开挖过程对基坑稳定性的影响

1 绪论

1.1 问题的提出

伴随着我国改革开发以来经济的高速发展，城镇化也加快了脚步，众多的人口涌入城镇，低层建筑以其容量小、地上地下空间没有充分利用而无法满足人们日益增长的需求；一般的路面公共交通因其破坏坏境、噪声和振动的影响而很难让人接受。为解决城镇化带来的住房难、交通难等问题，建筑业也发生了巨大变革，城市高层建筑不断涌现，而且向着更高、更复杂的趋势发展；对于交通发展高效地下有轨公共交通，形成四通八达的地下交通网已成为出现在各大城市的规划蓝图上[1]。无论是高层建筑还是地下交通系统都涉及到一个重要的问题，那就是基坑。大大小小由于基坑失稳造成的事故出现在各大新闻媒体上，轻则财产损失，重则人身伤害，一起起建筑事故敲响了警钟，给了我们警示，让我们不得不重视起基坑基坑稳定性对建筑的影响。

在基坑开挖中，影响其安全的因数众多。内因有土壤类别、土湿化程度、支护施工、开挖速率等，外因有气候、临近建筑、坡度、坑壁形式、地表水等[18]，其中开挖速率可操作性较大，合理的开挖速率可以保证基坑的稳定性，同时充分发挥人、材、机等作用。所以研究开挖速率对基坑稳定性的意义重大。

1.2 基坑稳定性研究现状

1.2.1 国外基坑稳定性研究现状

（1)起步阶段

起步阶段，滑坡研究开始于20世纪20年代的瑞典，瑞典人彼得森最早提出了条分法。但之后的20年左右的时间里世界各国对滑坡的研究也只是零星的和片段的。大多数国家都是由单独的研究人员进行小规模的滑坡研究，只有瑞典、挪威、前苏联是由国立土工研究所进行滑坡研究，并发表过一些著作和论文，其中瑞典人取得的成果最大。原苏联曾于1934年和1946年召开过两次全国性的滑坡会议。瑞典条分法同时考虑了粘聚力和摩擦力，缺点是原理粗浅而且它的基本假定脱离了实际情况是一个肤浅的理论，还有待进一步完善。

（2）初步发展阶段

初步发展阶段(20世纪50年代)，人们开始考虑岩体的结构面和材料特性，并且随着理论的研究，出现了极限平衡论和弹塑性理论，这些新角度新方法的出现显然推动了基坑稳定性研究的进步。接着索柯夫斯基在1954的时候提出了松散介质极限平

衡原理，但是这种方法存在着一些缺陷，会发现计算的结果与实际不符，其原因是没有考虑到岩体的力学状态和结构面，后来其他人在他的基础上完善了他的理论并提出一种基坑稳定性的方法，完善了这个时期基坑稳定性分析的发展。

（3）深入发展阶段

深入发展阶段(20世纪60年代)，这个阶段比较清晰明朗，人们对稳定性分析的角度主要是两个方面。一是考虑岩体中的结构面，以极限平衡理论为基础，运用图解法和计算分析法求出安全系数来判断其稳定性。

1.2.2 国内基坑稳定性研究现状

由于长时间的封建社会以及战争，新中国解放以前在基坑稳定性分析这方面几乎没有什么研究，要远远地落后于欧美等国。但中国那些可敬的研究人员们奋发图强使新中国成立以后基坑稳定性分析取得了很大的进步。总的来说，可分为以下四个阶段：

(1)起步阶段

起步阶段（20世纪50年代），主要以地质灾害为着眼点，通过工程地质类比法与极限平衡法等定性的分析方法，初步实现一些基本的基坑稳定性分析和防护设计。

(2)进步阶段

进步阶段（20世纪60年代）当时使用的主要方法是实体比例投影法，既通过赤平极射投影，来实现对基坑岩体的结构类型的划分，同时提出了岩体结构与控制的观点，用该方法对块体的破坏进行计算更快捷准确，并开展了许多大型的野外岩体力学实验为进一步基坑稳定性研究打下了基础。

(3)进一步发展阶段

进一步发展阶段(20世纪70年代)，这个阶段已经开始了研究基坑的变形破坏机理工作。并开始运用弹塑性力学极限平衡理论等方法来分析和评价基坑的稳定性。潘家铮提出了滑坡极限分析的极大值原理和极小值原理两条基本原理进一步扩充了关于

基坑稳定性研究的理论知识。随着科技的不断进步，理论知识和硬实力的提高也使得有限单元法、边界元法、离散元法等更前沿的方法进入评价基坑的稳定性、分析基坑变形破坏的条件的这个领域中。

(4)逐渐成熟阶段

逐渐成熟阶段（20世纪80年代），人们开始从整体上认识基坑稳定性的发展趋势以及基坑的变形破坏机理。诸如块体理论、DDA法、灰色理论、模糊数学、数据库与专家系统、计算机仿真技术、损伤断裂力学理论、神经网络模型和遗传算法等一些新

理论、新技术、新方法开始出现并被运用到基坑稳定性研究，这些方法的出现为预测基坑的稳定性开创了更为广阔的前景[2-4,16-17]。

1.3 选题的意义

基坑工程是土力学基础工程中一个古老的传统课程同时又是一个综合性的岩土

工程问题，它几乎涉及到岩土力学与工程的各个方面：包括土力学、工程地质学、水文地质学、结构力学以及监理、监测、施工方法等多个领域[5-6]。

基坑越挖越深带来一个突出问题,即基坑的设计和施工已成为地下工程领域的热点。如何设计合理的深基坑支护和施工方案，做到既经济合理又安全可靠是岩土工程界的重要研究课题之一。基坑工程是整个建筑物建造过程中的关键的一步，而已造价也占了总造价的将近三分之一。可以说基坑施工的成败关系到整个工程的成败。基坑综合防护设计日益引起社会的重视。基坑设计不仅仅需要因地制宜地选择实用、合理、经济、美观的工程措施，确保人民的生命安全和财产，同时达到与周围环境的相对协调与平衡，以及美化社会的效果。

不同的开挖速率影响着基坑的稳定性，因此，找出合适的开挖速率可以消除安全隐患，对于保证工程的顺利进行，减少工程投资，保护人民群众的生命财产安全都有着重要的意义。

2 研究方法

2.1 基本思路

针对现实中的基坑稳定性问题，在研究思路与方法上以FLAC3D软件模拟实验和计算为主，最后实验数据分析或实测数据与计算结果进行对比。并结合相关的图例进行说明，最后对设计成果加以检验的方法。

2.2 FLAC程序简介

FLAC是快速拉格朗日差分分析（Flac Lagranglan Analysis of Continua）的简写，渊源于流体动力学，最早由Willkins用于固体力学领域。FLAC3D程序自美国ITASCA 咨询集团公司推出后，已成为目前岩土力学计算中的重要数值方法之一。该程序是FLAC二维计算程序在三维空间的扩展，用于模拟三维土体、岩体或其他材料体力学特性，尤其是达到屈服极限时的塑性流变特性，广泛应用于边坡稳定性评价、支护设计及评价、地下洞室、施工设计（开挖、填筑等）、河谷演化进程再现、拱坝稳定分

析、隧道工程、矿山工程等多个领域[7-9]。

2.3 FLAC3D的特点

FLAC3D包含11种材料本构模型、5种计算模式、多种边界条件、多种结构形式：

1. 11种材料本构模型：

(1) 空单元模型

(2) 三种弹性模型：各向同性、正交各向异性和横向各向同性

(3) 七种塑性模型：Drucker_Prager模型、摩尔—库仑模型、应变硬化/软化模型、多节理模型、双线性应变硬化/软化多节理模型、D-Y模型、修正的剑桥模型

2. 5种计算模式:

静力模式、动力模式、蠕变模式、渗流模式、温度模式。

3. 多种边界条件

边界方位可以随意变化边界条件可以是速度边界、应力边界，单元内部可以给定初始应力，节点可以给定初始位移、速度等，还可以给定地下水位以计算有效应力、所有给定量都可以具有空间梯度分布。

