建筑工程软土基坑破坏机理分析研究

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1、建筑工程软土基坑破坏机理分析研究摘要：本文根据基坑工程的特点，对其基坑失稳的常见形式作出详细介绍，并从软土基坑的基本特征入手，结合软土基坑的变形沉降对软土基坑失稳的原因和机理进行了深入分析阐述，以得出科学合理的结论。关键词：基坑工程；软土基坑；基坑失稳；沉降1前言基坑工程是一门既富有理论内涵，又具有非常强的实践性的学科。随着我国建筑业的蓬勃发展，土地资源越来越紧缺，高层建筑如雨后春笋，基坑数量随之迅速增加，基坑施工过程出现的问题11也越来越多，基坑失稳问题已引起了人们的普遍关注和重视。在众多失稳的基坑中，软土基坑出现问题的机率较

2、高，本文就软土基坑的失稳问题进行分析探讨。2基坑支护的主要形式常用的支挡结构主要形式有：a重力式、b悬壁式、c锚撑式等，如图1所示：3基坑失稳几种模式基坑失稳有局部失稳和整体失稳两种情况。不同地层条件及不同的支挡结构，破坏形式稍有差别，对有壁基坑而言，挡土墙基和锚定式支护桩的破坏形式可归纳如下：11挡土墙基础的破坏形式有：滑动破坏、浅层剪切破坏、深层剪切或基底破坏、下沉前倾或后倾破坏。采用锚定式支护桩的破坏形式主要有：a锚定系统的破坏、b支护桩趾部向外移动、c板桩受弯破坏、d软粘土圆弧滑动、e墙后沉降等，见图2。在软土地基中，常

3、出现基坑的支护结构变形量大，其危害性较高，软土地基的基坑失稳是较常见的，除了上述破坏形式外，软土基坑因开挖尺寸（深度和宽度）过大而出现局部失稳的例子也较多，因此对软土基坑进行深刻全面的研究具有实际意义。4基坑失稳原因分析11依据经验和理论分析，基坑围护体系失效一般原因主要四个方面原因造成：①因为勘察资料失实（勘探点位置偏离基坑开挖边线、提供的土层物理力学参数不合理等）或地质变化引起基坑支护结构的失稳；②因为内在设计不合理因素导致支护体系失稳（如整体稳定、抗倾覆、抗隆起的安全性偏小，支护结构强度或刚度不足导致破坏等）而引起基坑失稳

4、；③因为施工因素（如结构等）引发的基坑失稳；④因为外界环境变化（如暴雨天气、超载、水渗入）引发基坑失稳。5软土基坑失稳机理5.1软土的基本特征软土的物理特性是具有天然含水量高（一般均大于液限），孔隙比大，压缩性高，强度低，渗透系数小等。工程特征则表现为触变性、流变性、高压缩性、高灵敏度、低透水性及不均匀性等，这些特性对软土基坑工程的主要影响有：5.1.1触变性：即当原状土受到震动（地震或施工扰动）后，会很快变成稀释状态，易产生侧向滑动、沉降及基底变形等现象。115.1.2流变性：软土除排水固结引起变形外，在剪应力的作用下还会发生

5、缓慢而长的剪切变形。这对建筑地基的沉降及地基的稳定性均有不利影响。另外，室内土工试验技术的局限和施工因素的复杂性，导致在软土基坑施工中各工况下的不断变化的流变参数很难测准。5.1.3高压缩性：软土属高压缩性土，软土的压缩系数α1-2＞0.5Mpa-1，极易因其体积的压缩而导致地面和基坑支护结构沉降。5.1.4低透水性：因其透水性弱和富水性强，对地基排水固结不利，不仅影响地基强度，同时延长了地基趋于稳定的沉降时间。5.1.5低强度和不均匀性：软土地基强度很低，且极易出现不均匀沉降。此外，软土的触变性主要使本来就很难测准的软土物理力

6、学性质指标和参数在施工过程中受到轻微的扰动而明显地改变，流塑性主要引起土体位移动，直接表现为基坑底部隆起。5.2软土地基沉降与变形11基坑开挖工程，实际上就是基坑内外土中应力场状态发生变化的过程，坑内卸荷，应力释放，坑外周围开挖面以下的土中应力差增加。位于基坑底部的软粘土地基，天然强度较低，在较小的荷载作用下，土体就会屈服，产生塑性剪切变形，从而使地基沉降量增大，地质资料分析表明，如果地基的稳定系数很小，则由地基塑性变形引起的沉降将会很大，按常规沉降计算公式无法预估。软土的均匀性必然引起不均匀沉降，导致支护结构倾斜。理论与实践均

7、表明随着基坑挖深的增加，基坑周围土体塑性变形区的发展，基坑变形速率也会相应增加，软土基坑的失稳主要是基坑施工中各工况下的不断变化的流变参数引起。基坑挖深卸荷坑内土体，坑壁底部的应力是增加，由土的自重作用引起，用以下公式估算：上式中，瞬时沉降量Sd和固结沉降量Sc(t)占90%以上，对正在施工开挖的基坑工程而言，以瞬时沉降为主，可认为：S(t)≈Sd；对土方停挖期，饱和软土表现出一定程度的固结效应，地基沉降量S(t)≈Sd+Sc(t)。11当土体沉降由最初的弹性变形发展到塑性变形时，坑壁支护结构出现不均匀沉降，产生倾斜或基底土破坏

8、，墙趾土出现隆起，或基底软土层产生滑动面，这时基坑处于不稳定状态。5.3软土基坑失稳机理软土基坑的失稳是因其变形过大导致，由软土本身特征引起的变形，其速率稍慢，当为外界因素诱发时，常常呈现突发性。5.3.1基坑变形机理基坑失稳是由于基坑过大变形引起的，而基坑变形