进行改进，使之具有一定的弹性变形能力，从而达到更好的支护效果。
弹性支护的具体做法就是在支架两端增加活动节段，通过节段的伸缩来适应不同的地质条件和地压力。
在弹性支架的设计中，需要根据具体的矿井条件选择合适的弹性支护方式、合理地选择活动节段长度和数目，并根据地质条件进行设计和施工。
弹性支护的优点相对于传统的刚性支架方式，弹性支架具有以下的优点：1.适应性强：弹性支架的活动节段可以根据地下岩体应力、形态变化和煤层厚度的变化而自适应调整，使支架系统具有更好的适应性和稳定性。
2.支护效果好：弹性支架始终保持着恒定的接触压力，对煤墙和煤顶形成稳定的压力分布，从而可以有效地保护矿井的安全和稳定。
3.节能环保：由于弹性支护可以合理地利用岩体自身的弹性变形能力，以减小支架变形和接触应力，因此可以降低支架的材料和能源消耗。
同时，弹性支护可以有效地减小矿井开采对地下环境和地表自然环境的影响，实现节能环保。
4.经济效益好：弹性支护不仅可以提高采矿率和安全系数，同时也可以提高设备可靠性和延长使用寿命，从而具有很好的经济效益。
弹性支护的主要技术弹性支护作为一种新兴的支护技术，需要采用一系列专门的技术工艺来实现。
主体结构设计弹性支护的主体结构设计应按地质条件、矿压、煤层厚度等因素予以调整。
在支架的两端设置弹性节段实现支架受力情况的自适应调整。
同时，弹性支护系统的每个关键部件应以强度和塑性为主要设计目标，并考虑支护系统的集成性和安全性。
活动节段的设计活动节段是弹性支护系统的核心部分。
它的长度和数量应按照地质条件和支护目标予以考虑。
在设计时，应采用一系列有效的方法，如纤维增强、金属加强等，来增强活动节段的强度和韧性，从而确保整个支护系统的安全稳定。
弹性地基梁理论
1.弹性地基梁的挠度曲线微分方程式
左图所示为局部弹性地基梁上的长为l、 宽度b为单位宽度1的等截面直梁，在荷载 及Q作用下，梁和地基的沉陷为 ，梁与地 q x 基之间的反力为 。 在局部弹性地基梁的计算中，通常以沉 y x 陷函数 作为基本未知量，地基梁在外荷 x 载 、 Q作用下产生变形，最终处于平衡 状态，选取坐标系xoy，外荷载，地基反力， 梁截面内力及变形正负号规定如右图所示。 y x
K EI
4
或
K cos i sin EI
4
由复数开方根公式得：
rk 4
令
K 2k 2k i sin COS k 0,1,2,3 EI 4 4
， 若地基梁宽度为b，则有
4
kb 4 EI
（3.8） （3.9）
地下建筑结构弹性地基梁可以是平放的，也可以是竖放的，地基介质可以 是岩石、粘土等固体材料，也可以是水、油之类的液体介质。弹性地基梁 是超静定梁，其计算有专门的一套计算理论。
1. 荷载种类和组合
弹性地基梁与普通梁的区别：
普通梁只在有限个支座处与基础相连，梁所受的支座反力是有 限个未知力，因此，普通梁是静定的或有限次超静定的结构。 弹性地基梁与地基连续接触，梁所受的反力是连续分布的，弹 性地基梁具有无穷多个支点和无穷多个未知反力。 弹性地基梁是无穷多次超静定结构。超静定次数是无限还是有限， 这是它们的一个主要区别。 普通梁的支座通常看作刚性支座，弹性地基梁则必须同时考虑 地基的变形。一方面梁给地基以压力，使地基沉陷，反过来， 地基给梁以相反的压力，限制梁的位移。而梁的位移与地基的 沉陷在每一点又必须彼此相等，才能满足变形连续条件。
土木工程师-专业知识(岩土)-基坑工程与地下工程-7.1基坑工程
土木工程师-专业知识（岩土）-基坑工程与地下工程-7.1基坑工程[单选题]1.对于单支点的基坑支护结构，在采用等值梁法计算时需要假定等值梁上有一个铰接点。
