圆弧滑动简单条分法中土条宽度对基坑稳定计算影响的研究

圆弧滑动简单条分法中土条宽度对基坑稳定计算影响的研究

[摘要] 分析土条宽度对圆弧滑动简单条分法基坑稳定计算的影响，并提出计算中值得注意的几个问题。

[关键词] 圆弧滑动简单条分法土条宽度基坑稳定

在中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）中对基坑支护的定义为“为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。”显然，基坑支护是建筑行业常见的结构体系，在设计中需要满足稳定和变形的要求。在现有规范和研究中，基坑稳定计算多采用圆弧滑动简单条分法进行[1][2]。而在计算中土条宽度的选取对计算结果有较大的影响，因此分析圆弧滑动简单条分法中土条宽度的影响可为促进基坑稳定计算提供理论基础。

1 .基于圆弧滑动简单条分法的基坑稳定计算

基坑稳定计算采用圆弧滑动简单条分法如图1所示，其中h0为支护的嵌固深度。在进行稳定计算时，首先将滑动体视为若干土条组合成，每个土条的宽度为bi，一般情况下认为每个土条宽度相等，根据假设的滑动面可以确定滑动的圆心和半径，从而得到每个土条在滑动面上的中心点的切线与水平线的夹角θi，根据规范，将与土条宽度无关系的系数视为常数，基坑稳定计算的公式为：

（1）

其中A、Bi、C与土条宽度无关，q0表示地面超载，wi表示第i个土条的重量。而基坑稳定的条件就是公式大于0，即固定力矩大于滑动力矩。（见图1）

2. 土条宽度的影响

显然，对于公式（1）采用不同的bi相同情况下可能有不一样的结果。令

另外，以bi/2为土条宽度，在相同情况下，计算基坑稳定性为：

其中α、β分别为原来土条一分为二后两个新土条在滑动面上的中心点的切线与水平线的夹角与原来土条θi的角度差。

由此可得到

显然M－N一般不等于0，而且由于sin和cos函数的特点，该公式正负也不存在必定规律，所以土条宽度与基坑稳定计算无单调联系，即随着土条宽度减少或增大所得到的计算结果中基坑的稳定程度不一定持续增加或降低。

3. 计算中值得注意的问题

由于土条宽度对基坑计算结果有一定影响，而且随着土条宽度减小或增大对计算结果的影响也不确定，因此在计算中以下几个问题值得注意：

1）在一些小工程中一定要提高计算精度。在一些小型工程中，如新农村建设中，许多基坑支护为降低成本希望减少支护的嵌固深度，这时需要提高计算精度，出于安全考虑不提倡采用使得支护的嵌固深度较浅土条宽度进行计算。

2）引入计算机进行稳定计算。显然，高额的计算量是限制采用不同土条宽度进行计算、验算的主要原因，因此需要引入计算机，采用一些智能计算的方法，进行相关计算，并形成一定的行业标准，这是推动基坑稳定计算的有效途径。

4 .小结

基坑稳定计算一直是基坑支护设计中的一个主要问题，在现有方法中圆弧滑动简单条分法是主要的计算方法，分析了土条宽度对基坑支护稳定计算的影响，提出了值得注意的两个问题。

参考文献：

[1]贺可强, 王胜利, 阳吉宝. 运用遗传算法求解土钉支护结构的整体稳定性系数[J]. 岩土力学,2003(3):355-358.

[2]尹骥, 管飞, 许峻峰. 复合土钉支护稳定性计算方法与边坡裂缝关系的探讨[J]. 岩土工程界,2004(4):50-54.