4. 多种结构形式

(1)对于通常的岩体、土体或其他实体，用八节点六面体单元模拟。

(2)FLAC3D的网格中可以有分界面，这种分界面将计算网格分割为若干部分，分界面两边的网格可以分离，也可以发生滑动，因此，分界面以模拟节理、断层或虚拟的物理边界。

(3)FLAC3D包含有四种结构单元：梁单元、锚单元、桩单元、壳单元，可用来模拟岩土工程中的人工结构，如支护、衬砌、锚索、岩栓、土工织物、摩擦桩和板桩等。

2.4 FLAC3D的基本原理

拉格朗日法是一种利用拖带坐标系分析大变形问题的数值方法，并采用差分格式按时步积分求解，随着构形的不断变化，不断更新坐标，允许介质有较大的变形模型经过网格划分，物理网格映射成数学网格，数学网格上的某个结点就与物理网格上相应的结点坐标相对应。对于某一个结点而言，在每一时刻它受到来自其周围区域的合力的影响。如果合力不等于零，结点就具有了失稳力，就要产生运动。假定结点上集中有临接该结点的质量，于是在失稳力的作用下，根据牛顿定律，结点就要产生加速

度，进而可以在一个时步中求得速度和位移的增量。对于每一个区域而言，可以根据其周围结点的运动速度求得它的应变率，然后根据材料的本构关系求得应力的增量。由应力增量求出t和t

t?

+时的加速度。

+时刻各个结点的不平衡力和各个结点在t

t?

对加速度进行积分，即可得结点的新的位移值，由此可以求得各结点新的坐标值。同时，由于物体的变形，单元要发生局部的平均整旋或整旋，只要计算相应的应力改正值，最后通过应力叠加就可得到新的应力值。到此计算为一个循环，然后按时进行下一轮的计算，如此一直进行到问题收敛。FLAC3D以最大不平衡力来刻划FLAC计算的收敛过程。如果单元的最大不平衡力随着时步增加而逐渐趋于极小值，则计算是稳定的；否则计算就是不稳定的。

图2.4（1）

2.5 FLAC3D处理问题的步骤

FLAC3D软件处理问题的步骤：（1）建立模型，产生网格，确定材料性质、边界条件和初始条件；（2）运行程序，建立原始平衡；（3）根据实际工况改变模型的相关条件，比如进行开挖或者改变其他边界条件，重新运行程序达到新的平衡或出现某种形式的变形与破环；（4）根据研究问题的要求，对运行结果进行评价。

图2.5（1）

3 基坑稳定性FLAC3D分析

3.1 基坑开挖FLAC3D分析理论

3.1.1 基坑开挖模拟的方法

在城市地区进行深基坑工程开挖，初始应力场为重力场，使用有限差分法进行模拟时，一般使用空单元法。空单元法的开挖效果是通过被挖单元的“空单元化”，即将要挖掉单元的刚度矩阵乘以一个很小的比例因子，使其刚度贡献变得很小可忽略不

计，同时使其质量、荷载等效果的值也设为零来实现的，故称为空单元法。在重力作

用下，运用空单元法模拟开挖过程时，所求的应力场为该步开挖后的土体实际应力场，所求得的实际位移场需减去初始应力场才为该步开挖后的土体实际位移场。在

FLAC3D中，开挖时通过NULL单元实现的。NULL单元是用力模拟从模型中挖去的那部分单元[10]。

3.1.2土体模拟

FLAC3D中内嵌了11种主要本构模型，本文使用空模型模拟土方开挖过程，使用摩尔-库仑模型模拟土体，这里对这两种模型作简单介绍。空模型代表从岩体或土体模型中移去或开挖的部分，空模型内部的应力将被自动变为零，在这些区域中也没有重力作用；摩尔-库仑模型通常用于描述土体和岩石的剪切破坏，模型的破坏包络线和剪切屈服函数以及拉屈服函数相对应。

3.2 模型计算分析

3.2.1 生成网格

FLAC3D的网格生成器不但定义网格中单元体的数量，而且还定义网格的形状以与实际问题的几何体相匹配。既可以生成简单的、规则的网格，还可以变形成任意的、复杂的三维几何网格。是由GENERATE通过关键字来完成网格生成的。本文模型尺寸为60m×40m×2m(长×高×宽)，开挖尺寸为20m×12m×2m(长×高×宽)。

3.2.2 定义本构模型，赋予材料参数值

如上文所述，使用空模型模拟土方开挖过程，使用摩尔-库仑模型模拟土体。在FLAC3D中需要的材料参数有两组，一组为弹性变形参数，另一组为强度参数。不同的模型需要定义不同的材料参数值，因为本文采用摩尔-库仑模型，摩尔-库仑模型需

要定义材料参数及数值,具体运行代码如下：

;选取土体本构模型

model mohr

;设定土体属性

prop bulk=1.667e7,shear=5.56e6,cohesion=5e6,friction=26.0 range z=38.3,40.0

;土层1

Prop bulk=3.367e8,shear=1.554e7,cohesion=4.46e7,friction=19.2 range z=35.15,38.3 ;土层2

prop bulk=1.6e7,shear=1.92e7 cohesion=8.5e6,friction=32.4 range z=28.8,35.15

;土层3

prop bulk=3.179e7,shear=1.467e7 cohesion=2.67e7,friction=11.2 range z=10.875,28.8 ;土层4

prop bulk=2.45e7,shear=2.15e7 cohesion=1.2e6,friction=30 range z=0,10.875

;土层5

group 1 range z 38.3 40

group 2 range z 35.15 38.3

group 3 range z 28.8 35.15

group 4 range z 10.875 28.8

group 5 range z 0 10.875

;土体天然密度

initial density=1990 range z=38.3,40.0

initial density=1990 range z=35.15,38.3

initial density=2200 range z=28.8,35.15

initial density=2050 range z=10.875,28.8

initial density=2600 range z=0,10.875

3.2.3 边界条件和初始条件

边界分为两类：真实边界和人为边界。真实边界存在于模型中的真实物理对象；人为边界是不真实存在的，但为了封闭单元体不得不假定。

本样例在土体外部不施加任何力，仅仅是土体的重力为此需要设置模拟条件，即重力加速度；为了开挖沟渠，还需要初始化模型中土体的密度。

本模拟运用直角坐标系。在水平面上，x方向为东西方向，y方向为南北方向，并且规定向东为正，向上为正。边界条件的设置采用模型周边施加法向约束，模型表面自由。在建模过程中的边界条件和初始条件运行代码如下：

;施加重力

set gravity 0 0 -9.81

;设定应变边界条件

fix z range z=0.1,0.1

fix z range z=39.9,40.1

fix x range x=0.1,0.1

fix x range x=59.9,60.1

fix y range y=0.1,0.1

fix y range y=1.9,2.1

3.3 开挖方案

针对现实生活中基坑稳定性问题，本次意在探讨不同的开挖速率对基坑稳定性的影响，设计了三种速率进行模拟开挖。本次建立的模型大小为60m×40m×2m(长×高×宽)，设计模拟开挖深度为12m。

表3.3（1）

三种方案分别应用FISH函数编写开挖程序基于基坑模拟进行虚拟开挖，且记录关键点的位移，应力等反映变形情况的量。在虚拟开挖过程中，记录了相关变量，即用基坑底部中心线上的竖向位移，来反映基底的隆起；在基坑高度上的点的位移，来反映基坑侧壁的变形。

图3.3（1）

3.4 计算结果分析

3.4.1 基坑位移分析（仅以工况一为例）

(1)竖向位移

表3.4（1）

图3.4（1）

明挖法施工，基坑开挖对基坑地下部土层影响很大，根据计算结果，当施工开挖至坑底时，原来位于坑底的土层，由于上部的荷载卸去导致坑底土体受力不平衡，基坑底部会发生向上的隆起。由上图可知当开挖深度在6m之内时，坑底竖向位移较小，其中两侧位移值较小，两侧均在20mm之下，最小值为4mm,中间最大值在40mm之下，最大值为34mm；当开挖深度在6m以上时，坑底位移值较大，其中两侧位移值较小，最小为7mm，中间最大值为97mm。

