深基坑变形的基本理论研究.pdf

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1、·82·2014年第5期2014年10月SichuanBuildingMaterials第40卷总第181期DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2014.05.038深基坑变形的基本理论研究赵静茹(安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南232001)摘要:深基坑工程的设计包括变形和承载力两部分,三种类型,即无支撑的柔性挡土墙基坑、无支撑的刚性挡在施工中,为保证基坑本身的稳定且控制周围地层的位移,土墙基坑、有支撑的柔性挡土墙基坑。刚性挡土墙主要有需严格控制基坑变形。本文就基坑变形破坏的三种现象进重力式挡土墙、高压旋喷桩、钻孔灌注桩、深层水泥搅拌行总结,并揭示其内在

2、联系,从而详细分析了深基坑的变桩等。此类刚性挡土墙的变形破坏形式主要有以下几种:形机理。1)由于刚性挡土墙墙底的土体太软,即土体的抗剪强关键词:深基坑;变形破坏;变形机理度不足,或墙体入土深度不够等缘故,致使基底的土体凸中图分类号:TU433文献标志码:B起、墙体及附近土体发生整体滑移破坏,如图2(A)所示;文章编号:1672-4011(2014)05-0082-032)设计抗倾覆安全系数不够、基坑边堆载、重型施工机械行走、基坑周围打排土桩、挤土施工,会引起墙后土0前言压力增加,导致墙体倾覆,如图2(B)所示;当今社会,城市建筑越来越密集,由于地层的复杂性,3)土体强度较低或设计抗滑安全系数

3、不够的墙前被动深基坑工程极有可能会产生变形,从而严重影响基坑四周区易引起墙体整体刚性位移或变形,见图2-(C)所示;的构筑物、交通干道、市政设施及地下管线的正常使用。4)施工欠妥造成刚性挡土墙墙体的抗剪强度达不到设在基坑的施工过程中,由于卸载作用,开挖基坑侧部土体、计要求,或设计的挡土墙抗剪强度本身就不足,这种情况基坑底部的土体会出现隆起现象。同时,基坑开挖后,支会导致墙体剪切破坏,见图2-(D)所示。护体内外两侧产生的土压力差值会使支护结构产生向坑内侧的位移及挡土墙后的地面下沉,从而引起外侧土体发生移动,相邻建筑物和地下管线变形或开裂。因此,研究深基坑的变形机理就显得格外重要。1基坑变形的

4、破坏现象由于基坑的开挖方式和支护结构不同,基坑的变形破坏现象也不同。对基坑按刚度分类后,其破坏形式也不尽（A）（B）相同。但基坑的变形主要有三个部分,即坑底隆起、墙体变形、墙后地表沉降。由研究可知这三部分的变形是相互影响及关联的,且对环境影响最大的是墙后地表下沉。1．1刚性挡土墙变形破坏形式如图1所示,当基坑进行放坡开挖时,若放坡设计得太陡,或因为其他因素致使土体的抗剪强度降低,就会引发坑边土体产生滑坡。（C）（D）图2刚性挡土墙基坑开挖破坏形式图1放坡开挖基坑破坏形式根据挡土墙刚度的大小和有无支锚体系,基坑可分为（A）（B）作者简介:赵静茹(1989-),女,河北石家庄人,在读硕士研究生,

5、主图3无支撑柔性挡土墙基坑破坏形式要研究方向:结构工程。2014年第5期·83·第40卷总第181期SichuanBuildingMaterials2014年10月1．2柔性挡土墙破坏形式度较浅时,其变形与悬臂挡土墙一样,但当深度增加后,柔性挡土墙包括柱列式挡土墙、钢板桩墙、地下连续墙顶在支护的支撑作用下,墙顶位移基本保持不变,而墙墙等。当基坑的围护墙是没有支锚体系的柔性挡土墙时,体中部则向基坑内突出。基坑变形破坏的形式分为以下两类:以上墙体的变形主要是因为挡土墙内侧原有土压力被1)较小刚度的挡土墙会导致墙后地面产生较大的沉降卸去,因此墙体及坑底内侧承受了一部分或全部的被动土变形

6、,从而危及四周建筑物、地下管线等。如图3(A)所压力,导致土体由坑外向坑内移动。随着土压力的增大,示;挡土墙墙后土体的水平应力慢慢减小,剪应力慢慢增大,2)对于强度不足的挡土墙,当插入土质较好的土层或进而出现塑性区。一般情况下,产生地层位移的主要原因较深的土层时,墙体很容易在土压力作用下发生折断现象,是土体水平方向的应力释放,因此深度较大的基坑,其侧如图3(B)所示。壁必须加以支护保护。悬臂式柔性挡土墙基坑的变形和有支撑柔性挡土墙基1．4．2挡土墙的竖向位移坑的变形并不相同,如图4所示。挡土墙竖向位移的危害性比侧向变形的危害小,但如果被忽视,也会对挡土墙自身的稳定、地表沉降、基坑稳定有较大的

7、危害。因为基坑开挖会释放土体自重应力,挡土墙在土体回弹变形时会有所上移,当采用地下连续墙或灌注排桩作为围护结构时,如果施工过程不严密谨慎,那么挡土墙可能会下沉,整个工程就会失败。1．5支护结构周围地表沉降基坑开挖对环境的主要危害之一是引起墙后一定范围内地表和地层的沉降。据此,地表沉降最重要的部分就是有效地估算沉降分布的范围和最大值。目前国内外很多学者通过模型实验、实测资料或有限元分析等方法对由基坑图4悬臂支护