膨胀土地区基坑支护工程设计研究与实践ppt课件
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坡 脚 软 化
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二、问题的提出
+ 事故基坑特点 + 调查的近40余处工点，基坑深度大多在6～
15m； + 发生变形破坏较多，约占总数的75%，以悬臂
桩支护最普遍； + 支护结构包括放坡、土钉墙、悬臂桩、锚拉
桩和双排桩； + 诱因主要是在基坑开挖后，降雨入渗、地表
或管线渗漏，部分为施工扰动尤以潜孔锤锚 索成孔最为明显；
二、问题的提出
（2）膨胀性参数使用和测试条件的适用性 + 自由膨胀率作为膨胀性的初判参数，膨胀 力、膨胀量等参数进行膨胀性分级综合评判； + 测试得到的膨胀力、膨胀量是膨胀土在最 恶劣条件下的膨胀性能（最大或极限值）， 以此为参考，进行膨胀土地基基础设计； + 对基坑工程，按现行规范测试的参数进行 基坑设计，难免造成工程造价无为提高。
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二、问题的提出
（6）施工方面问题 + 膨胀土基坑开挖中主要是按照黏性土质基坑 进行开挖，未能考虑膨胀土的特殊性，尤其是 降雨前后对新暴露基坑开挖面的保护等措施， 考虑不足，降雨后出现崩解、剥落、掉块现象； + 对于降雨后的基坑积水，尤其是在基坑坡脚 的积水，处理不及时，导致坡脚膨胀土软化， 被动土压力减小、嵌固段抗力降低。
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主要内容
1.引言 2.膨胀土基坑事故调查及分析 3.膨胀土基坑膨胀荷载研究 4.膨胀土基坑支护结构设计方法 5.结论
2
一、引言
随着城市建设速度加快，基坑工程的规模和深度逐渐增 加；而随着城市的扩延，膨胀土地区出现了众多基坑工程。 目前，膨胀土基坑工程的支护结构设计一直沿用现行的基 坑工程技术相关标准，即按一般土质或岩质基坑进行设计。
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二、问题的提出
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二、问题的提出
失 稳
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二、问题的提出
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二、问题的提出
局 部 崩 塌
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二、问题的提出
整 体 滑 移
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二、问题的提出
17
二、问题的提出
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二、问题的提出
19
二、问题的提出
局 部 崩 垮
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二、问题的提出
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二、问题的提出
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二、问题的提出
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二、问题的提出
2. 膨胀土基坑工程存在的主要问题 （1）现有规范相关参数的针对性： + 膨胀土相关勘察规范（包括铁路、公路、
建筑、水电）中对膨胀力、膨胀量等参数 的测试和计算都有相关规定，且较多关注 膨胀土对地基基础竖向作用； + 对水平方向上膨胀力、膨胀量的参数及其 应用缺少明确规定。
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3
一、引言பைடு நூலகம்
四川省以成都地区为代表的区域膨胀土分布广泛，尤以 成都东郊龙泉驿区最为突出，随着成都市向东发展规划的 实施，深大基坑的增多，出现事故概率也越来越高，据不 完整统计，基坑事故中膨胀土地区约占65%以上。因此有必 要对膨胀土基坑工程急需的膨胀荷载及其分布进行研究， 并提出一个简单而实用的计算方法。
近几年，国内分布有膨胀土的城市基坑事故频频发生， 但仅限于事故处理，并未开展深入的研究，为此，我们针对 成都地区近十年内典型的膨胀土基坑事故开展调查和分析。
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二、问题的提出
整 体 垮 塌
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二、问题的提出
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二、问题的提出
变 形 过 大
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二、问题的提出
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二、问题的提出
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二、问题的提出
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二、问题的提出
+ （3）膨胀土水敏特性的认识 + 在勘察阶段，对于膨胀性仅局限于初始含
水率的膨胀性测试，对于不同含水率的膨 胀性等没有相关规定，在勘察资料中也没 有相关体现； + 导致对膨胀土水敏性的变化规律认识不足。
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二、问题的提出