图3.4（2）开挖2米的竖向位移

图3.4（3）开挖4米的竖向位移

图3.4（4）开挖6米的竖向位移

图3.4（5）开挖8米的竖向位移

图3.4（6）开挖10米的竖向位移

图3.4（7）开挖12米的竖向位移

(2)水平位移

表3.4（2）工况1下监测点水平位移

图3.4（8）工况1下分层开挖监测点水平位移

图3.4（9）开挖2米的水平位移

图3.4（10）开挖4米的水平位移

图3.4（11）开挖6米的水平位移

图3.4（12）开挖8米的水平位移

图3.4（13）开挖10米的水平位移

图3.4（14）开挖12米的水平位移

由于土体被挖去，加上坑底土体隆起，必然会造成基坑周围土体的位移，即水平位移，由图可知，就考虑分层开挖中的单一情况，监测点的水平位移上部位移大于下部位移，例如开挖到12m时，上部位移值最大，其值为13mm，底部位移值最小，其值为4mm；从其中一个监测点考虑，大体的趋势是随着开挖深度的增加，位移值也增加，例如监测点1，开挖深度为2m时，其水平位移值最小为2mm,开挖深度达到12m 时，其水平位移值最大为14mm。

3.4.2 基坑应力分析

图3.4（15）开挖2米的竖向应力

图3.4（16）开挖4米的竖向应力

图3.4（17）开挖6米的竖向应力

边坡稳定性研究分析

边坡稳定性分析

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浅谈土坡稳定性分析方法 摘要：土坝、路堤、河岸、挖坡以及山坡有可能因稳定性问题而产生滑坡。大片土体从上面滑下堆积于坡脚前。滑动也可能影响到深层，上部土体大幅度下滑而坡脚向上隆起，向外挤出，整个滑动体呈转动状。滑坡将危及到滑坡体及其附近人的生命和财产的安全。目前，边坡失稳的防治仍然是一项很艰巨的任务，对边坡的稳定性分析及处治技术进行深入研究具有重要的意义。本文通过对土坡失稳原因分析，对目前常用的边坡稳定分析方法进行总结，以供学习和参考。 关键字：土坡；稳定性；方法 0 前言 边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或岩体，由于坡表面倾斜，在坡体本身重力及其他外力作用下，整个坡体有从高处向低处滑动的趋势，同时，由于坡体土（岩）自身具有一定的强度和人为的工程措施，它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。一般来说，如果边坡土（岩）体内部某一个面上的滑动力超过了土（岩）体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵抗力，则认为边坡是稳定的。土坡就是具有倾斜坡面的土体。土坡有天然土坡，也有人工土坡。天然土坡是由于地质作用自然形成的土坡，如山坡、江河的岸坡等；人工土坡是经过人工挖、填的土工建筑物，如基坑、渠道、土坝、路堤等的边坡。本文主要介绍目前常用的土坡稳定分析方法，学习要点也是与土的抗剪强度有关的问题。 1 土坡失稳原因分析 土坡的失稳受内部和外部因素制约，当超过土体平衡条件时，土坡便发生失稳现象。 产生滑动的内部因素主要有：（1）斜坡的土质：各种土质的抗剪强度、抗水能力是不一样的，如钙质或石膏质胶结的土、湿陷性黄土等，遇水后软化，使原来的强度降低很多。（2）斜坡的土层结构：如在斜坡上堆有较厚的土层，特别是当下伏土层(或岩层)不透水时，容易在交界上发生滑动。（3）斜坡的外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下缓的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，当土坡不高时尚可直立，但随时间和气候的变化，也会逐渐塌落。

基坑降水计算

6.3 基坑降水方案设计 6.3.1 降水井型 选6型喷射井点：外管直径为200mm ，采用环形布置方案。 6.3.2 井点埋深 埋置深度须保证使地下水降到基坑底面以下，本工程案例取降到基坑面以下 1.0m 处。埋置深度可由下式确定： ()01x L H h h l i r h =++?+?++ （6.2） 式中： L —— 井点管的埋置深度()m ； H —— 基坑开挖深度()m ；这里12H m = h —— 井点管露出地面高度()m ，这里可取一般值 0.2m ； h ?—— 降水后地下水位至基坑底面的安全距离()m ，本次可取1.0m ； x i —— 降水漏斗曲线水力坡度，本次为环状，取0.1； 1h —— 井点管至基坑边线距离()m ，本次取1.0m ； 0r —— 基坑中心至基坑边线的距离()m ，本次工程案例去最近值宽边的一半，即40m ； l —— 滤管长度()m ，本次取1.0m 。 故带入公式可得埋置深度L 为： ()01120.2 1.00.1(1.040) 1.018.3x L H h h l m r i h =++?+?++=+++?++= 6.3.3 环形井点引用半径 采用“大井法”，参考规范，将矩形（本案例长宽比为2.5，小于10）基坑折算成半径为x 0的理想大圆井，按“大井法”计算涌水量，故本次基坑的引用半径： 4 0b a x +? =η （6.3） 式中：

,a b —— 基坑的长度和宽度()m ，200,80a m b m == η —— 系数，可参照下表格选取： 表6.1 系数η表 800.40200 b a == ，则 1.16η= 故带入公式可得本次基坑的引用半径0x 为： 020080 1.1681.244 a b m x η++=? =?= 6.3.4 井点抽水影响半径 由下列公式可求得抽水影响半径： m kt R H x w 220 + = （6.4） 式中： t —— 时间，自抽水时间算起(2-5昼夜) ()d ，本案例取5d ； k —— 土的渗透系数 (/)m d ，这里取平均值 2.7/k m d =； w H —— 含水层厚度()m ,本次取承压含水层厚度含水 层厚度④，⑤土层厚度的总和，即为 5.2611.2w H m =+=， m —— 土的给水度，按表 3.2确定，本次取圆砾

基坑稳定分析

基坑稳定分析 对有支护的基坑进行土体稳定分析，是基坑工程设计的重要环节之一。基坑稳定分析的目的是为了确定基坑侧壁支护结构在给定条件下的合理嵌固深度，或验算拟定支护结构设计的稳定性。基坑稳定分析参见《建筑基坑支护规范》（JGJ—2012）的规定。 目前，基坑稳定分析主要包括下面几个方面： 1、整体稳定性分析采用圆弧滑动法验算支护结构和地基的 整体抗滑动稳定性时，应注意支护结构一般有内支撑或外锚拉结构 且墙面垂直的特点，不同于边坡稳定性验算的圆弧滑动。有支护的 滑动面的圆心一般靠近基坑内侧附近，应通过试算确定最危险的滑 动面和最小安全系数。 2、支护结构踢脚稳定性分析验算最下道支撑以下的主、被 动土压力区的压力绕最下道支撑梁点的转动力矩是否平衡。在基坑 内墙前极限被动土压力计算中，考虑墙体与坑内土体间的摩擦角的 影响，同时也考虑到地基土的黏聚力。 3、基坑底部土体的抗隆起稳定性分析基坑底部土体的抗隆 起稳定性分析具有保证基坑稳定和控制基坑变形的重要意义。对适 用不同地质条件的现有不同抗隆起稳定性计算公式，应按工程经验 规定保证基坑稳定的最低安全系数。 4、基坑的渗流稳定性分析在饱和软粘土中开挖基坑，都需 要进行支护，支护结构通常采用排桩、地下连续墙、搅拌桩或有止 水措施的冲孔灌注桩等。由于地下室水位很高，因此很容易造成基 坑底部的渗流破坏，所以设计支护结构嵌固深度时，必须考虑抵抗 渗流破坏的能力，具有足够的渗流稳定安全度。 5、基坑底土突涌的基坑稳定性分析如果在基底下的不透水 层较薄，而且在不透水层下面具有较大水压的滞水层或承压水层时，当上覆土重不足以抵挡下部的水压时，基底就会隆起破坏，墙体就 会失稳，所以在设计、施工前必须要查明地层情况以及滞水层和承 压水层水头的情况。 新建秦淮湾小区项目部张德奎

