基坑支擋結(jié)構(gòu)上的水土壓力

基坑支擋結(jié)構(gòu)上的水土壓力清華大學(xué)巖土工程研究所李廣信目錄1.設(shè)計(jì)理論與荷載組合；2.基坑工程中土水壓力的特點(diǎn)；3.墻體的位移與土壓力；4.墻后土壓力的計(jì)算與分布；5.土中水與土水壓力；6.土壓力計(jì)算與土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)7.水土分算與合算。巖土工程的不確定性基坑工程具有更多的不確定性。地層土水分布不確定性；現(xiàn)場與實(shí)驗(yàn)室?guī)r土指標(biāo)的不確定性；現(xiàn)場原位應(yīng)力與孔隙水壓力的不確定性；外加荷載及其分布的不確定性；巖土材料性質(zhì)的復(fù)雜性；計(jì)算理論和方法的不確定性；參數(shù)的相關(guān)性。上海工程建設(shè)規(guī)范《基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（DG/TJ09-61-2010）

RH

—抗力分項(xiàng)系數(shù)；

s—作用分項(xiàng)系數(shù)，取1.0；這實(shí)際上與安全系數(shù)等效；不能將一個(gè)隨機(jī)變量的不確定性，放入另一個(gè)隨機(jī)變量之中；安全系數(shù)：包含所有的不確定性。同樣數(shù)值的安全系數(shù)與抗力分項(xiàng)系數(shù)所表現(xiàn)的安全度是無法相比的。其中差一個(gè)荷載分項(xiàng)系數(shù)。（1）它所支擋的原狀土，不是重塑土，存在著結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，非飽和土的吸力；（2）天然土層在空間的變化很大；（3）地下水的分布、賦存形式和時(shí)空變化復(fù)雜，水土之間呈十分復(fù)雜的相互耦合的關(guān)系。（4）土壓力與擋土結(jié)構(gòu)變形之間的耦合，與剛性擋墻不同，很難達(dá)到全斷面的極限狀態(tài)。2.基坑工程中土水壓力的特點(diǎn)2.基坑工程中土水壓力的特點(diǎn)（5）基坑支擋結(jié)構(gòu)物的施工和設(shè)置次序不同于一般擋土墻，應(yīng)力路徑復(fù)雜；（6）基坑工程是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程：是過程的設(shè)計(jì)而非簡單的狀態(tài)設(shè)計(jì)；具有很強(qiáng)的時(shí)空效應(yīng)；（7）與地基與其他土工構(gòu)造物相比，基坑的三維效應(yīng)更為突出：平面上的凸、凹、陽角，兩側(cè)不平衡荷載與邊界等使問題進(jìn)一步復(fù)雜化。(８)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在縱向是非整體的，在開挖的過程中，某個(gè)局部單元截面發(fā)生破壞，荷載會向兩側(cè)相鄰單元轉(zhuǎn)移和傳遞，引起漸進(jìn)破壞；（9）經(jīng)驗(yàn)的不可替代作用。3.墻體的位移與土壓力-極限狀態(tài)后的土壓力-

E密砂松砂峰值情強(qiáng)度喇滑動令面殘余算強(qiáng)度釘滑動崇面密砂織主動獵土壓荒力的燙發(fā)展極限寫狀態(tài)蠻以后詞的形渴狀密實(shí)束砂土布與強(qiáng)厘超固罰結(jié)黏懸土；飽和哲松土壺的液青化與酒流滑談；高靈鬧敏度氏黏土供；

E事故康的發(fā)傅生與對發(fā)展時(shí)間變形抗力緩慢摔發(fā)展揪期（預(yù)棚警值抬）快速她發(fā)展進(jìn)期事故塊險(xiǎn)情正常特施工擋土長墻后留砂土紛的液亮化杭州勺地鐵目－靈餓敏性旦土坑內(nèi)題擾動盛后土遵體靜轎探錐財(cái)尖阻最力最叉小值供僅為仆原狀考土的35埋%，事故啄后勘亮察的推靈敏諒度地層

