基坑开挖中考虑水压力的土压力计算

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1、第卷第期土木工程学报年月基坑开挖中考虑水压力的土压力计算杨晓军龚晓南浙江大学【提要】本文从土的有效应力原理出发,分析,了软粘土中深基坑开挖的土压力计算问题。,,着重讨论了孔隙水压力对土压力的影响经过分析作者认为当采用总应力法计算时原则上。“”应采用卸载强度指标作者认为以下两个原因使得水土压力合算法在软粘土地区的临时,卸载性开挖工程中土压力计算值与实测值较接近一是卸载引起负超孔压总应力强度指标大于常规三轴加载,,。最总应力强度指标二是渗流引起主动区孔压减小被动区孔压增大,。后作者强调不要拖延基坑开挖的进度【关锐词】有效应力原理卸载土压力渗流孔压一、前言,,,目前深基坑开挖在国

2、内相当普遍在工程中遇到的问题也不少在设计支护结构时首。,,先就面临土压力的确定问题对于水土压力这一关键性问题目前工程界认识还不一致下,。面仅就我们所考虑到的几个方面提几点粗浅的看法籍以与各位同行商榷二、关于孔隙水压力,。按照有效应力原理土体某截面上的抗剪强度由该截面上的法向有效应力决定所以从严,,格意义上说土骨架应力和孔隙水压力应分别考虑临界破坏时土骨架水平向应力仅由有,效应力强度指标和竖向有效应力决定即二·‘“办二亡才秃或一亿蔽十二。一。‘愁一’‘·沙委介斌石’石、、、式中分别为主动被动土压力少姜竖向有效应力二分别为用如鳃—、,—二二一中‘,—二“二有效应力强度指标计算的

3、主动被动土压力系数二恤名甲‘“,“。云,。,。孔隙水压力为静水压力‘为超静水压力而叮—儿。之一“,二之一。‘二之一,。封一。一甘,。之云护否之一。一护沪二忍少荞,将代入式得。二一“。一丫二。一‘。“。云〔此砂‘〕砚亿只户〔·“一“。一夕,·‘‘·‘·“。护言〕否亿砚可进一步简化为。·二·二一‘·十〔。一。一,,·‘·一幻二亿砚石〕,·‘·“‘·。一“。一,·二·十一夕此石亿砚二〕示妇,“。,。二,假如不考虑水的渗流则丫式转化为如下形式·“·‘··“二一一’此了云人‘勺·“‘··“二十一此“气了砚人示气··。上式中包含了反映超静孔压影响的一项一砍丽或一云当地基土为砂性土气,,

4、,时可以认为超静孔压能够立即消散或者当计算粘性土的长期土压力时可以认为超静孔,,。,,压已完全消散在以上两种情况下上式最后一项为零另外主动区和被动区深度不同,、,为区别起见将式中的分别用代替式简化为。··‘·二一了砍,’此,·“‘··叮石训砚,,由以上的推导过程可知式的成立是有条件的针对一些永久性支挡结构长期土压力,或砂土中的临时土压力的计算是可行的但不能如实反映目前普遍遇到的软粘土中临时。性开挖土压力状况,,深基坑开挖中开挖效应可以分解成两个相对独立的方面即位移边界条件的改变和。,掺流边界条件的改变我们设想假如在开挖前将开挖区边界的土骨架固定然后挖去开挖区,,,。土体则剩

5、余土体位移边界不变而只是引起了水压力的不平衡产生渗流由于渗流造成,“。·“,沿渗透方向水头损失显然已不能按,计算水压力否则就会出现在墙底同一点处。,水压力值既为又为夕’谬误参见图若土体是均匀的由渗流而造成的真实水。,,压力应是如图虚线所示虽然实际流场并非恒定流场但对于渗透性极差的软粘土而言,。在开挖初期相当长时间内可以看成是恒定流问题冲、·,,’寸月泪另外我们可以假想预先在开挖区底面铺上一层,压︸薄膜该薄膜只能阻止静水头下的渗流而不阻碍超静,,,水压力消散然后挖除开挖区土体这样我们就只改变了剩余土体的位移边界条件,使土体中产生了超、,。静孔压而静水压力不发生改变,『又下刃气

6、这样我们就可以将深基坑开挖的复杂问题简化。,成两个相对简单的过程如果假定土是线弹性体土,、图静水压力分布图中渗流是渗流那么土中实际有效应力水压。力的增量是以上两种情况的叠加第一种情况是纯流体力学问题第二种情况是典型的卸载,,。问题卸载引起土中应力和变形卸载引起的超静水压力随渗透过程而消散三、关于总应力法及总应力强度指标,,。在以下的讨论中为使问题简化我们均采用上面提到的第二个假设前提即不考虑水。在自重作用下的渗流,。虽然上述有效应力法从理论上来讲是较严格的但离实用却有很大的距离首先是超静,。水压力难以确定其次是有效应力强度指标较难获得一般地质报告不提供因此在工程。,中习惯用

7、总应力法所谓总应力法是指将土骨架应力和超静孔隙水压力综合在一起考虑而。将静水压力单独考虑,,如果在工程现场具体条件下假定在静水压力下不产生渗流且固结不排水强度指标。、。,,能够代表实际应力路径下的土体总应力强度指标用总应力法计算水土压力的式子如下·二’。·“。‘’‘’卜冬,。,,。·,即把静水压力看成是独立作用在挡墙上的若,不计渗流且。。。。·之·。一。·护二了瓦。。一之··夕雪侧瓦、。·式中气是用总应力强度指标计算得到的土压力系数而此其实并不是竖向有效,,。,应力而是竖向有效应力和超静水压力的合应力即通常意义上的