基坑开挖计算公式

（一）基坑土方量计算 基坑土方量的计算，可近似地按拟柱体体积公式计算（图1—8）。 图1—8基坑土方量计算图1—9基坑土方量计算 V=H*(A'+4A+A'')/6 H ——基坑深度（m）。 A1、A2——基坑上下两底面积（m2）。 A0 ——基坑中截面面积（m2）。 二、计算平整场地土方工程量 ①四棱柱法 A、方格四个角点全部为挖或填方时（图1—16），其挖方或填方体积为： 式中：h1、h2、h3、h4、——方格四个角点挖或填的施工高度，以绝对值带入（m）； a ——方格边长(m)。 图1—16 角点全填或全挖；图1—17角点二填或二挖；图1—18角点一填三挖 B、方格四个角点中，部分是挖方，部分是填方时（图1—17），其挖方或填方体积分别为： C、方格三个角点为挖方，另一个角点为填方时（图1—18）， 其填方体积为： 其挖方体积为： ②三棱柱法 计算时先把方格网顺地形等高线将各个方格划分成三角形（图1—19） 图1—19 按地形方格划分成三角形 每个三角形的三个角点的填挖施工高度，用h1、h2、h3表示。 A、当三角形三个角 点全部为挖或填时（图1—20a）， 其挖填方体积为： 式中：a——方格边长（m）； h1、h2、h3——三角形各角点的施工 高度，用绝对值（m）代入。

图1—20（a）三角棱柱体的体积计算(全挖或全填) B、三角形三个角点有挖有填时 零线将三角形分成两部分，一个是底面为三角形的锥体，一个是底面为四边形的楔体（图1—20b， 图1—20（b）三角棱柱体的体积计算(锥体部分为填方) 其锥体部分的体积为： h1、h2、h3——三角形各角点的施工高度，取绝对值（m），h3指的是锥体顶点的施工高度。 注意：四方棱柱体的计算公式是根据平均中断面的近似公式推导而得的，当方格中地形不平时，误差较大，但计算简单，宜于手工计算。三角棱柱体的计算公式是根据立体几何体积计算公式推导出来的，当三角形顺着等高线进行划分时，精确度较高，但计算繁杂，适宜用计算机计算。 ③断面法 在地形起伏变化较大的地区，或挖填深度较大，断面又不规则的地区，采用断面法比较方便。 方法：沿场地取若干个相互平行的断面（可利用地形图定出或实地测量定出），将所取的每个断面（包括边坡断面），划分为若干个三角形和梯形，如图1—21，则面积： 图1—21 断面法 断面面积求出后，即可计算土方体积，设各断面面积分别为： F1、F2、……Fn相邻两断面间的距离依次为：L1、L2、L 3……Ln，则所求土方体积为： （5）边坡土方量计算 图1—22是场地边坡的平面示意图，从图中可以看出，边坡的土方量可以划分为两种近似的几何形体进行计算，一种为三角形棱锥体（如图中①②③……）另一种为三角棱柱体（如图中的④） A、三角形棱锥体边坡体积 图1-22中①其体积为 式中：L1——边坡①的长度（m）； F1——边坡①的端面积（m2）； h2——角点的挖土高度； m——边坡的坡度系数。 B、三角棱柱体边坡体积 如图中④其体积为 当两端横断面面积相差很大的情况下： L——边坡④的长度（m）； F3、F5、F0——边坡④的两端及中部横短面面积

基坑支护对周边建筑物的影响及应采取的措施

基坑支护对周边建筑物的影响及应采取的措施 发表时间：2018-12-18T15:08:52.590Z 来源：《基层建设》2018年第33期作者：张晨涛 [导读] 摘要：最近几年，经济社会的不断发展，建筑行业的发展速度也在不断加快，与此同时有很多的时候技术诞生，促进了建筑行业的发展。 浙江工力建设有限公司浙江杭州 311100 摘要：最近几年，经济社会的不断发展，建筑行业的发展速度也在不断加快，与此同时有很多的时候技术诞生，促进了建筑行业的发展。修建水利、建筑、地铁工程等均需要先进行基坑开挖，而在开挖过程中是否需要进行支护或者采取何种支护方式，与基坑周围的环境、主体建筑物的规模、地下水文状况，施工设备、建筑物基础埋深等因素有关，非单一因素决定的。所以选择合适的基坑施工技术以及进行施工质量控制至关重要。文章主要讨论了建筑基坑支护的施工技术和保证其施工质量的措施。 关键词：基坑支护；保护建筑物；措施 引言 1、基坑周边建筑物环境及支护设计模式 在本基坑工程的某些特定阶段上，例如某一侧的中间阶段，两停车场的连接之处等等均需维持在一定的合理范围内，在这些工程中，相关人员应采取部分措施对特定阶段做支撑防护以免工程出现其他事故，且对于后期的锚索操作提供一定程度地便利，在该工程的附近，必定伴随着多栋高层建筑物方可体现该工程的有效性，为保持基坑始终保持该形态，施工人员应采取内支撑的方法对基坑的变形现象造成一定程度的阻碍，从而进一步提升附近建筑物及人员的安全系数，在需保留建筑的施工阶段，施工人员应相应的采取桩锚防护的手法进行操作，只有根据情况做具体分析，方可将该工程的质量提升至较高的层次，为提高整体工程水平做出较大的贡献。对于基坑的挖掘数据及各项参数的确定，应从周围建筑物的具体环境作为出发点进行考虑，在施行基坑支护时严格按照国家一级标准进行相关操作，从根源上确保整体工程的品质；在选择支护方式时，应从周边环境的条件及施工现场的地表情况两方面进行考虑，该工程施工过程中通常采取将桩锚技术与桩撑技术相结合的方法进行操作。根据情况不同，将基坑工程有序地分成几个版块，由于停车场附近通常处于人流量较密集的区域，因此施工人员在操作时，则更应加倍小心，在操作前，施工现场随处分布着透水性能较强的砂层或是砾砂层，对于基坑挖掘工程的前进造成一定的消极影响，尤其是上层结构——杂填土结构中的地下水或是各砂质层中的水，假若该过程未处理妥当，则会大幅度增加基坑变形发生的频率，因此为有效避免该现象，基坑支护工程变得尤为重要，资深的操作人员往往会采用各类手段形成较为严密的止水帷幕，过程中的水泥搅拌操作通常根据具体情况做具体分析，多数为单排或者双排。 2、建筑工程中基坑支护施工技术的特点分析 2.1基坑大深度化 我国城市化发展中，土地资源越来越紧缺，当前城市计划的进一步发展，建筑工程也逐渐向大深度方向发展，在有效利用城市空间的同时，还能有助于城市的管理。当前，我国很多城市的地下建筑已经普遍有3~4层，有的大城市地下建筑深度可达到6层，深度已经有20m 以上，甚至还在朝着更深的方向发展。 2.2工程施工复杂程度增加 我国建筑用地的减少，对建筑技术和工艺施工提出了更高的要求，尤其是一些地形和地质条件都比较复杂的地区，基坑支护施工技术的开展有了更大的难度，同时，很多传统的建筑比较陈旧，在一定程度上增加施工难度，基坑开挖中，不仅要考虑建筑自身的稳定性和安全性，还要考虑其对周围建筑带来的影响。 2.3易诱发安全事故 基坑开挖中所涉及到的施工内容较多，其中一个环节出现问题，都会影响到整个建筑工程结构的稳定性，引发安全事故。在一定程度上影响到人们的安全，也会增加企业的投资成本。因此，在施工中需要对施工现场做全面的考察，充分了解建筑周围的情况，制定科学的支护方案，管理人员需要重视对技术实施的管理，做好相应的安全防护工作。 2.4支护方法种类多样化 我国当前建筑工程施工中基坑支护的方法较多，包括悬臂式结构、混合式结构等，根据不同的建筑施工特点和要求，可以采用不同的支护方法。有的可以结合两种或多种支护方式，从而保证工程的安全性。 3、建筑工程施工中基坑支护施工具体技术 3.1锚杆支护技术 主要是在开挖基坑的墙面或者是土层上钻孔，然后将钢筋等材料置入孔中，进行灌浆作业，这样能形成较强的抗拉力，确保整个支护工程结构的稳定，避免施工中出现变形的问题，降低施工的成本。 3.2混凝土灌注桩施工技术 采用钻孔灌桩的施工作业，具体操作中，要选择好钻孔的位置，并对施工现场进行清理，保证施工面的平整干净；并明确钻孔机的位置，准备好泥浆，然后进行钻孔施工，要保证钻孔的深度和孔径都符合施工的要求，最后，施工作业完成后，做好桩孔的清理。此外，混凝土的浇筑工作中，要保证浇筑的质量，需要确保浇筑作业的连续性。 3.3排水技术 基坑工程多位于地下水位较深的地下，要避免地下水对整个工程施工的影响，需要做好排水工作。遇到地下水流较小的情况，在支护工程施工过程中，对积水进行排除，遇到地下水位较大的施工，需要在施工前采取排水措施，降低地下水位，才能保证施工的正常进行。 4、基坑支护的质量控制措施 4.1编制最恰当的专项施工方案 开挖深度超过3m或虽然未超过3m但地质条件恶劣、周边环境错综复杂的基坑，属于危险性较大的分部分项工程，必须编制专项方案，而且超过5m的基坑还必须组织专家全面论证审查。开挖前必须可靠掌握现场工程地质、水文、地下管线或建筑、周边环境等资料，确定适合的支护方式，再根据施工单位自身的施工条件编制最合适的施工组织设计及专项施工方案，不能盲目地开挖，或者专项施工方案只是摆设，并不执行。对于基坑工程，还必须进行专家论证，专家最好是资深者，不能片面的得出结果，否则形同虚设。