该铰接点一般可近似取在等值梁上的（江南博哥）下列哪一个位置？()[2011年真题]A.主动土压力强度等于被动土压力强度的位置B.主动土压力合力等于被动土压力合力的位置C.等值梁上剪力为零的位置D.基坑底面下1/4嵌入深度处正确答案：A参考解析：根据《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013）附录F.0.4条第1款规定，采用等值梁法计算时应符合下列规定，坡脚地面以下立柱反弯点到坡脚地面的距离Yn可按下式计算：eak－epk＝0式中，eak为相应于作用的标准组合时，挡墙后主动土压力标准值（kN/m）；epk为相应于作用的标准组合时，挡墙前被动土压力标准值（kN/m）。
可知铰结点的位置可近似取主动土压力强度等于被动土压力强度的位置。
[单选题]2.在支护桩及连续墙的后面垂直于基坑侧壁的轴线埋设土压力盒，问在同样条件下，下列哪个选项的土压力最大？()[2009年真题]A.地下连续墙后B.间隔式排桩C.连续密布式排桩D.间隔式双排桩的前排桩正确答案：A参考解析：土压力的大小是依据墙体产生位移偏离开始基准位置时的距离定义的，背离填土方向越远则土压力越小。
地下连续墙墙后的土压力为静止土压力，而间隔式排桩、连续密布式排桩、间隔式双排桩的前排桩的土压力为主动土压力。
同样条件下静止土压力大于主动土压力。
[单选题]3.某基坑深16.0m，采用排桩支护，三排预应力锚索，桩间采用旋喷桩止水。
基坑按设计要求开挖到底，施工过程未发现异常并且桩水平位移也没有超过设计要求，但发现坑边局部地面下沉，初步判断其主要原因是以下哪个选项？()[2010年真题]A.锚索锚固力不足B.排桩配筋不足C.止水帷幕渗漏D.土方开挖过快正确答案：C参考解析：维护结构的水平变形、坑底土体隆起及不合适的降水，会造成地表沉降，引起基坑周边建（构）筑物变形。
基坑工程课件
图1.3-1
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2. 悬臂式围护结构
依靠足够的入土深度和结构的抗弯能
力来维持整体稳定和结构安全，由钻
孔灌注桩、沉管灌注桩、预制桩或钢
板桩组成桩排挡墙适用条件: 对开挖 深度敏感，开挖深度不宜超过4米，个 别情况需达到6米时要采用门架式结构；
优点: 便于挖土；
缺点: 桩入土深度大，桩身弯距大， 增加造价；土体位移大，对相邻建筑
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渤海海域胜利油田作业3 号平 台首桩滑桩事故
2010 年9 月7 日, 渤海海域山东东营胜利油田作业3 号平 台突然发生45° 倾斜事故, 平台船首进水, 井架倒塌( 见图21) 。 平台上有36 人遇险, 其中有4 人落海, 32 人受困于平台。经紧 救助, 有34 人获救, 2人失踪。
据介绍, 该3 号平台在 海域作业过程中受到当时 热带风暴“玛瑙”的影响, 发 生事故时海上阵风达9 级, 浪高达4m。事故昭示了对 于海上平台此类特殊桩基 的设计, 必须充分考虑其抗 风暴、抗波浪、抗滑移和 抗地震的性能。
图1.3-5 水泥土重力式围护结构
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垮塌的重力式挡墙
20
3. 拉锚式围护结构
拉锚式围护结构由围护体系和锚固体系两部分组成, 围护结构体 系同于内撑式围护结构。 锚固体系: 锚杆式（单层、二层、多层）——需地基土提供较大锚固力； 地面拉锚式——需有足够场地设置锚固物；
(a) 地面拉锚式
(b) 双层锚杆式
图 1.3-7 拉锚式围护结构示意图 21
4. 内撑式围护结构
内撑式围护结构由围护结构体系和内撑体系两部分组成。 围护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙和地下连续墙型 式。内撑体系可采用水平支撑和斜支撑。根据不同开挖深 度可采用单层水平支撑、二层水平支撑及多层水平支撑, 分 别如图1.3-6（a）（b）及（d）所示。当基坑平面面积很 大, 而开挖深度不太大时, 可采用单层斜支撑如图1.3-6（c） 所示。
