基坑土体稳定性分析 (第二章)

基坑稳定性分析

基坑是为了修筑建筑物得基础或地下室、埋设市政工程的管道以及开发地下空间(如地铁车站、地下商场)等所开挖的地面以下的坑。在基坑施工时，有支护措施的称之为有支护基坑工程；有的则没有支护措施，称之为无支护基坑工程。无支护基坑工程一般是在场地空旷、基坑开挖深度较浅、环境要求不高的情况下采用。从工程概况，得知工程基坑深度到达14.2米，属于深基坑。但是也需要对基坑开挖后的基坑壁的土体稳定性进行分析，如土体在开挖后，能够保持稳定，土体不下滑，那么就可以不需要进行基坑支护。这样就可以减少成本，降低工程造价。

对开挖基坑进行初步分析，将基坑边缘分为14条边(见附图1)，其可以分为7种情况，见下表：

进行土体稳定性分析主要思想是：对可能失稳的土体(在土体破裂面以上的土体)，取其上的一点，进行受力分析，如点上所受的下滑力小于土体上的抗剪力，则土体是稳定的，不需要进行基坑的支护，反之则需要

支护。

下面通过对边分类进行稳定性计算： 1. 第一类边：

对土体的γ、c 、ϕ进行加权平均：

γ=

2

.72

222.34.19216⨯+⨯+⨯=19.18kN/m 3

C=2

.72.38.34⨯=15.47kN/m 3

ϕ=

2

.72

482.35.1822.17⨯+⨯+⨯=26.28○ 假定土体不稳定，则土体会沿破裂面下滑如图：

对于下滑土体面ABC ，取其中的一点进行微观分析，如果其上一点的下滑力大于土体中的抗滑力(即土体抗剪力τf )，也就是说土体ABC 会沿AC 边下滑，那么就可以判断土体是不稳定的。而土体ABC 中A 点的下滑力可以判定是最大的，那么只需要对这一点进行分析，如果不稳定，那么整个土体也就是不稳定的。

已知 q=10kM/m h=7.2m αf =45○+

2

ϕ

=58.14○

即 σz =q h +⨯γ =148.1 kp

σx =E a =)245(2)245(22ϕ

ϕγ-⨯⨯--⨯⨯tg c tg h

=41.37 kp

故下滑力 T =f x f s ασασcos sin ⨯+⨯ =153.9 kp 土体抗剪力 τf =ϕσtan +c

其中 σ=ασσσσ2cos )(21

)(21x s x s -++

即 τf =50.58 kp

因为 τ f < T ，所以基坑壁土体不稳定，需要进行基坑支护 。

2. 第二类边：

对土体的γ、c 、ϕ进行加权平均：

γ=

2

.149

222.34.19216⨯+⨯+⨯=20.57kN/m 3

C=2

.142.38.34⨯=7.84kN/m 3

ϕ=

2

.149

482.35.18217⨯+⨯+⨯=36.99○ 假定土体不稳定，则土体会沿破裂面下滑如图：

对于下滑土体面ABC ，取其中的一点进行微观分析，如果其上一点的下滑力大于土体中的抗滑力(即土体抗剪力τf )，也就是说土体ABC 会沿AC 边下滑，那么就可以判断土体是不稳定的。而土体ABC 中A 点的下滑力可以判定是最大的，那么只需要对这一点进行分析，如果不稳定，那么整个土体也就是不稳定的。

已知 q=10kM/m h=14.2m αf =2

45ϕ+=63.5○

即 σz =q h +⨯γ=302.1 kp

σx =E a =)245(2)245(22ϕ

ϕγ-⨯⨯--⨯⨯tg c tg h

=68.74 kp

故下滑力 T =f

x f s ασασcos sin ⨯+⨯

=301.03

kp

土体抗剪力 τf =ϕσtan +c

其中 σ=ασσσσ2cos )(21

)(21x s x s -++

=115.2 kp 即 τf =94.62 kp

因为 τ f < T ，所以基坑壁土体不稳定，需要进行基坑支护 。 3. 第三类边：

对土体的γ、c 、ϕ进行加权平均：

γ=

2

.72

222.34.19216⨯+⨯+⨯=19.18kN/m 3

C=2

.72.38.34⨯=15.47kN/m 3

ϕ=

2

.72

482.35.18217⨯+⨯+⨯=26.28○ 假定土体不稳定，则土体会沿破裂面下滑如图：

对于下滑土体面ABC ，取其中的一点进行微观分析，如果其上一点的下滑力大于土体中的抗滑力(即土体抗剪力τf )，也就是说土体ABC 会沿AC 边下滑，那么就可以判断土体是不稳定的。而土体ABC 中A 点的下滑力可以判定是最大的，那么只需要对这一点进行分析，如果不稳定，那么整个土体也就是不稳定的。

已知 q=35kM/m h=7.2m αf =2

45ϕ+=58.14○

即 σz =q h +⨯γ=173.1 kp

σx =E a =)245(2)245(22ϕ

ϕγ-⨯⨯--⨯⨯tg c tg h

=41.37 kp

故下滑力 T =f

x f s ασασcos sin ⨯+⨯

=168.86

kp

土体抗剪力 τf =ϕσtan +c

其中 σ=ασσσσ2cos )(21

)(21x s x s -++

=78.07 kp

即τf=54.02 kp

因为τ f < T ，所以基坑壁土体不稳定，需要进行基坑支护。

4.第四类边：

对土体的γ、c、ϕ进行加权平均：

γ=

2.

14

9

22 2.3

4.

19

2

16⨯

+

⨯

+

⨯

=20.57kN/m3

C=

2.

142.3

8.

34⨯

=7.84kN/m3

ϕ=

2.

14

9

48 2.3

5.

18

2

17⨯

+

⨯

+

⨯

=36.99○

假定土体不稳定，则土体会沿破裂面下滑如图：

对于下滑土体面ABC，取其中的一点进行微观分析，如果其上一点的下滑力大于土体中的抗滑力(即土体抗剪力τf)，也就是说土体ABC会沿AC 边下滑，那么就可以判断土体是不稳定的。而土体ABC中A点的下滑力可以判定是最大的，那么只需要对这一点进行分析，如果不稳定，那么整个土体也就是不稳定的。