基坑土方计算公式

基坑土方计算公式 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

基坑土方计算公式 挖基坑 V=(a+2c+kh)*(b+2c+kh)*h+1/3k2h3 a=长底边 b=短底边 c=工作面 h=挖土深度 k=放坡系数 条形基础 V=L*(ah+kh2) a=垫层宽+工作面*2 h=挖土深度 k=放坡系数 四菱台的基坑： 上口长A、宽B 下口长a、宽b 深H V=[A*B+a*b+(A+a)*(B+b)]*H/6 分段计算，在高差处分开，但公式是一样的，如果两个坑的底部没有重合，而上口重合了，你就算二个四棱台的体积再扣去重合部份的三棱台体积就是了。复杂的你可以用CAD软件或图形算量软件去计算。如广联达的或清华斯维尔的。 基坑土方量计算公式？ 公式：V=1/3h(S上+√(S下*S上)+S下)？ S上=140S下=60 V=1/3*3*（140+60+√140*60）=291.65m2 基坑下底长10m，下底宽6m基坑上底长14m，上底宽10m开挖深度3m，开挖坡率1：求基坑开挖土方量、 圆柱体：体积=底面积×高 长方体：体积=长×宽×高？ 正方体：体积＝棱长×棱长×棱长．？ 锥体:底面面积×高÷3？ 台体:V=[S上+√(S上S下)+S下]h÷3 球缺体积公式＝πh2(3R-h)÷3 球体积公式：V＝4πR3/3 棱柱体积公式：V＝S底面×h＝S直截面×l（l为侧棱长,h为高) 棱台体积：V=〔S1＋S2＋开根号（S1*S2）〕／3*h？ 注：V：体积；S1：上表面积；S2：下表面积；h：高。 几何体的表面积计算公式 圆柱体:？ 表面积:2πRr+2πRh体积:πRRh(R为圆柱体上下底圆半径,h为圆柱体高)圆锥体:？表面积:πRR+πR[(hh+RR)的平方根]体积:πRRh/3(r为圆锥体低圆半径,h为其高,平面图形？ 名称符号周长C和面积S？

基坑计算公式

基坑土方量计算公式 公式：V=1/3h(S上+√(S下*S上)+S下) S上=140 S下=60 V=1/3*3*（140+60+√140*60）=291.65m2 基坑下底长10m，下底宽6m 基坑上底长14m ，上底宽10m 开挖深度3m ，开挖坡率1：0.5 求基坑开挖土方量、 圆柱体：体积=底面积×高 长方体：体积=长×宽×高 正方体：体积＝棱长×棱长×棱长． 锥体: 底面面积×高÷3 台体: V=[ S上+√(S上S下)+S下]h÷3 球缺体积公式＝πh2(3R-h)÷3 球体积公式：V＝4πR3/3 棱柱体积公式：V＝S底面×h＝S直截面×l （l为侧棱长,h为高) 棱台体积：V=〔S1＋S2＋开根号（S1*S2）〕／3*h 注：V：体积；S1：上表面积；S2：下表面积；h：高。 几何体的表面积计算公式 圆柱体: 表面积:2πRr+2πRh 体积:πRRh (R为圆柱体上下底圆半径,h为圆柱体高) 圆锥体: 表面积:πRR+πR[(hh+RR)的平方根] 体积: πRRh/3 (r为圆锥体低圆半径,h为其高, 平面图形 名称符号周长C和面积S 正方形a—边长C＝4a S＝a2 长方形a和b－边长C＝2(a+b) S＝ab 三角形a,b,c－三边长h－a边上的高s－周长的一半A,B,C－内角其中 s＝(a+b+c)/2 S＝ah/2＝ab/2?6?1sinC ＝[s(s-a)(s-b)(s-c)]1/2＝a2sinBsinC/(2sinA) 四边形d,D－对角线长α－对角线夹角S＝dD/2?6?1sinα 平行四边形a,b－边长h－a边的高α－两边夹角S＝ah＝absinα 菱形a－边长α－夹角D－长对角线长d－短对角线长S ＝Dd/2＝a2sinα 梯形a和b－上、下底长h－高m－中位线长S＝(a+b)h/2＝mh 圆r－半径d－直径C＝πd＝2πr S＝πr2＝πd2/4 扇形r—扇形半径a—圆心角度数C＝2r＋ 2πr×(a/360) S＝πr2×(a/360) 弓形l－弧长S＝r2/2?6?1(πα/180-sinα) b－弦长＝r2arccos[(r-h)/r] - (r-h)(2rh-h2)1/2 h－矢高＝παr2/360 - b/2?6?1[r2-(b/2)2]1/2 r－半径＝r(l-b)/2 + bh/2 α－圆心角的度数≈2bh/3 圆环R－外圆半径S＝π(R2-r2) r－内圆半径＝π(D2-d2)/4 D－外圆直径 d－内圆直径椭圆D－长轴S＝πDd/4 d－短轴 平整场地: 建筑物场地厚度在±30cm以内的挖、填、运、找平. 1、平整场地计算规则 （1）清单规则：按设计图示尺寸以建筑物首层面积计算。 （2）定额规则：按设计图示尺寸以建筑物首层面积计算。 2、平整场地计算方法 （1）清单规则的平整场地面积：清单规则的平整场地面积＝首层建筑面积

深基坑工程技术试卷解析

《深基坑工程技术》试卷一. （共75题,共150分） 1. 当基坑开挖深度( )时，通常可采用明沟排水。（2分） A.小于2m B.大于2m C.大于3m D.小于3m ★检查答案标准答案：D 2. 下面哪种土压力为集中荷载作用下产生的侧压力（）（2分） A. B. C. D. ★检查答案标准答案：A 3. 下列哪种稳定性分析不用考虑嵌固深度的影响（）（2分） A.整体稳定性分析 B.基坑底部土体突涌稳定性分析 C.基坑底部土体抗隆起稳定性分析 D.基坑渗流稳定性分析 ★检查答案标准答案：B 4. 近年来采用有限单元法，根据比较符合实际情况的弹塑性应力应变关系，分析土坡的变形和稳定，一般称为（）。（2分） A.极限分析法 B.Bishop法 C.极限平衡法 D.Taylor法 ★检查答案标准答案：A 5. 当基坑开挖较浅，还未设支撑时，不论对刚性墙体还是柔性墙体，均表现为()。（2分） A.墙顶位移最大，向基坑方向水平位移 B.墙顶位移最大，向基坑方向竖直位移 C.墙顶位移向基坑方向水平位移 D.墙顶位移向基坑方向竖直位移 ★检查答案标准答案：A