層序外圍土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

qu/靈敏度St坑外12-12＇～16-16＇剖面線擾動區(qū)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu/靈敏度St坑內(nèi)土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu/靈敏度St④-247.9/6.637.5/4.8④-358.2/3.838.4/2.4⑥-151.9/9.140.3/6.445.0/7.5⑥-260.5/11.547.5/8.054.2/8.0⑧-176.0/8.061.2/6.828.5/3.74.土壓鼓力的然計(jì)算歉與分川布主動篩土壓素力與喬被動貢土壓萌力；朗肯湊與庫架倫土列壓力租理論飯；任意似位移續(xù)狀態(tài)昆下的及土壓遠(yuǎn)力計(jì)渴算；局部旺超載紐奉下的站土壓驅(qū)力。朗肯僚土壓聯(lián)力理電論（砂土陳）HKa

Hz朗肯單土壓足力理待論（黏土剩）z0HKa

H2c

Kazz0HKa

H2c

Kaz無地袍面超圾載有地緞面超脊載q三角裕形梯形庫倫到土壓皺力理途論

RWE

WRE

-

=

+

-

-

砂土黏土世＋地辭面超騙載q《建筑柏邊坡脂工程盾技術(shù)頂規(guī)范》（GB重5類03萬30單-2許00湖2)墻后旱地面砌上的笨局部錘荷載彈性攜力學(xué)滾解（底布辛濕尼斯誤克解潑）：其他斤計(jì)算辛方法

paq

paq

bb1z

paq45

bb145

土壓示力的護(hù)分布不同燃墻體即運(yùn)動考形式雕的土惑壓力題分布(a望)繞墻升底旋肅轉(zhuǎn)；(b惰)平移廟；(妙c)繞墻消頂旋芬轉(zhuǎn)。太沙霧基的敵土壓徑力分夾布砂土軟粘塘土中-硬粘籌土太沙稼基土馳壓力逢分布岡的說瞎明管路匹基坑欠，淺商層支華撐：薯主要塞是針起對以癢繞支陵擋結(jié)悶構(gòu)頂盯部轉(zhuǎn)類動為詠主的晌；它是介通過宵實(shí)測臣各個(gè)脹橫向張支撐桐構(gòu)件率上的與軸向神力，頭假設(shè)開它平綿均分跳布在測該支繡撐所萄承擔(dān)講的面木積中賞，是偏“表祖觀”鴿的土退壓力游；它是災(zāi)基于邪實(shí)測偽的所忘有同撤一排隔水平肚支撐臥構(gòu)件咳上的遵最大廚值；陪反算投的表寶觀土貼壓力位強(qiáng)度早包絡(luò)夸線，易也不濕是開克挖到確坑底勒狀態(tài)詳時(shí)的砍土壓贊力分琴布線扮；它是征為基達(dá)坑的督橫向線支撐遭的軸窄力設(shè)裁計(jì)提竿出的也，是走偏大聽的，把實(shí)際主上已拜包含尾有安命全系逼數(shù)。目前狂已經(jīng)漿有很這大不軟同。5.土中房誠水與鑒水土觸壓力吸力喜對非恩飽和少土強(qiáng)占度的黎影響伏；土中標(biāo)的超抽靜孔聽隙水瘦壓力尺；地下緩水滲破流對絡(luò)水土剝壓力擁的影事響；地下洗水控露制對貧擋土隆結(jié)構(gòu)浩物上旋的水搖土壓猾力的離影響察。5.榨1非飽劉和土嘉的吸誰力原狀攤砂土神的豎鋼直無持支護(hù)腰開挖爬。5.伸2土中惹的超扛靜孔領(lǐng)隙水額壓力臨近訪坑壁車的地次面上植堆土疾、堆漿放建許筑材謊料、野施工源車輛眠和機(jī)險(xiǎn)械運(yùn)緣瑞行以甚及附虧近道冒路上川的來銅往車廢輛等反，都歉將會奧產(chǎn)生正的超熄靜孔侄壓；由于斥振動濤、施畢工中淡產(chǎn)生安的地捐面或誓路面勝動荷銜載擾兩動引孔起的介飽和鵝砂土像的液化，也佳可能列由于窗開挖序和排攻水不邪當(dāng)引澆發(fā)的早砂土烤和高妙靈敏稈度黏購性土昨的流滑等；在飽鉗和黏顫土中以快速筋開挖紙，會記使墻前坑姥底土稻層中蜂卸載肥而生繭成負(fù)防的超惜靜孔獨(dú)壓，這冷有利蓮于基杠坑的贏穩(wěn)定段，增秒加了絹支護(hù)稻結(jié)構(gòu)窄的抗虜力，拳隨著明負(fù)孔嘗壓的窩消散慘而消繩失，份使其休成為喇超固紛結(jié)土忍；開挖援引起歪支擋溉構(gòu)件此的前罷移，狗使墻后栽土體侍的小發(fā)主應(yīng)繩力減羽少，他也會來在飽逮和黏輔土中俱產(chǎn)生度負(fù)孔削壓，從而躍減少瓦了荷滅載，久也有勺利于炊基坑攀穩(wěn)定記。。飽和箭黏土煤地基命中的仿基坑地面爹超載q=30爆kP污a引起乏的超律靜孔秩隙水趣壓力加載都瞬時(shí)完全掌固結(jié)一段斬時(shí)間瀉以后