弹性地基梁法(全面版)资料
弹性地基梁法（全面版）资料弹性地基梁法整体式平底板的平面尺寸远较厚度为大，可视为地基上的受力复杂的一块板。
目前工程实际仍用近似简化计算方法进行强度分析。
一般认为闸墩刚度较大，底板顺水流方向弯曲变形远较垂直水流方向小，假定顺水流方向地基反力呈直线分布，故常在垂直水流方向截取单宽板条进行内力计算。
按照不同的地基情况采用不同的底板应力计算方法。
相对密度Dr ＞0.5的砂土地基或粘性土地基,可采用弹性地基梁法。
相对密度Dr 0.5的砂土地基，因地基松软，底板刚度相对较大，变形容易得到调整，可以采用地基反力沿水流流向呈直线分布、垂直水流流向为均匀分布的反力直线分布法。
对小型水闸，则常采用倒置梁法。
（一）弹性地基梁法该法认为底板和地基都是弹性体，底板变形和地基沉降协调一致，垂直水流方向地基反力不呈均匀分布（图1），据此计算地基反力和底板内力。
此法考虑了底板变形和地基沉降相协调，又计入边荷载的影响，比较合理，但计算比较复杂。
当采用弹性地基梁法分析水闸闸底板应力时，应考虑可压缩土层厚度T 与弹性地基梁半长L ／2之比值的影响。
当L T 2小于0.25时，可按基床系数法（文克尔假定）计算；当L T 2大于2.0时，可按半无限深的弹性地基梁法计算；当2T ／L 为0.25-2.0时，可按有限深的弹性地基梁计算。
弹性地基梁法计算地基反力和底板内力的具体步骤如下：（1）用偏心受压公式计算闸底纵向(顺水流方向)地基反力。
（2）在垂直水流方向截取单宽板条及墩条，计算板条及墩条上的不平衡剪力。
以闸门槽上游边缘为界，将底板分为上、下游两段，分别在两段的中央截取单宽板条及墩条进行分析，如图1（a ）所示。
作用在板条及墩条上的力有：底板自重（q 1）、水重（q 2）、中墩重（G 1/b i ）及缝墩重（G 2/b i ），中墩及缝墩重中（包括其上部结构及设备自重在内），在底板的底面有扬压力（q 3）及地基反力（q 4），见图1（b ）所示。
国开大学高层建筑施工第四章课后题答案资料
国开⼤学⾼层建筑施⼯第四章课后题答案资料国开⼤学⾼层建筑施⼯第四章课后题答案根据《建筑基坑⽀护技术规程》的规定，基坑⽀护结构设计应采⽤回答分项系数以表⽰的回答极限状态设计表达式进⾏设计。
题⽬2正确获得2.00分中的2.00分标记题⽬⽀护⼯程勘察范围应根据回答开挖深度及场地的岩⼟回答⼯程条件确定。
题⽬3部分正确获得2.00分中的1.00分标记题⽬⽀护⼯程勘察的勘探点深度应根据基坑⽀护结构回答设计要求确，且不宜⼩于回答1 倍开挖深度。
题⽬4不正确获得2.00分中的0.00分标记题⽬⽀护⼯程勘察的勘探点间距应视回答地层⽽定。
可在回答15～30m内选择。
题⽬5部分正确获得3.00分中的2.00分标记题⽬深基坑⼯程勘察内容主要是回答⽔⽂地质勘察、回答岩⼟题⽬6正确获得3.00分中的3.00分标记题⽬深基坑⽀护结构应具有回答挡⼟、回答挡⽔和回答保护环境的作⽤。
题⽬7部分正确获得4.00分中的3.00分标记题⽬⽀护结构按照其⼯作机理和围护墙形式分为：回答⽔泥⼟挡墙式、回答排桩与板墙、回答边坡稳定式和回答逆作拱墙式。
题⽬8正确获得2.00分中的2.00分标记题⽬⽔泥⼟墙式⽀护结构分为回答深层搅拌⽔泥⼟和回答⾼压旋喷桩两种。
题⽬9正确获得3.00分中的3.00分标记题⽬基坑⽀护结构计算⽅法主要有回答经典法、回答弹性地基梁法和回答题⽬12在有⽀护开挖的情况下，基坑⼯程包括哪些内容？反馈⼀般包括：①基坑⼯程勘察；②基坑⽀护结构的设计与施⼯；③控制基坑地下⽔位；④基坑⼟⽅⼯程的开挖与运输；⑤基坑⼟⽅开挖过程中的⼯程监测；⑥基坑周围的环境保护。
