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基坑嵌固和整体滑动稳定性验算

907 2021-03-16 08:52:27


因支挡结构嵌固深度不足、基坑土体的强度不足或因地下水渗流作用,均可能造成基坑失稳。失稳形态包括∶支护结构倾覆失稳(嵌固失稳);支护结构与基坑内外侧土体整体滑动失稳;基坑底土因承载力不足而隆起;地层因地下水渗流作用引起流土(砂)、管涌以及承压水突涌等,从而导致基坑工程破坏。为此,基坑稳定性验算显得相当重要,是设计计算不可或缺的重要内容。


基坑稳定性验算按支护结构极限状态设计方法中的承载能力极限状态要求进行,采用单一安全系数法,并应符合下式要求∶


  • 嵌固稳定性验算

悬臂式支挡结构、单层锚杆和单层支撑的支挡式结构以及双排桩,均应进行嵌固稳定性验算。其目的是验算这些支挡结构的嵌固深度是否满足嵌固稳定性要求。本节了解悬臂式支挡结构、单层锚杆和单层支撑的支挡式结构的嵌固稳定性验算方法,双排桩的嵌固稳定性分析详见后续章节。

1、悬臂式支挡结构嵌固稳定性验算

悬臂式支挡结构嵌固稳定性验算是以挡土构件底部为转动点,计算基坑外侧土压力对转动点的转动力矩和坑内开挖深度以下土反力对转动点的抵抗力矩是否满足整体极限平衡,控制的是挡土构件的倾覆稳定性。具体按下式进行计算(图 5.2)∶

2、单层锚杆和单层支撑的支挡式结构嵌固稳定性验算

单层锚杆和单层支撑支挡结构嵌固稳定性验算是以支点为转动点,计算基坑外侧土压力对支点的转动力矩和坑内开挖深度以下土反力对支点的抵抗力矩是否满足整体极限平衡,控制的是挡土构件嵌固段的踢脚稳定性。具体按下式进行计算(图 5.3)∶

  • 整体滑动稳定性验算

锚拉式、悬臂式支挡结构和双排桩均应进行整体稳定性验算。

整体稳定性验算方法是按平面问题考虑,以瑞典圆弧滑动条分法为基础。在进行力矩极限平衡状态分析时,仍以圆弧滑动土体为分析对象,并假定滑动面上土的剪力达到极限强度的同时,滑动面外锚杆拉力也达到极限拉力,因此,在极限平衡关系上,增加锚杆拉力对圆弧滑动体圆心的抗滑力矩。整体圆弧滑动稳定安全系数按下列公式进行计算(图 5.4):

整体稳定性验算最危险滑弧的搜索范围限于通过挡土构件底端的滑弧,穿过挡土构件的滑弧不需验算。这是因为支护结构的平衡性和结构强度已通过结构分析解决,在截面抗剪强度满足剪应力作用下的抗剪要求后,挡土构件不会被剪断,因此,滑动面不会穿过挡土构件。当挡土构件底端以下存在软弱下卧土层时,整体稳定性验算滑动面中应包括由圆弧与软弱土层层面组成的复合滑动面。