深基坑工程设计中的一些问题(1)课件.ppt

1、深基坑工程的设计中的一些问题目录基坑事故杭州地铁杭州地铁1 1号线湘湖站北二基坑事故号线湘湖站北二基坑事故西侧西侧2008年11月15日下午3时20分。工程事故的统计分析 根据国际隧道工程保险集团对施工现场发生安全事故的原因的调查结果表明：地下工程发生事故原因是多方面的，由施工方完全承担这些风险显得不够合理。 2008年杭州湘湖地铁事故2004年新加坡Nicoll 大道地铁基坑事故设计的问题基坑设计中土的强度指标基坑工程中的地基土地基规范中的强度指标3、当施工挖土速度较慢，排水条件好，土体有条件固结时，可采用三轴固结不排水剪强度指标；“Foundation Engineering Handbo

2、ok”基坑中采用不排水强度指标的困难地基承载力只涉及持力层的强度cu；基坑支挡结构常常涉及几十米后的黏土层；cu；是与深度有关的。地基规范中的一个悖论HDqD(H+D)+qqHttcKu)(14. 5D取KD1.60 插入比越大，安全系数越小？这里必须明确强度cu的具体深度。tt(t+H)+q十字板剪切试验zcuba1cucucbDHDHKatan31310正常固结土土层三轴不固结不排水无测限抗压强度十字板试验快剪固结快剪固结不排水cukPau qc(kPa)cu（kPa）cqqccqcqccucu211.00.225.34(47.9 28.48.16.115.811.917.19.719.0

3、0.424.06(51.9 34.17.18.313.813.6 17.813.2地基土的正常固结与超固结zzzz两点的强度是否相等？三轴固结不排水实验的分析被动侧主动侧对应土样深度z的应力p试验点结论欠固结土与高灵敏度土欠固结土n使用固结不排水强度指标，偏于危险；在有效自重应力z下并没有固结；n“基坑规程”：对欠固结土，宜采用有效自重对欠固结土，宜采用有效自重压力下预固结的三轴不固结不排水抗剪强度指压力下预固结的三轴不固结不排水抗剪强度指标标cuu、 uu；n(1)如何定义有效自重压力？n(2)如何确定欠固结度？n(3)为什么不用ccu,cu,的计算强度乘以欠固结度？高灵敏性土地层层序外围土

4、无侧限抗压强度qu/灵敏度St坑外12-1216-16剖面线扰动区无侧限抗压强度qu/灵敏度St坑内土无侧限抗压强度qu/灵敏度St-247.9/6.637.5/4.8-358.2/3.838.4/2.4-151.9/9.140.3/6.445.0/7.5-260.5/11.547.5/8.054.2/8.0-176.0/8.061.2/6.828.5/3.7事故后勘察的灵敏度高灵敏性土杭州地铁灵敏性土坑内扰动后土体静探锥尖阻力最小值仅为原状土的35%， 西侧坑外土体进入坑内土体受挤压向上抬起西侧地墙移动、坑外土体进入东侧地墙移动立柱移动、倾斜地面下沉桩断裂西侧坑外土体进入支撑体系失效土体整体

5、滑移预估滑移面基坑阳角北京万亨大厦基坑事故坑边超载q0计算均布附加荷载q0的土压力d0k,jjkacak,0,qjkia,ia,ak2KcKpiak与自重应力一样，用固结不排水强度指标计算q0对土压力与稳定性的影响。超载q0与固结不排水强度指标大面积超载引起的土（水）压力上海闵行区莲花河畔景苑土的固结不排水强度与饱和重度稳定中的自重计算圆弧滑动整体稳定基坑规程图6.1.3siiiiiiiiiiiiiKGbqluGbqlcsin)(tancos)(jjjj2jdji坑底隆起稳定性验算锚拉式和支撑式支挡结构嵌固深度基坑规程:图4.2.5 djjj0ijjhe2sintancosKGbqGbqlcj

6、jjjjjjjjjjK he2以最下层支点为轴心的圆弧滑动稳定安全系数；安全等级为1、2、3级的支挡式结构，K he2分别不应小于2.2、1.9、1.7。 Gj第j土条的自重(kN)，按天然重度计算按天然重度计算。M点的抗剪强度fjjjj2jdjiMcqcqdfclhtan)(瑞典条分法-替代法ih3ih2ih1i浸润线iisatiiiiiiiiiSRshhhhhhlcMMFsin)()tancos)(123123iiiiiiiiiSRsWluWlcMMFsin)tan)cos(h3i部分用浮重度计算，h2i分母用饱和重度；分子用浮重度替代法：不计水压力ui坑底隆起承载力验算基坑规程图4.2.