sa荒t=1覽9k夸N/祥m3

=3卸0

,各類割土的獸孔壓代系數(shù)A的數(shù)筆值范土類孔壓系數(shù)A高靈敏度土0.75-1.5正常固結(jié)黏土0.5-1.0輕超固結(jié)黏土0-0.5重超固結(jié)黏土-0.5-0(A服=2籍/3摔)墻后銜土的普應(yīng)力剛路徑板與的壁負(fù)孔旁隙水?dāng)?shù)壓力墻后瓣土的瘡應(yīng)力縮慧路徑穿的影晶響三軸吵試驗(yàn)刷的K0固結(jié)主與等寸壓減句載的爽固結(jié)危不排胡水試投驗(yàn)。pqp

M

Mcu墻后研土體丹的減限載應(yīng)振力路尼徑

h=

30總應(yīng)打力路游徑有效蟲應(yīng)力側(cè)路徑取樣爺后的疏三軸婚試驗(yàn)K0線墻前都土的由應(yīng)力含路徑淹的影估響zz

ABp

qa0a1a2a

a

K0b0b1b2b

b

常規(guī)各壓縮率三軸(C館U)試驗(yàn)超固定結(jié)土惰的強(qiáng)直度線q正常莖固結(jié)柜土的銹強(qiáng)度個(gè)線au1.體積廟不變僻，其妄有效腫應(yīng)力織路徑閘為a0a1a2，b0b1b2,2.完全竹排水文固結(jié)應(yīng)力尚路徑彈為a0a

a

，b0b

b

，成裝為超要固結(jié)虛土；3.常規(guī)略三軸顧的壓歐縮試送驗(yàn)應(yīng)滅力路臺徑：a

au,b

bu。bu考慮德墻后庫負(fù)孔政壓的紫水土喚壓力棒分布毅圖50kPa-5kPa16.6kPa61.6kPa(a蹈)靜水伍壓力(b歪)超級規(guī)孔壓(c歌)主動節(jié)土壓躬力(d蘇)總壓嗽力5m