6. 对于假想铰法求多支撑挡土结构内力时其关键问题是() （2分） A.假想铰点的位置 B.土压力的分布假设 C.对支撑结构的静定与超静定分析 D.解决变形协调问题 ★检查答案标准答案：A 7. 层间水就是夹于两不透水层之间含水层中所含的水，如果水充满此含水层，水带有压力，这种水称之为（） （2分） A.无压层间水 B.潜水 C.层间水 D.承压层间水 ★检查答案标准答案：D 8. 单撑（单锚）板桩入土深度较浅时，板桩上端为简支，下端为() （2分） A.固定支承 B.铰接 C.简支 D.自由支承 ★检查答案标准答案：D 分））（29. 基底的隆起验算时，验算地基强度采用（ A.反分析法 B.稳定安全系数法 法 C.Terzaghi-Peck 圆弧法D. ★检查答案标准答案：C 分）10. 在基坑工程中应用的最大的地下连续墙形式为（）（2 IIA.T形及形地下连续墙 B.格形地下连续墙 C. 壁板式U D.预应力形折板地下连续墙 C ★检查答案标准答案： 分）2 11. 下列不属于防止槽壁坍塌的措施是（）（ A. 改善泥浆质量 注意地下水位的变化B. C.增大单元长度

基坑边坡稳定性分析设计软件开发

商丘毕冕文化传播有限公司创新性实验计划项目 项目名称：基坑边坡稳定性分析设计软件开发

一、项目组成员情况介绍（包括自身具备的知识、特长、兴趣，参加过的科技创新活 动等） 项目组成员跨专业跨学科分布，涉及知识面广。作为工程专业学生，已经 熟练掌握土力学的知识，以及边坡工程稳定性分析设计的方法，做了大量的练 习并且接触了多个实际工程案例。除此之外，团队成员在学习中也接触和学习 了计算机辅助设计，已经掌握了CAD制图以及CAD的二次开发编程语言autolisp，可以使用该语言进行二次开发，然后使用windows MFC将其封装成 为可以方便安装使用的可执行安装包。方便使用，高效便捷，创造较高的工程 效益和经济效益。 之前在指导老师的帮助下，申请了一个软件著作权登记证书。《室内土工实验 数据计算绘图软件》，是通过计算机编程的方法解决工程实验中的难题，取得 良好效果，获得河南省教育厅举办的教育信息化应用成果奖二等奖、河南省电 化教育馆优秀论文三等奖。 项目组成员思想积极活跃，参加国家级创新创业项目，结构模型设计比赛等。 项目组成员熟悉计算机图形学以及土木工程信息技术，具有较好的编程能力。二、项目研究背景 目前建筑物建设高度越来越高，在施工时往往需要开挖深基坑。基坑开挖时有 放坡开挖和支护开挖方式。无论是放坡开挖还是支护开挖，都需要事先对基坑 工程进行设计。在设计过程中需要做大量的计算工作，这些计算工作使用程序 软件计算替代工程师手算，会增加工作效率提高准确性。目前，项目团队已经 做了不少工作，已经申请了一项软件著作权《室内土工实验数据计算绘图软件》，可以计算出土体的力学参数。结合土体的性质，我们已经掌握了进行土 体边坡稳定性分析的计算方法和流程。现在需要通过写程序，把传统上手算流程，用程序进行计算和设计。尤其是在城市市区，开挖施工场地的局限，往往 需要对基坑边坡进行验证和支护，以免对邻近的周围其他建筑物造成不利影响。通过我们的这个项目，把之前繁芜复杂的验算和设计流程编制成计算机程序， 对边坡工程和基坑稳定的验证和设计变得轻松简单，实现更高的社会效益和经 济效益。 三、国内外的研究现状及研究意义

基坑土方计算公式汇总

基坑土方计算公式 挖基坑V=(a+2c+kh)*(b+2c+kh)*h+1/3k2h3 a=长底边 b=短底边 c=工作面 h=挖土深度 k=放坡系数 条形基础V=L*(ah+kh2) a=垫层宽+工作面*2 h=挖土深度 k=放坡系数 四菱台的基坑： 上口长A、宽B 下口长a、宽b 深H V=[A*B+a*b+(A+a)*(B+b)]*H/6 分段计算，在高差处分开，但公式是一样的，如果两个坑的底部没有重合，而上口重合了，你就算二个四棱台的体积再扣去重合部份的三棱台体积就是了。复杂的你可以用CAD软件或图形算量软件去计算。如广联达的或清华斯维尔的。 基坑土方量计算公式 公式：V=1/3h(S上+√(S下*S上)+S下) S上=140 S下=60 V=1/3*3*（140+60+√140*60）=291.65m2 基坑下底长10m，下底宽6m 基坑上底长14m ，上底宽10m 开挖深度3m ，开 挖坡率1：0.5 求基坑开挖土方量、 圆柱体：体积=底面积×高 长方体：体积=长×宽×高 正方体：体积＝棱长×棱长×棱长． 锥体: 底面面积×高÷3 台体: V=[ S上+√(S上S下)+S下]h÷3 球缺体积公式＝πh2(3R-h)÷3 球体积公式：V＝4πR3/3 棱柱体积公式：V＝S底面×h＝S直截面×l （l为侧棱长,h为高) 棱台体积：V=〔S1＋S2＋开根号（S1*S2）〕／3*h 注：V：体积；S1：上表面积；S2：下表面积；h：高。 几何体的表面积计算公式 圆柱体:

表面积:2πRr+2πRh 体积:πRRh (R为圆柱体上下底圆半径,h为圆柱体高) 圆锥 体: 表面积:πRR+πR[(hh+RR)的平方根] 体积: πRRh/3 (r为圆锥体低圆半径,h为其 高, 平面图形 名称符号周长C和面积S 正方形 a—边长 C＝4a S＝a2 长方形 a和b－边长 C＝2(a+b) S＝ab 三角形 a,b,c－三边长h－a边上的高s－周长的一半A,B,C－内角其中 s＝(a+b+c)/2 S＝ah/2＝ab/2?sinC ＝[s(s-a)(s-b)(s-c)]1/2＝a2sinBsinC/(2sinA) 四边形 d,D－对角线长α－对角线夹角 S＝dD/2?sinα平行四边形 a,b－边长h－a边的高α－两边夹角 S＝ah＝absinα菱形 a－边长α－夹角D－长对角线长d－短对角线长 S＝Dd/2＝a2sinα梯形 a和b－上、下底长h－高m－中位线长 S＝(a+b)h/2＝mh 圆 r－半径 d－直径 C＝πd＝2πr S＝πr2＝πd2/4 扇形 r—扇形半径 a—圆心角度数 C＝2r＋2πr×(a/360) S＝πr2×(a/360) 弓形 l－弧长 S＝r2/2?(πα/180-sinα) b－弦长＝r2arccos[(r-h)/r] - (r-h)(2rh-h2)1/2 h－矢高＝παr2/360 - b/2?[r2-(b/2)2]1/2 r－半径＝r(l-b)/2 + bh/2 α－圆心角的度数≈2bh/3 圆环 R－外圆半径 S＝π(R2-r2) r－内圆半径＝π(D2-d2)/4 D－外圆直径 d－内圆直径椭圆 D－长轴 S＝πDd/4 d－短轴 平整场地: 建筑物场地厚度在±30cm以内的挖、填、运、找平. 1、平整场地计算规则 （1）清单规则：按设计图示尺寸以建筑物首层面积计算。 （2）定额规则：按设计图示尺寸以建筑物首层面积计算。 2、平整场地计算方法 （1）清单规则的平整场地面积：清单规则的平整场地面积＝首层建筑面积 （2）定额规则的平整场地面积：定额规则的平整场地面积＝首层建筑面积 3、注意事项 （1）、有的地区定额规则的平整场地面积：按外墙外皮线外放2米计算。计算时按外墙外边线外放2米的图形分块计算，然后与底层建筑面积合并计算；或者按“外放2米的中心线×2=外放2米面积”与底层建筑面积合并计算。这样的话计算时会 出现如下难点： ①、划分块比较麻烦，弧线部分不好处理，容易出现误差。 ②、2米的中心线计算起来较麻烦，不好计算。 ③、外放2米后可能出现重叠部分，到底应该扣除多少不好计算。（2）、清单环境下投标人报价时候可能需要根据现场的实际情况计算平整场地的 工程量，每边外放的长度不一样。 大开挖土方 1、开挖土方计算规则 （1）、清单规则：挖基础土方按设计图示尺寸以基础垫层底面积乘挖土深度计算。（2）、定额规则：人工或机械挖土方的体积应按槽底面积乘以挖土深度计算。槽底面积应以槽底的长乘以槽底的宽，槽底长和宽是指混凝土垫层外边线加工作面，如有排水沟者应算至排水沟外边线。排水沟的体积应纳入总土方量内。当需要放坡