题⽬13⽀护结构设计的原则是什么?反馈（1）要满⾜强度、稳定和变形的要求，确保基坑施⼯及周围环境的安全。
（2）经济合理在⽀护结构的安全可靠的前提下，从造价、⼯期及环境保护等⽅⾯经过技术经济⽐较，具有明显优势的⽅案。
（3）在安全经济合理的原则下，要考虑施⼯的可能性和⽅便施⼯题⽬14什么是基坑⽀护结构承载能⼒极限状态？反馈承载能⼒极限状态对应于⽀护结构达到最⼤承载能⼒或基坑底失稳、管涌导致⼟体或⽀护结构破坏，内⽀撑压屈失稳。
建筑基坑支护考题汇总
一、判断题1、为保证地下构造施工及基坑周边环境的平安，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施，这就是基坑支护。
〔〕2、基坑支护技术主要包括基坑的勘察、设计、施工及检测技术，同时包括地下水的控制和土方开挖。
〔〕3、水泥土搅拌桩施工前应根据设计进展工艺性试桩，数量不得少于3根。
〔×〕4、土钉可用钢管、角钢等作为钉体，采取直接击入的方法置入土中。
土钉依靠与土体之间的界面粘结力或摩擦力，在土体发生变形的条件下被动受力，并主要承受拉力作用。
〔√〕5、钢筋混凝土拱墙构造的混凝土强度等级不宜低于C20。
〔×〕6、地下连续桩的构造要求，顶部不设钢筋混凝土冠梁。
〔×〕7、桩长主要取决于基坑开挖深度和嵌固深度，同时应考虑桩顶嵌入冠梁内的长度。
一般嵌入长度不少于50mm。
〔√〕8、支撑系统包括围檩及支撑，支撑一般超过15m，在支撑下还要有立柱及相应的立柱桩。
〔√〕9、喷射混凝土面板起到对坡面变形的约束作用，面板约束力与土钉外表与土的摩阻力无关。
〔×〕10、基坑变形监测二级基坑不监测支护构造水平位移。
〔×〕二、填空题1、基坑支护构造极限状态分为承载能力极限状态正常使用极限状态。
2、基坑开挖深度小于7m，且周围环境无特别要求的基坑为三级基坑。
3、合理选择支护构造的类型应根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工作业设备和施工季节等条件综合考虑。
4、作用在支护构造上的荷载主要有土压力和水压力。
5、基坑土体稳定性分析主要内容有整体稳定性分析、支护构造踢脚稳定性分析、基坑底部土体抗隆起稳定性分析、基坑渗流稳定性分析及土体突涌稳定性分析。
6、支护构造设计计算目前实际工程中以等值梁法和弹性支点法为主。
7、排桩、地下连续墙支护构造的施工主要包括排桩、冠梁、地下连续墙、支撑系统锚杆等施工内容。
8、基坑边缘堆置土方和建筑材料，或沿挖方边缘移动运输工具和机械，一般应离基坑上部边缘不少于2m ，弃土高度不大于1.5m。
基坑计算原理
基坑支护结构设计要求基坑支护结构设计应从强度、变形( 刚度 ) 和稳定性等三个方面满足设计要求：强度；支护结构，包括支撑体系或锚杆结构的强度应满足受力的要求。
变形（刚度）：支护结构本身的变形以及因基坑开挖造成的地层移动及地下水位变化引起的地面受形，不得超过基坑周围建筑物、地下设施的容许变形值，以及影响坑工程基桩的安全或地下结构的施工。
稳定：支撑体系的稳定及基坑周围土体的稳定性，即不发生土体的滑动破坏，因渗流造成流砂、流土、管涌以及支护结构、支撑体系的失稳。
m 法是一种把挡墙作为弹性梁单元、用土弹簧模拟坑内被动土压力的竖向平面弹性地基梁法。
m 法能模拟分步开挖、能反映被动区土压力与位移的关系等优点。
可计算出支护结构的位移，计算准确，被大多数计算人员采用的方法。
土压力土压力计算模型：经典朗肯土压力和行业标准JGJ120-99 公式，其区别主要在于开挖面以下的土压力分布模式，在行标中的土压力为矩形，而朗肯土压力为梯形。
如下图所示：矩形土压力梯形土压力在土压力计算中，水土合算和分算是一个很重要的问题。
一般来说，位于地下水位以下的粘性土应采用水土合算，无粘性土应采用水土分算。