=1稈9k仍N/蠶m3,c

=0復(fù)kP貴a,

＝30

，B=1調(diào).0刷,A=2耀/3。地下克水滲共流對路水土猾壓力度的影矮響砂土尾分算黏性六土合諷算砂土黏性土k=100k=1.0砂土k=100靜水壓力黏性土k=2砂土k=2000水壓力線坑內(nèi)盜排水回對擋重土結(jié)門構(gòu)物菜上的姑水土拍壓力嶺的影刊響水壓惜力分佳布(a繳)達(dá)不腔透水距層(b撕)均勻亡水頭竿損失(c連)不計(jì)遷滲流(d晉)開挖輝很快士，非野穩(wěn)定瘋滲流(e喂)用流已網(wǎng)計(jì)發(fā)算水、衰土壓醬力墻上誘水土翅壓力忘計(jì)算譜表計(jì)算方法水壓力kN土壓力kN總壓力kN被動側(cè)(左)Ewp主動側(cè)(右)Ewa被動側(cè)(左)E

p主動側(cè)(右)E

a被動側(cè)(左)Ep主動側(cè)(右)Ea方法１

方法２122.3422.679.4460.3201.7882.9方法３153.4579.348.6422.5202.01001.8方法４153.4579.354.3400.5方法５153.4579.3156.3353.5305.0919.5方法卵１：抱水土揭合算尖；方法柏２：體滲流反的平廚均水漫力梯柱度為方法裁３：掩通過偏繪制談流網(wǎng)粥確定舒沿墻隔壁各才點(diǎn)的版水力逃梯度ii，用挽朗肯抵土壓刑力理瓜論計(jì)衰算有斬效土霜壓力方法段４：嗚繪制灘流網(wǎng)掛，

＝０

，根補(bǔ)據(jù)庫具倫土切壓力院理論方法倡５：粥繪制羊流網(wǎng)撈，

＝20

，根竊據(jù)庫幣倫土井壓力廈理論莊。97鬧9.傘874姜720廁7.摧738趙86.土壓度力計(jì)估算與寸土的喘抗剪帶強(qiáng)度抽指標(biāo)有效節(jié)應(yīng)力阻強(qiáng)度袍指標(biāo)對于匯砂土平和碎柔石土類；支護(hù)號結(jié)構(gòu)書延續(xù)甚的時(shí)間儀很長，墻倘后施鴉工中趣產(chǎn)生柿的超弄靜孔螺隙水壓壓力等逐漸魯消散靠，形給成了掩穩(wěn)定腳的滲公流。鋪可通侵過繪盒制流始網(wǎng)等骨滲流杜分析搭準(zhǔn)確漸地確從定滲碰流場遷的孔稈隙水姿壓力只，應(yīng)襪采用點(diǎn)有效賓應(yīng)力病強(qiáng)度蹲指標(biāo)飼計(jì)算奸土壓律力和敢進(jìn)行躬穩(wěn)定攜分析威。對于拉正常由固結(jié)絹土c

=0，

=1機(jī)5

-2和5

不固釀結(jié)不愧排水(U駐U)與固道結(jié)不古排水(C獅U)強(qiáng)度禾指標(biāo)梅的選雄用cu(U倉U)，由芒于不須排水陷強(qiáng)度錢是隨爪著土室層的幫深度儀增加亡的，索基坑江土的絮深度揀變化禁很大;基坑您土壓威力計(jì)勾算采茄用固籠結(jié)不鐘排水睜強(qiáng)度瓦指標(biāo)義是合籃理的;但飽些和軟趨黏土零屬于撞欠固殿結(jié)土致，墻職后地棟面超睜載q以及聯(lián)新建盜的相托鄰建理筑物白，應(yīng)轟當(dāng)cu(U蜘U)，采用渴原位剖十字漢板等紐奉方法膽測定渣其強(qiáng)捏度指炕標(biāo)較坊為合鏡理的。固結(jié)們不排劣水（CU氣)強(qiáng)度閉指標(biāo)-應(yīng)力歷路徑失的影匹響三軸牢試驗(yàn)捧的K0固結(jié)聽與等宵壓固個(gè)結(jié)不托排水取試驗(yàn)客。pqK0Mp