深基坑边坡稳定性计算书

... . . 土坡稳定性计算书 本计算书参照《建筑施工计算手册》江正荣编著中国建筑工业、《实用土木工程手册》第三版文渊编著人民教同、《地基与基础》第三版中国建筑工业、《土力学》等相关文献进行编制。 计算土坡稳定性采用圆弧条分法进行分析计算，由于该计算过程是大量的重复计算，故本计算书只列出相应的计算公式和计算结果，省略了重复计算过程。 本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。 一、参数信息: 条分方法：瑞典条分法； 考虑地下水位影响； 基坑外侧水位到坑顶的距离(m)：1.56； 基坑侧水位到坑顶的距离(m)：14.000； 放坡参数： 序号放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m) 条分块数 0 3.50 3.50 2.00 0.00 1 4.50 4.50 3.00 0.00 2 6.20 6.20 3.00 0.00 荷载参数： 土层参数：

序号土名称 土厚 度 （m） 坑壁土的重 度γ(kN/m3) 坑壁土的摩 擦角φ(°) 粘聚力 （kPa） 饱容重 (kN/m3) 1 粉质粘土15 20.5 10 10 20.5 二、计算原理: 根据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着： 1、土条自重， 2、作用于土条弧面上的法向反力， 3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规》要求，安全系数要满足>=1.3的要求。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规》要求，安全系数要满足>=1.3的要求。 三、计算公式:

浅析基坑降水对周边建筑物的影响

浅析基坑降水对周边建筑物的影响 浅析基坑降水对周边建筑物的影响 基坑降水在各种建设中，特别是地铁，高层建筑，超高层建筑等建设，基坑工程出现的频率越来越多。基坑降排水正成为深基坑必不可少的施工措施之一。基坑降水会引起周边建筑物不均匀沉降，地下管线变形，路面开裂等不良影响。因此有必要在基坑工程施工前对降低地下水位引起地面和建筑物下沉的情况进行计算预测，进而制定合理的施工，降水方案。 基坑降水方法与适用条件 基坑开挖过程中，若场地内存在大量积水就会影响工程正常施工，如果基坑长期处于被地下水浸泡的状态，则基坑土体强度将降低，威胁基坑的安全性和稳定性。因此在基坑施工中为了保证工程安全，避免发生管涌流砂等现象，必然对地下水进行有效的降排。 目前常用的降水方法，如止水帷幕、集水明排、轻型井点、喷射井点，电渗井点及管井等，但其采用的方法要根据工程勘察报告地下土质的情况酌情而定。 基坑降水的效应 基坑降水会导致周边土体中的孔隙压力降低，有效压力增大，土体固结，地面沉降，从而引起周边建（构）筑物的不均匀沉降，管线变形，路面开裂等问题。因此，基坑降水过程中既要减少扰动，又要确保在安全情况下尽快结束基础施工，以避免对环境产生更多不利影响。 基坑开挖过程中，由于降水不当导致周边环境破坏的案例不胜枚举，小则延误工期，增加工程造价，严重时则可能引起伤亡事故发生。 控制基坑降水引起地面沉降的措施 在水位较高的地区开挖深基坑不可避免的要争取一定降水措施，一方面要保证基坑工程的顺利进行，另一方面又要采取降低基坑开挖降水对周边建（构）筑物，道路，管线等的不利影响。控制降水不良效应的重要手段是设置可靠的止水帷幕，在场地允许的情况下也可以

基坑开挖对周边建筑物沉降影响的研究

基坑开挖对周边建筑物沉降 影响的研究 徐长心 (弘业物业开发(天津)有限公司,天津　300457) 摘　要:文中采用大型工程软件F LAC -2D 对土钉墙支护形式下基坑开挖引起的近邻建筑 物沉降问题进行了数值模拟分析,得出了一些基本结论。 关键词:基坑;沉降;数值分析中图分类号:T U973+35　文献标识码:C 文章编号:1008-3197(2007)S1-0037-04 　收稿日期:2007-03-12 作者简介:徐长心(1972-),男,工程师,学士,从事施工管理 工作。 基坑开挖必然引起近邻建筑物产生沉降变形[1],如果建筑物发生不均匀沉降,建筑物的结构就会产生相应的反应,不均匀沉降太大,建筑物可能产生裂缝、倒塌等一系列问题;如果不均匀沉降不大,但绝对沉降较大,也可能对基坑附近的市政工程产生不利影响,如地下管网设施破坏等,所以基坑近邻建筑物的绝对沉降、不均匀沉降都是工程施工中应十分关注的问题[2][3]。 基坑开挖引起的近邻建筑物沉降变形是多种因素耦合作用的结果,现有的计算理论很难考虑这种多因素的耦合作用[4]。近年来发展起来的基于计算机基础上的数值模拟方法是分析基坑变形的一种有效方法,本文应用大型工程软件F LAC -2D ,采用弹塑性大变形理论,对土钉墙支护形式下基坑开挖引起的近邻建筑物沉降问题进行了数值模拟分析。 1　工程简介 1.1　工程概况 天津市某小区3期工程地上为3层幼儿园、附属用房和其它1、2层建筑,地下为2层车库。本工程北侧紧邻小区主要道路,南侧距坑边3.0m 有一单层厂房,西侧距坑边13.0m 有一栋7层楼房。1.2　工程地质概况 本工程场地拟建场区地形基本平坦,地面绝对标高在32.86～34.43m 之间,表层为人工填土,其下为一般第4纪沉积层。场地土层自上而下分别为:①粉质粘土素填土,层底标高30.44～33.00m ;②杂填土,层底标高31.74～33.90m ;③粉质粘土,层底标高29.81～32.09m ;④粘质粉土—砂质粉土,层底标高26.09～29.35m ;⑤粘质粉土—砂质粉土,层底标高24.89～27.90m ;⑥粉质粘土,层底标高17.84～19.61m ;⑦粉细砂,厚度0.80～4.50m ;⑧砂质粉土—粘质粉土,厚度0.30～3.50m ;⑨粘土,厚度0.50～1.80m ;⑩细中砂,层底标高13.6～17.3m 。1.3　水文地质概况 本场地勘察实测地下水情况为:第1层为上层滞水,水位标高26.7332.50m (埋深0.76.5m );第2层为潜水,水位标高23.1523.49m (埋深9.95～10.60m )。1.4　基坑支护形式 — 7 3—

基坑土方工程量计算

基坑土方工程量计算 （一）基坑土方量计算 基坑土方量的计算，可近似地按拟柱体体积公式计算（图1—8）。 图1—8基坑土方量计算图1—9基坑土方量计算 V=H*(A'+4A+A'')/6 H ——基坑深度（m）。 A1、A2——基坑上下两底面积（m2）。 A0 ——基坑中截面面积（m2）。 计算平整场地土方工程量 ①四棱柱法 A、方格四个角点全部为挖或填方时（图1—16），其挖方或填方体积为： 式中：h1、h2、h3、h4、——方格四个角点挖或填的施工高度，以绝对值带入（m）； a ——方格边长(m)。 图1—16 角点全填或全挖；图1—17角点二填或二挖；图1—18角点一填三挖 B、方格四个角点中，部分是挖方，部分是填方时（图1—17），其挖方或填方体积分别为： C、方格三个角点为挖方，另一个角点为填方时（图1—18）， 其填方体积为： 其挖方体积为： ②三棱柱法 计算时先把方格网顺地形等高线将各个方格划分成三角形（图1—19） 图1—19 按地形方格划分成三角形 每个三角形的三个角点的填挖施工高度，用h1、h2、h3表示。 A、当三角形三个角 点全部为挖或填时（图1—20a）， 其挖填方体积为： 式中：a——方格边长（m）； h1、h2、h3——三角形各角点的施工