7、4-1 0m2m10d1012)(hedmcqdmKqlhcNNlm1基坑外挡土构件底面以上土的重度(kN/m3)；对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土取浮重度；对多层土取各层土按厚度加权的平均重度；m2基坑内挡土构件底面以上土的重度(kN/m3)；对地下水位以下的对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土取浮重度；砂土、碎石土、粉土取浮重度；对多层土取各层土按厚度加权的平均重度； 坑底隆起的验算 fa= Mbb+Mdmd+Mcck (5.2.5)m基础底面以上土的加权平均重度（kN/m3），位于地下水位以下的土层取有效重度； fa= fak+b（b-3）+dm(d-0.5) (5.2.4)土层指标表1

8、土层层底标高(m)层厚(m)重度(kN/m3)()c(kPa)孔隙比e塑性指数ILm(kN/m4)kmax(kN/m3)1-24.971.531910100.9950.91200050002-2-0.645.611931.810.20.8680.5518000100004-2-12.6612.0217.111.915.81.4301.4301.38300060006-1-28.3815.7217.113.613.81.3531.3531.48350070008-2-43.515.1217.918.2141.0400.9470008000欠固结土！欠固结土！应力路径与水土合算墙后土体的应力路径小

9、主应力减少，30大主应力不变，1=0zHN,p,q01 =v = z3f = pap0 = 3 = K0vcAO几种不同的三轴试验应力路径墙后土体的应力路径zHNp,pqK0M02cu是从K0状态开始，小主应力减小，大主应力不变的RTC试验，它是最接近墙后土体的实际应力路径的；是从K0状态开始，小主应力不变，增加大主应力的CTC试验，亦即K0固结的常规三轴试验，它与墙后土体的初始应力状态一致；是从等向压力固结出发的常规三轴试验(CTC)，是一般勘察报告提供的试验结果。313()uBA 各类土的孔压系数A的数值范围土类孔压系数 A高灵敏度土0.75-1.5正常固结黏土0.5-1.0轻超固结黏土0

10、-0.5重超固结黏土-0.5-0313()uBA 固结不排水强度指标与三轴应力路径的关系313()uBA 不同应力路径和不同的孔压系数A下的CU强度指标编号试验RTC,K0初始状态CTC,K0初始状态CTC，等压初始状态A1/32/31.01/32/31.01/32/31.0ccu(kPa)000000000cu()41.833.7530.026.424.623.622.017.514.5正常固结黏土，c=0, =30,sat=20kN/m3, 孔压系数B=1.0应力路径与水土合算与分算编号条件Accucu分算合算pwpaP= pw+paE=Ew+Ea误差%p = pw+paE=Ew+Ea误差

11、%IRTC1/3041.810020120600040200-672/3033.7510028.5128.5643057285-641.003010033.3133.3667067335-50IIICTC1/302210045.4145.47282891455-242/3017.510053.8153.876929107.5538-161.0014.510077.4 177.488733120600-10对于正常固结土与轻超固结土，合算：水土压力偏小，但误差不大！讨论n由于墙后土体的应力路径是3减少，在固结不排水条件下会产生负的超静孔压，使固结不排水强度指标增高。n常规三轴压缩试验固结不排水条

12、件下会产生正的超静孔压，固结不排水强度指标偏低，分算计算的土压力偏大；n用常规三轴压缩固结不排水试验的强度指标，进行水土合算，与实际情况接近。n这是一种经验的方法。经验与经验主义。n基坑规程在条文3.1.14中指出：n“土压力及水压力计算、土的各类稳定性验算时各类稳定性验算时，土、水压力的分、合算方法及相应的土的抗剪强度指标类别应符合下列规定：对地下水位以下的黏性土、黏质粉土，可采用土压力、水压力合算方法合算方法，.土的抗剪强度指标应采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、cu或直剪固结快剪强度指标ccq、cq。”n对于饱和软黏土的稳定分析，采用水土合算是不合理的。荷载还是抗力“基坑规程”水土分

13、算的土层aaakuKcKupia,iia,ak2pipipppkuKcKup,i,pk2ua主动侧的水压力荷载；up被动侧的水压力抗力。安全系数的意义与目的 静水中抗倾覆安全系数=1kN/m3=11kN/m3安全系数的意义与目的EaEp水压力不同处理的例题UEwaEwpaiaidphEhEBGK3/2/aiaidphEhEBUGK3/2/)(aiaidwadwpphEhEhEEBUGK3/3/)(2/)(aiaidwadwpphEhEUBhEEGBK3/2/3/)(2/上海规范-6.4.1slwampKEEcBBuGEtan)(Ew作用于水泥土墙上的主动、被动侧水压力差,“净水压力”Ksi抗滑移稳定安全系数，可取1.2; um水泥土墙底面的平均孔隙水压力(kPa);EwumGEpEa结论欢迎批评指正！