基坑外土的木實(shí)際球不排師水應(yīng)莊力路融徑室內(nèi)您三軸蚊試驗(yàn)現(xiàn)固結(jié)斧不排排水應(yīng)銜力路學(xué)徑－擊偏低不擾狼動取扎樣過毒程在有蓬效自辭重壓津力下臥預(yù)固襲結(jié)的鼠不排巾水強(qiáng)示度qPp

oMK0A總應(yīng)倘力路宣徑BCDD

有效終應(yīng)力影路徑AD施(D泥)：不謙擾動級取樣強(qiáng)過程田；D勺A圣C：三利軸CU試驗(yàn)睡；預(yù)固浙結(jié)D某基伐坑土塔的強(qiáng)死度指貝標(biāo)土層范④1和⑥2層土思的不寨同試憂驗(yàn)的斃強(qiáng)度晉指標(biāo)土層三軸不固結(jié)不排水無測限抗壓強(qiáng)度十字板試驗(yàn)快剪固結(jié)快剪固結(jié)不排水cu(kPa

u

qc（kPa）cu（kPa）cq

qccq

cqccu

cu④211.00.225.34(47.9)28.4(23.71)8.16.1(3.2)15.811.917.19.7⑥19.00.424.06(51.9)34.1(32.42)7.18.3(3.3)13.813.617.813.2不排蓄水強(qiáng)已度指研標(biāo)cu土層渡④1和⑥2層土愧的平均不排傘水強(qiáng)礦度指惰標(biāo)cu（kP斯a）在有濃效自胖重壓訪力下積的預(yù)斷固結(jié)誓不排孔水強(qiáng)軌度土層三軸不固結(jié)不排水無測限抗壓強(qiáng)度十字板試驗(yàn)快剪經(jīng)預(yù)固結(jié)后固結(jié)快剪經(jīng)預(yù)固結(jié)后固結(jié)不排水④2⑥110.412.317.732.833.631浩.2十字探板剪屠切試御驗(yàn)在嗽基坑貓中的邪應(yīng)用zcuba17.基坑漸水土抄壓力污計(jì)算賭的分盒算與報(bào)合算采用師不固北結(jié)不非排水舉強(qiáng)度拾指標(biāo)悉，

u=0袍；豎直皺向下駱滲流糠黏性租土層再：滯及水，洪下部克含水政層人撥工降擴(kuò)水；聾分層脫潛水映的隔涂水層剩；

u=0賢

計(jì)算吉情況對飽親和黏龍性土鄉(xiāng)豐采用梳不排松水強(qiáng)撇度

u=0扮

計(jì)算賓情況舍－z0不同;(c訓(xùn))太沙象基算霞法１(a男)水土壓合算(b香)水土崗分算(e曾)美國《基礎(chǔ)借工程污手冊》(d噴)太沙棒基算喜法２豎直掌向下已滲流跪－考慮探越層難滲流砂土黏土砂土黏土砂土黏土潛水１潛水２承壓水水壓力u主動土壓力pah1h2h3h4h5

wh10

wh3hc

whc

w(hc+h5)Pa1=

1h1Ka1pa2上pa2下pa3上pa3下pa4上pa4下pa5上pa5下1.砂層羨中，刃可以繼按靜危水計(jì)繭算水火壓力辜；按踐浮重談度計(jì)躬算土地壓力狐；2.對黏芹土采滅用簡殖單的雙水土僵合算焦，不材計(jì)任煮何水胸壓力伍，計(jì)廊算總他主動綢壓力拋偏小棉，尤郊其對屬于承絮壓水晶的上掠下黏田土層蜂。但餅總的矩結(jié)果拼是可干以接既受的時(shí)。各層獨(dú)土中暗的水淺土壓米力計(jì)街算表土層層面孔壓u(kPa)水力梯度i自重應(yīng)力

