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1、基坑工程的失效模式及稳定性验算地下连续墙大的垮塌马路开裂土钉墙的垮塌基坑工程的失效模式1.整体失稳 2.围护结构倾覆失稳 3.围护结构滑移失稳 4.围护结构底部地基承载力失稳 5.“踢脚”失稳 6.坑底隆起 7.止水帷幕功能失效和坑底渗透变形破坏8.坑底被承压水顶破 9.围护结构的结构性破坏10.支、锚体系失稳破坏整体失稳n n 整体失稳是指在土体中形成了滑动面，围护结构连同基坑外侧及坑底的土体一起丧失稳定性，一般的失稳形态是围护结构的上部向坑外倾倒，围护结构的底部向坑内移动，坑底土体隆起，坑外地面下陷。内部稳定性验算内部稳定性验算内部稳定分析验算内部稳定分析采用条分法，计算公式为：围护结构倾
2、覆失稳n n围护结构的倾覆失稳主要发生在重力式结构或围护结构的倾覆失稳主要发生在重力式结构或悬臂式围护结构，重力式结构在坑外主动土压悬臂式围护结构，重力式结构在坑外主动土压力的作用下，围护结构绕其下部的某点转动，力的作用下，围护结构绕其下部的某点转动，围护结构的顶部向坑内倾倒围护结构的顶部向坑内倾倒。抵抗倾覆失稳的。抵抗倾覆失稳的力矩主要由围护结构自身的重力形成，坑底的力矩主要由围护结构自身的重力形成，坑底的被动抗力也是构成抵抗力矩的因素。关于转动被动抗力也是构成抵抗力矩的因素。关于转动中心的位置有不同的看法，传统的方法是将中心的位置有不同的看法，传统的方法是将转转动中心放在围护结构的前趾动中
3、心放在围护结构的前趾，但也有认为绕前，但也有认为绕前趾上面或下面的某一点转动比较合理，特别的趾上面或下面的某一点转动比较合理，特别的软土地区由于基底土比较软弱，在力矩作用下软土地区由于基底土比较软弱，在力矩作用下前趾有下沉的可能前趾有下沉的可能。围护结构滑移失稳n n 围护结构的滑移失稳亦主要发生在重力式结构中，在坑外主动土压力的作用下，围护结构向坑内平移。抵抗滑移的阻力主要由围护体底面的摩阻力以及内侧的被动土压力构成。当坑底土软弱或围护结构底部的地基土软化时，墙体发生滑移失稳。重力式围护结构主动土压力Ea被动抗力Ep基底摩阻力H重力G基底摩擦系数表基底岩土类别 基底岩土类别 摩擦系数 摩擦系
4、数 粘性土 粘性土可 可 塑 塑0.25 0.30 0.25 0.30硬 硬 塑 塑0.30 0.40 0.30 0.40坚 坚 硬 硬0.35 0.45 0.35 0.45 粉土 粉土(S S t t 0.5 0.5)0.30 0.40 0.30 0.40砂 砂 土 土0.40 0.50 0.40 0.50碎 碎 石 石 土 土0.40 0.60 0.40 0.60软质岩石 软质岩石0.40 0.60 0.40 0.60表面粗糙的坚硬岩石 表面粗糙的坚硬岩石0.65 0.75 0.65 0.75外部稳定分析验算 以土钉原位加固土体，当土钉达到一定密度时所以土钉原位加固土体，当土钉达到一定密度
5、时所形成的复合体就会出现类似锚定板群锚现象中的破裂形成的复合体就会出现类似锚定板群锚现象中的破裂面后移现象，在土钉加固范围内形成一个面后移现象，在土钉加固范围内形成一个“土墙土墙”，在内部自身稳定得到保证的情况下，它的作用类似重在内部自身稳定得到保证的情况下，它的作用类似重力式挡墙，因此，可用重力式挡墙的稳定性分析方法力式挡墙，因此，可用重力式挡墙的稳定性分析方法对土钉墙进行分析。对土钉墙进行分析。围护结构底部地基承载力失稳n n 重力式围护结构的底面压力过大，地基承载力不足引起的失稳。由于在围护结构的外侧还作用着土压力，因此其合力是倾斜的。在倾斜荷载作用下，地基土发生向坑内的挤出，围护结构产
6、生不均匀的沉降，可能导致部分围护结构的开裂损坏。“踢脚”失稳 n n 在单支撑的基坑中，可能发生挠支撑点转动，围护结构上部向坑外倾倒，围护结构的下部向上翻的失稳模式，故形象地称为“踢脚”失稳。在多支撑的围护结构中一般不会产生踢脚失稳，除非其它支撑都已失效，只有一道支撑起作用的情况。坑底隆起n n 坑底隆起是指坑底土体产生向上的塑性变形。基坑开挖以后，坑底向上位移的原因有两种，一是卸载引起的回弹，其数值较小；另一种是在开挖引起的压力差作用下土体中产生的塑性变形，这种变形如果数量较大，表示土体中的塑流已经比较严重，如果围护结构和内支撑能形成整体性好的体系，则塑流仅引起坑外地面下沉，影响环境安全；如
7、果是自立式结构或节点强度差的支撑体系，隆起可能是整体失稳的前兆；如果稳定性不能得到有效的控制，就会发生整体性失稳。因地下水引起的基坑内事故承压水水头墙缝渗漏涌砂砂质土层（滞水层）粘质土层（加压层）承压含水层集水坑漏砂桩周管涌 钻探孔管涌近墙处流砂止水帷幕功能失效和坑底渗透变形破坏n n 止水帷幕丧失挡水功能，产生止水帷幕丧失挡水功能，产生渗漏、涌水、流渗漏、涌水、流土或流砂土或流砂。由于水土流失使基坑外地面下沉、。由于水土流失使基坑外地面下沉、塌陷，导致邻近建筑物的开裂和损坏。引起围塌陷，导致邻近建筑物的开裂和损坏。引起围护结构止水帷幕功能失效的主要原因是施工因护结构止水帷幕功能失效的主要原因
8、是施工因素，其次是设计因素和材料的因素。由于施工素，其次是设计因素和材料的因素。由于施工质量低劣，质量低劣，止水帷幕有空洞或裂缝止水帷幕有空洞或裂缝，成为漏水，成为漏水的通道是最普遍的现象；的通道是最普遍的现象；止水帷幕设计过短止水帷幕设计过短，没有全部切断透水层也是漏水的可能原因。没有全部切断透水层也是漏水的可能原因。n n 由于止水帷幕失效产生过大的水力坡降引起坑底渗透变形破坏。坑内采用排水或降水措施后，造成了坑内外的水头差，地下水在水头差的作用下向坑内渗流，在渗流出口处土的细颗粒被带出，或土颗粒处于悬浮状态涌出。这种由渗透引起的破坏因破坏机理不同而有不同的名称，如管涌、流砂或流土。如不及时制止，由渗透变形引起的坑外土体的位移和陷落是严重的。n n 要防止渗透破坏，则要求：要防止渗透破坏，则要求：Kj Kj（3-54 3-54）式中 式中 土有效重度；土有效重度；j j 渗流力（动水压力）；渗流力（动水压力）；K K 安全系数，视挡土结 安全系数，视挡土结构的性质和土质而定，一般 构的性质和土质而定，一般取 取1.52.0 1.52.0。n n 试验和事故都表明，渗流往 试验和事故都表明，渗流往往首先发生在离坑壁大约为 往首先发生在离坑壁大约为桩入土深度一半（桩入土深度一半（t t/2/2）的范）的范围内，如图 围内，如图3-75 3-75所示。所示。