2019-2020年整理深基坑工程——基坑稳固性剖析汇编

土层为黏性土，c=20kPa，φ=30 °，γ=18kN/m3，试计算 支护结构的嵌固深度。
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例
题
3m
内撑 8m
【例】某一级基坑开挖深度为8m，采用排桩
加一水平支撑支护结构，内支撑位于地 面下3m处，支护桩入土深度ld=7m，土 层为黏性土，c=12kPa，φ=15 °， γ=19.3kN/m3，无地面施工荷载，桩长范 围内无地下水，试计算该基坑的嵌固稳 定性（踢脚稳定性）。
极限平衡分析的条分法： 滑动土体 分为若干 垂直土条 各土条对滑弧 圆心的抗滑力 矩和滑动力矩 A a O
βi
B c d
C
R
H
i
b
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土坡稳定 安全系数
最危险滑动面圆心的确定（费伦纽斯近似法）
O R β1 B β
β2
A
圆心位置由β 1， β 2 （查表得到) 确定 O β2 β1 B A H
=0
超载
（1）刚性挡土墙基坑
嵌固深度不够 整体滑移破坏 倾覆破坏
土层强度低 （整体滑移破坏） 挡土墙滑移破坏
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• 各类支护结构的失稳破坏模式 1. 土体破坏（强度、渗流、变形）
（2）内支撑基坑
涌砂
超 载
（坑底土隆起） 土软
隆起破坏
土层强度低
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பைடு நூலகம்
（2）内支撑基坑
管涌破坏
突涌破坏
承压水
降水设计不合理或设备失效
对于均质土坡， 其最危险滑动面 通过坡脚
需多次试算
β
2H
>0
4.5H
E
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底面法向静力平衡:
Ni Wi cosi
fi cili Nitgi Ti li Fs Fs
M r (ci li Wi cos i tan i ) K Ms Wi sin i
z0
2c 2 12 1.62m Ka 19.3 0.767
pa支点 h1 Ka 2c Ka 19.3 3 0.589 2 12 0.767 15.7kPa
f Fs
也可定义为：滑动面上最大抗滑力矩
与滑动力矩之比。
对O点力矩平衡：
Fs
f LR Wd
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2. 土坡稳定分析条分法
对于外形复杂、 >0的粘性土土坡，土体分层情况时，要确 定滑动土体的重量及其重心位置比较困难，而且抗剪强度的 分布不同，一般采用基于极限平衡原理的条分法分析。
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Tf W cos tan tan 安全系数K= T W sin tan
tan K tan
当α=β时，安全系数最小，则
工程中一般要求K≥1.25~1.30
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黏性土土坡稳定性分析
1. 瑞典圆弧滑动整体稳定分析
稳定安全系数：滑动面上平均抗剪强度与平均剪应力之比
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第二节 整体滑动稳定性验算


无围护结构的基坑稳定性分析
有围护结构的基坑稳定性分析
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一、无围护结构基坑稳定性分析 砂性土土坡稳定性分析
法向分力N W cos
下滑力T W sin
抗滑力Tf N tan W cos tan
Tf W cos tan tan 安全系数K= T W sin tan
当验算结果不能满足整体稳定性要求时，可以采
取以下两种方法：
一是增加支护结构的嵌固深度和墙体厚度;
二是改变支护结构类型，如采取加内支撑的方式。
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第三节 嵌固深度稳定性验算（抗倾覆）


悬臂支护结构的嵌固稳定性验算
单层锚杆和单层支撑嵌固稳定性验算
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一、悬臂支护结构的嵌固稳定性验算
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土条底面孔隙水应力已知时，可用 有效应力法进行计算：
cl K
i i
( Wi ui li ) cos i tan i
W sin
i
i
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二、有围护结构基坑稳定性分析
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圆弧滑动整体稳定性系数Ks：对于一级、二级 和三级基坑分别不小于1.35、1.30和1.25
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两类失稳形式
（1）开挖坡度过陡、土钉长度不够、桩（墙）入土深度偏浅，无法给土 体提供足够的阻力，导致整体失稳破坏。 （2）支护结构强度不够，在土压力作用下发生破坏，进一步导致土体 的破坏。
诱因
降雨或水的渗入 基坑周边堆载 振动
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• 各类支护结构的失稳破坏模式 1. 土体破坏（强度、渗流、变形）
二、单层锚杆和单层支撑支挡结构嵌固稳定性验算
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根据《建筑基坑支护技术规程》（2012）：
挡土结构的嵌固深度要满足：整体稳定性验算、
嵌固深度验算和抗隆起验算；
对于悬臂式结构，尚不应小于0.8h；对单点支撑式
结构，尚不应小于0.3h；对于多点支撑式结构，尚不
应小于0.2h。
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例
题
【例】某二级基坑开挖深度为10m，采用悬臂式支护结构，
失稳破坏
分区开挖，放坡过陡（超大基坑）
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（3）拉锚基坑
嵌固深度不够 或超挖 锚杆长度不够 失稳破坏
整体失稳破坏
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2. 围护结构破坏
（1）围护墙（桩）破坏
压曲破坏
剪切破坏
弯曲破坏
剪切破坏
（2）内撑或拉锚破坏
压曲破坏 压曲破坏 拉锚失效
（3）墙（桩）后体变形过大导致支护结构破坏
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排桩支护基坑失稳破坏
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膨胀土基坑失稳破坏
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二、基坑工程稳定性分析的主要内容
稳定性破坏计算项目：
重力式支护结构
（水泥土墙、双排桩）
倾覆 滑移 土体整体滑动失稳
非重力式支护结构
（悬臂支挡、锚拉、内撑结构等）
墙后土体整体滑动失稳 嵌固稳定性（倾覆） 坑底隆起
坑底隆起
渗透
渗透
倾覆稳定性验算又称为嵌固稳定性验算 或踢脚稳定性验算
第三章 基坑工程稳定性 分析
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主要内容
一、基坑工程常见失稳模式分析
二、整体滑动稳定性验算 三、嵌固深度稳定性验算 四、坑底土抗隆起稳定性验算 五、基坑渗流稳定性分析
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第一节 基坑工程常见失稳模式分析


基坑工程常见失稳模式分析
基坑工程稳定性分析的主要内容
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一、基坑工程常见失稳模式分析
7m
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计算主动、被动土压力系数
15 K a tan ( 45 ) tan（45 ） 0.589 2 2 15 2 2 K p tan ( 45 ) tan（45 ） 1.7 2 2
2 2

Ka 0.767
K p 1 .3
主动土压力为0点距地面距离 内撑点处的主动土压力为：