z(kPa)主動土壓力pa(kPa)分算總壓力p(kPa)自重應(yīng)力

z(kPa)黏土的合算p(kPa)①砂土上0000０00下303010403040②黏土上302304.234.26019下012048.348.312048.3③砂土上00120404012040下30150508015080④黏土上30i4=1/3150639318077.7下5019082.6132.6240117⑤砂土上50019063.3113.3240130下8022073.3153.3300180⑥黏土上8022097.3177.3380176分算女與合呈算分算綿得到省的５乏層土脹水土鬼總壓劇力為E=1懇97財(cái)4ｋＮ/ｍ,黏土哨合算踐得到掌的總異壓力E=1姻80雕6k帖N/粥m。合算小計(jì)算滲壓力裙稍小袖，尤質(zhì)其是候有承越壓水反的情壩況，叮但誤紹差不撇大。黏土略層中融的豎積向滲下流的熔影響６m黏土k=110m砂土k=1000砂土k=100010mABCD水壓閥力主被環(huán)動土菊壓力水土歡總壓你力如果飽黏土腳按照厚水土叫合算寶，其訓(xùn)主動需土壓輝力偏纏?。?6懂08第kN跟→1駛28瓣6k活N），詢被動蹦土壓良力相賢差較旱很大(4義62汁kN秋→8牧04濃kN能).所以生在有條承壓豬水的欠情況京下，期作為訪抗力慘的被身動土冒壓力拆用水落土合惜算可載能會掃高估晶抗力賠，造禾成失幅事的秋危險(xiǎn)減。一些對不宜海用水施土合的算的臭情況在有中向上鐘的滲翠流情粱況下;粉土液的合災(zāi)算:關(guān)鍵危在于悼粉土騎以下肉的土銜層；承壓防水上蓋下的澇黏性褲土不僚宜簡厘單合鄉(xiāng)豐算；地下暫水控山制，善排、分降、柜截、培灌、合回滲煮等手休段綜爺合應(yīng)蹄用，淡水土技壓力疤十分殿復(fù)雜湖，應(yīng)職提倡匙進(jìn)行員滲流皆分析墾、滲戒流計(jì)裁算及收孔壓餓觀測國合理飾確定瓦水土塵壓力筐。目前齡基坑藍(lán)水土圖壓力術(shù)計(jì)算賓影響垂因素譯的分貨析總常結(jié)影響因素有利因素不利因素１原狀地基土的結(jié)構(gòu)性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度對于欠固結(jié)土使用固結(jié)不排水或固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)２非飽和土的基質(zhì)吸力對于地面超載q，使用固結(jié)不排水或固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)３平面應(yīng)變情況下土的較高的內(nèi)摩擦角對于承壓水的上下黏土層采用水土合算計(jì)算主動土壓力４基坑平面尺寸的三維拱效應(yīng)對于有向上滲流的墻前坑底土采用水土合算計(jì)算被動土壓力５墻后土體的小主應(yīng)力

3減小的應(yīng)力路徑，可能產(chǎn)生的負(fù)孔壓對于振動反復(fù)荷載下，地基土可能的損傷，漸進(jìn)破壞６墻前坑底以下土的超固結(jié)性：粘聚強(qiáng)度與負(fù)孔壓在降雨、管道漏水條件下，排水不暢對地基土的損傷和破壞作用７坑外人工降低地下水及豎直向下滲流的地下水基坑平面的不規(guī)則：陽角、外凸、兩側(cè)土質(zhì)及荷載不平衡。８坑底加固措施9朗肯土壓力理論計(jì)算主動土壓力偏大，被動土壓力偏小事故盡發(fā)生妥地段地下臺軟土峰層底夏面深嫁度的鼓等值管線NNEEN-蔑N土層春斷面倦圖(北距=3瞞16蘋51蹤蝶.4差4m屈)E-界E土層集斷面挎