对于地下水位以上的土，都应采用水土合算。
结构计算以桩、地下连续墙，钢筋砼或钢支撑梁，锚杆，钢或砼支撑立柱形成的空间结构体系为分析对象，以土、水压力和地面附加荷载为主要荷载，以被动区土体为约束，可采用如下方法进行结构计算：极限平衡法（经典法）――也就是等值梁法；假定支锚点为链杆支点；将支护构件简化成连续梁，计算支护构件的内力；弹性支点法（m 法）――假定支锚点为弹性支撑，刚度由用户确定或由软件系统自动生成，嵌固段土体简化为竖向弹性地基，按m 法、K 法、c 法确定被动区土体的约束刚度。
此方法不仅可以计算支护构件的内力，还可以计算支护构件的位移，其计算公式如下：Kpc KSAKsoilU F式中 K pc为桩墙的刚度，K SA为内支撑和锚杆（以下简称为支锚）的刚度，K soil为被动区约束土体的刚度， F 为作用在支护结构上的外荷载。
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弹性支点法是目前较为常用的一种方法，是将支护结构视作竖向放置的弹性地基梁，见图3-1所示。
其变形微分方程是通过弹性地基梁法的不同的边界条件及变形方程分段列出的。
基坑开挖面以上：
4=0aik s z
d y EI
e b d -⋅ （0z n h ≤≤） （3-5） 基坑开挖面以下：
40()=0 n aik s z
d y EI mb z h y
e b d +--⋅ （z n h >） （3-6） 式中：EI —支护结构计算宽度的抗弯刚度；
y —为水平位移；
z —支护结构顶部至计算点的距离；
e aik —基坑外侧水平荷载标准值；
b s —侧向土压力计算宽度；
b 0—土的抗力计算宽度；
h n —第n 工况时基坑开挖深度；
m —地基土水平抗力系数的比例系数。
支撑计算式如下：
00()j Tj j j j T K y y T =-+ （3-7）
式中：k Tj —支撑弹簧刚度；
y j —由以上方法计算得到的支撑j 处的水平位移；
y 0j —支撑j 处支撑设置前的水平位移；
T 0j —支撑预加的轴力。
式中减去y 0j 的原因是其不会让支撑结构产生轴力，因为其是支护结构架设前发生的位移。
弹性支点法与静力平衡法相比能够更加客观的反映结构受力情况，可以较为方便的计算其位移。
但是由于利用到的杆系有限元数值法，计算过程较为复杂，且m 值的确定相对困难。
m 值的确定方法一般是通过单桩水平荷载，其确定式如下： 5
3cr x cr
2
3
0v x ()H m b EI ⎛⎫⨯ ⎪⎝⎭= (3-8)
式中：
H cr —单桩水平临界荷载，按《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-94)方法确定；
X cr —H cr 对应得位移；
V x —桩顶位移系数；
b 0—计算宽度。
由于真正m 值确定的复杂性，在实际工程中往往使用经验公式： 2i i k i k i k 1=0.2c m ϕϕ-+∆
（） (3-9) i k ϕ,i k c —分别为第i 层土固结不排水快剪内摩擦角及粘聚力的标准值；
U —基坑底面处位移量(mm)，按地区经验取值，当无经验时可取10。
对于有支点支护结构的围护墙，其弯矩及剪力的计算，可按下式： ()c j j c mz mz az az M T h h h E h E =-+-∑∑∑
c j mz az j c mz mz az V T E E h h E h h =+-∑∑∑
式中：h j —支点到基坑底部距离；
h c —计算截面到基坑底面的距离；
∑E mz —计算截面以上基坑内侧土层弹性抗力之和；
h mz —计算截面到∑E mz 作用点的距离；
∑E az —计算截面以上基坑外侧土层水平荷载之和；
H az —计算截面到∑E az z 作用点的距离。