+（4）强度参数的选择与使用 + 虽然已经有直剪、三轴等多种试验方法， 并考虑膨胀土的水敏性； + 缺少对膨胀土裂隙甚至结构面的相应方 法及内容； + 采取参数折减的方法，折减到试验值的 50%甚至更多，但即便如此，仍然出现区 域性的变形破坏，说明仅仅进行强度参数 折减并没有有效的控制膨胀土基坑变形。
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二、问题的提出
3、主要研究问题 目前膨胀土基坑支护结构设计中最主要
的问题还是无法得到膨胀荷载的作用方式与 大小。若能掌握基坑膨胀荷载的分布特征， 不再需要用折减参数的方法考虑膨胀土膨胀 特性对基坑的影响，设计时更具有理论依据。
本研究目前主要集中在如何得到膨胀土基 坑支护结构膨胀荷载的合理、有效、可行的 实用计算方法。
（2）对目前膨胀特性试验方法进行改进， 研发出能建立膨胀土含水率变化值与膨胀力 关系的试验方法； （3）根据膨胀土含水率变化与膨胀力对应 关系，提出一种基坑边坡膨胀荷载计算方法； （4）对提出的膨胀荷载计算方法进行验证。
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三、膨胀土基坑膨胀荷载研究
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三、膨胀土基坑膨胀荷载研究
1、研究总体思路 膨胀土含水率变化是产生膨胀力的主要因 素，从实用角度，若能得到基坑中膨胀土含 水率变化值，再依据含水率变化值所对应的 膨胀力大小，即可得到膨胀荷载： （1）采用理论分析、现场实测等方法，研 究降雨等因素影响下基坑边坡岩土含水率变 化规律；
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三、膨胀土基坑膨胀荷载研究
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二、问题的提出
（5）现有技术标准对膨胀土基坑边坡规定的 缺失 + 相关基坑技术规范中对于砂性土、粘性土和 粉土、填土等有相对应的设计计算方法，而对 于膨胀土等特殊岩土却没有针对性的计算方法； + 膨胀土侧向膨胀力是膨胀土基坑中产生的特 殊荷载，关于膨胀力在支护结构上的作用模式、 范围、大小等关键问题，在规范中没有相关规 定；
我们联合高校和同行单位，采用工程事故调查、相关试 验和数值分析等方法，对成都膨胀土地区基坑支护结构设 计进行了一些探讨，初步提出了一种膨胀荷载的计算方法， 并经过部分工程实践验证其适用性，期望经过进一步研究 为膨胀土基坑工程设计提供一套比较成熟的实用方法。
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二、膨胀土基坑事故调查与分析
1. 膨胀土基坑事故调查
近年来，随着膨胀土地区基坑事故频繁发生，膨胀土基 坑支护结构的设计问题逐渐引起了工程界和学术界的重视 和关注。但因膨胀岩土特殊性对基坑支护结构的作用及影 响程度尚未形成共识，工程界对膨胀土基坑，通常采取对 勘察提供膨胀力或强度参数进行折减的方式，缺乏相应的 指导依据；学术界大多成果又比较集中在膨胀土对地基基 础的竖向作用问题，较少对水平向膨胀力作用进行研究。
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二、问题的提出
+ 事故基坑特点 + 调查的近40余处工点，基坑深度大多在6～
15m； + 发生变形破坏较多，约占总数的75%，以悬臂
桩支护最普遍； + 支护结构包括放坡、土钉墙、悬臂桩、锚拉
桩和双排桩； + 诱因主要是在基坑开挖后，降雨入渗、地表
或管线渗漏，部分为施工扰动尤以潜孔锤锚 索成孔最为明显；
二、问题的提出
（2）膨胀性参数使用和测试条件的适用性 + 自由膨胀率作为膨胀性的初判参数，膨胀 力、膨胀量等参数进行膨胀性分级综合评判； + 测试得到的膨胀力、膨胀量是膨胀土在最 恶劣条件下的膨胀性能（最大或极限值）， 以此为参考，进行膨胀土地基基础设计； + 对基坑工程，按现行规范测试的参数进行 基坑设计，难免造成工程造价无为提高。
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二、问题的提出
（6）施工方面问题 + 膨胀土基坑开挖中主要是按照黏性土质基坑 进行开挖，未能考虑膨胀土的特殊性，尤其是 降雨前后对新暴露基坑开挖面的保护等措施， 考虑不足，降雨后出现崩解、剥落、掉块现象； + 对于降雨后的基坑积水，尤其是在基坑坡脚 的积水，处理不及时，导致坡脚膨胀土软化， 被动土压力减小、嵌固段抗力降低。
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主要内容
1.引言 2.膨胀土基坑事故调查及分析 3.膨胀土基坑膨胀荷载研究 4.膨胀土基坑支护结构设计方法 5.结论
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一、引言
随着城市建设速度加快，基坑工程的规模和深度逐渐增 加；而随着城市的扩延，膨胀土地区出现了众多基坑工程。 目前，膨胀土基坑工程的支护结构设计一直沿用现行的基 坑工程技术相关标准，即按一般土质或岩质基坑进行设计。
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二、问题的提出
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二、问题的提出
失 稳
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二、问题的提出
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二、问题的提出
局 部 崩 塌
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二、问题的提出
整 体 滑 移
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二、问题的提出
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二、问题的提出
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二、问题的提出
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二、问题的提出
局 部 崩 垮
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二、问题的提出
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二、问题的提出
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二、问题的提出
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二、问题的提出
2. 膨胀土基坑工程存在的主要问题 （1）现有规范相关参数的针对性： + 膨胀土相关勘察规范（包括铁路、公路、
建筑、水电）中对膨胀力、膨胀量等参数 的测试和计算都有相关规定，且较多关注 膨胀土对地基基础竖向作用； + 对水平方向上膨胀力、膨胀量的参数及其 应用缺少明确规定。
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一、引言பைடு நூலகம்
四川省以成都地区为代表的区域膨胀土分布广泛，尤以 成都东郊龙泉驿区最为突出，随着成都市向东发展规划的 实施，深大基坑的增多，出现事故概率也越来越高，据不 完整统计，基坑事故中膨胀土地区约占65%以上。因此有必 要对膨胀土基坑工程急需的膨胀荷载及其分布进行研究， 并提出一个简单而实用的计算方法。
近几年，国内分布有膨胀土的城市基坑事故频频发生， 但仅限于事故处理，并未开展深入的研究，为此，我们针对 成都地区近十年内典型的膨胀土基坑事故开展调查和分析。
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二、问题的提出
整 体 垮 塌
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二、问题的提出
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二、问题的提出
变 形 过 大
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二、问题的提出
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二、问题的提出
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二、问题的提出
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二、问题的提出
+ （3）膨胀土水敏特性的认识 + 在勘察阶段，对于膨胀性仅局限于初始含
水率的膨胀性测试，对于不同含水率的膨 胀性等没有相关规定，在勘察资料中也没 有相关体现； + 导致对膨胀土水敏性的变化规律认识不足。
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二、问题的提出
+（4）强度参数的选择与使用 + 虽然已经有直剪、三轴等多种试验方法， 并考虑膨胀土的水敏性； + 缺少对膨胀土裂隙甚至结构面的相应方 法及内容； + 采取参数折减的方法，折减到试验值的 50%甚至更多，但即便如此，仍然出现区 域性的变形破坏，说明仅仅进行强度参数 折减并没有有效的控制膨胀土基坑变形。
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二、问题的提出
3、主要研究问题 目前膨胀土基坑支护结构设计中最主要
的问题还是无法得到膨胀荷载的作用方式与 大小。若能掌握基坑膨胀荷载的分布特征， 不再需要用折减参数的方法考虑膨胀土膨胀 特性对基坑的影响，设计时更具有理论依据。
本研究目前主要集中在如何得到膨胀土基 坑支护结构膨胀荷载的合理、有效、可行的 实用计算方法。
（2）对目前膨胀特性试验方法进行改进， 研发出能建立膨胀土含水率变化值与膨胀力 关系的试验方法； （3）根据膨胀土含水率变化与膨胀力对应 关系，提出一种基坑边坡膨胀荷载计算方法； （4）对提出的膨胀荷载计算方法进行验证。
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三、膨胀土基坑膨胀荷载研究
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三、膨胀土基坑膨胀荷载研究
1、研究总体思路 膨胀土含水率变化是产生膨胀力的主要因 素，从实用角度，若能得到基坑中膨胀土含 水率变化值，再依据含水率变化值所对应的 膨胀力大小，即可得到膨胀荷载： （1）采用理论分析、现场实测等方法，研 究降雨等因素影响下基坑边坡岩土含水率变 化规律；
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三、膨胀土基坑膨胀荷载研究
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二、问题的提出
（5）现有技术标准对膨胀土基坑边坡规定的 缺失 + 相关基坑技术规范中对于砂性土、粘性土和 粉土、填土等有相对应的设计计算方法，而对 于膨胀土等特殊岩土却没有针对性的计算方法； + 膨胀土侧向膨胀力是膨胀土基坑中产生的特 殊荷载，关于膨胀力在支护结构上的作用模式、 范围、大小等关键问题，在规范中没有相关规 定；
我们联合高校和同行单位，采用工程事故调查、相关试 验和数值分析等方法，对成都膨胀土地区基坑支护结构设 计进行了一些探讨，初步提出了一种膨胀荷载的计算方法， 并经过部分工程实践验证其适用性，期望经过进一步研究 为膨胀土基坑工程设计提供一套比较成熟的实用方法。
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二、膨胀土基坑事故调查与分析
1. 膨胀土基坑事故调查
近年来，随着膨胀土地区基坑事故频繁发生，膨胀土基 坑支护结构的设计问题逐渐引起了工程界和学术界的重视 和关注。但因膨胀岩土特殊性对基坑支护结构的作用及影 响程度尚未形成共识，工程界对膨胀土基坑，通常采取对 勘察提供膨胀力或强度参数进行折减的方式，缺乏相应的 指导依据；学术界大多成果又比较集中在膨胀土对地基基 础的竖向作用问题，较少对水平向膨胀力作用进行研究。