高度，用绝对值（m）代入。 图1—20（a）三角棱柱体的体积计算(全挖或全填) B、三角形三个角点有挖有填时 零线将三角形分成两部分，一个是底面为三角形的锥体，一个是底面为四边形的楔体（图1—20b， 图1—20（b）三角棱柱体的体积计算(锥体部分为填方) 其锥体部分的体积为： h1、h2、h3——三角形各角点的施工高度，取绝对值（m），h3指的是锥体顶点的施工高度。 注意：四方棱柱体的计算公式是根据平均中断面的近似公式推导而得的，当方格中地形不平时，误差较大，但计算简单，宜于手工计算。三角棱柱体的计算公式是根据立体几何体积计算公式推导出来的，当三角形顺着等高线进行划分时，精确度较高，但计算繁杂，适宜用计算机计算。 ③断面法 在地形起伏变化较大的地区，或挖填深度较大，断面又不规则的地区，采用断面法比较方便。 方法：沿场地取若干个相互平行的断面（可利用地形图定出或实地测量定出），将所取的每个断面（包括边坡断面），划分为若干个三角形和梯形，如图1—21，则面积： 图1—21 断面法 断面面积求出后，即可计算土方体积，设各断面面积分别为： F1、F2、……Fn 相邻两断面间的距离依次为：L1、L2、L 3……Ln，则所求土方体积为： （5）边坡土方量计算 图1—22是场地边坡的平面示意图，从图中可以看出，边坡的土方量可以划分为两种近似的几何形体进行计算，一种为三角形棱锥体（如图中①②③……）另一种为三角棱柱体（如图中的④） A、三角形棱锥体边坡体积 图1-22中①其体积为 式中：L1——边坡①的长度（m）； F1——边坡①的端面积（m2）； h2——角点的挖土高度； m——边坡的坡度系数。 B、三角棱柱体边坡体积

基坑土体稳定性分析 (第二章)dxz

基坑稳定性分析 基坑是为了修筑建筑物得基础或地下室、埋设市政工程的管道以及开发地下空间(如地铁车站、地下商场)等所开挖的地面以下的坑。在基坑施工时，有支护措施的称之为有支护基坑工程；有的则没有支护措施，称之为无支护基坑工程。无支护基坑工程一般是在场地空旷、基坑开挖深度较浅、环境要求不高的情况下采用。从工程概况，得知工程基坑深度到达14.2米，属于深基坑。但是也需要对基坑开挖后的基坑壁的土体稳定性进行分析，如土体在开挖后，能够保持稳定，土体不下滑，那么就可以不需要进行基坑支护。这样就可以减少成本，降低工程造价。 对开挖基坑进行初步分析，将基坑边缘分为14条边(见附图1)，其可以分为7种情况，见下表： 进行土体稳定性分析主要思想是：对可能失稳的土体(在土体破裂面以上的土体)，取其上的一点，进行受力分析，如点上所受的下滑力小于土体上的抗剪力，则土体是稳定的，不需要进行基坑的支护，反之则需要

支护。 下面通过对边分类进行稳定性计算：1.第一类边： 对土体的γ、c、?进行加权平均： γ= 2.7 2 22 2.3 4. 19 2 16? + ? + ? =19.18kN/m3 C= 2.72.3 8. 34? =15.47kN/m3 ?= 2.7 2 48 2.3 5. 18 2 2. 17? + ? + ? =26.28○ 假定土体不稳定，则土体会沿破裂面下滑如图： 对于下滑土体面ABC，取其中的一点进行微观分析，如果其上一点的下滑力大于土体中的抗滑力(即土体抗剪力τf)，也就是说土体ABC会沿AC边下滑，那么就可以判断土体是不稳定的。而土体ABC中A点的下滑力可以判定是最大的，那么只需要对这一点进行分析，如果不稳定，那么整个土体也就是不稳定的。

深基坑边坡稳定性计算书

土坡稳定性计算书 本计算书参照《建筑施工计算手册》江正荣编著中国建筑工业出版社、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著人民教同出版社、《地基与基础》第三版中国建筑工业出版社、《土力学》等相关文献进行编制。 计算土坡稳定性采用圆弧条分法进行分析计算，由于该计算过程是大量的重复计算，故本计算书只列出相应的计算公式和计算结果，省略了重复计算过程。 本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。 一、参数信息: 条分方法：瑞典条分法； 考虑地下水位影响； 基坑外侧水位到坑顶的距离(m)：1.56； 基坑内侧水位到坑顶的距离(m)：14.000； 放坡参数： 序号放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m) 条分块数 0 3.50 3.50 2.00 0.00 1 4.50 4.50 3.00 0.00 2 6.20 6.20 3.00 0.00 荷载参数： 土层参数：

序号土名称 土厚 度（m） 坑壁土的重 度γ(kN/m3) 坑壁土的内 摩擦角φ(°) 粘聚力 （kPa） 饱容重 (kN/m3) 1 粉质粘土15 20.5 10 10 20.5 二、计算原理: 根据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着： 1、土条自重， 2、作用于土条弧面上的法向反力， 3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足>=1.3的要求。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足>=1.3的要求。 三、计算公式:

深基坑开挖对周边建筑影响的分析

深基坑开挖对周边建筑影响的分析 发表时间：2018-01-11T10:58:51.783Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第23期作者：徐瑛 [导读] 深基坑是指开挖深度超过5米（含5米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米。 杭州环保成套工程有限公司浙江杭州 310012 摘要：在城市改造和建设中，深基坑开挖引起的周围地表土沉降问题越来越受到人们的重视。基坑开挖是一个复杂的地质工程问题，它既涉及基坑的自身强度与稳定性，又包含了地质环境和社会影响问题。在基坑开挖过程中，除了要保证基坑的安全，使坑内坑外的各种工程顺利施工，还要避免因地表沉降而引起周边建筑物、地下管线及其他市政设施的破坏而造成的损失。本文以某工程为例，就深基坑开挖对周边建筑造成的影响进行了分析。 关键词：深基坑开挖；周边建筑；影响 1深基坑开挖分析 1.1深基坑开挖 深基坑是指开挖深度超过5米（含5米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。开挖前应根据地质水文资料，结合现场附近建筑物情况，决定开挖方案，并作好防水排水工作。开挖较深及邻近有建筑物者，可用基坑壁支护方法，喷射混凝土护壁方法，大型基坑甚至采用地下连续墙和柱列式钻孔灌注桩连锁等方法，防护外侧土层坍入。 1.2深基坑开挖基本要求 在深基坑土方开挖前，要制定土方工程专项方案并通过专家论证，要对支护结构、地下水位及周围环境进行必要的监测和保护。（1）深基坑工程的挖土方案，主要有放坡挖土、中心岛式（也称墩式）挖土、盆式挖土和逆作法挖土。前者无支护结构，后三种皆有支护结构。（2）土方开挖顺序、方法必须与设计工况一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。（3）防止深基坑挖土后，土体回弹变形过大。（4）防止边坡失稳。（5）防止桩位移和倾斜。（6）配合深基坑支护结构施工。 2深基坑开挖对周边建筑造成的影响 2.1工程概况 某市快速内环东线工程二标段工程全长约2.052km，分两期施工。隧道开挖基坑呈“一”字形，二期隧道全长925m，宽约29m，基坑深浅渐变，最深处约为15.4m。该工程采用φ1200mm间距1400mm钻孔灌注桩加一排φ650mm搭接150mm的搅拌桩止水帷幕进行维护，管井施工在支护桩完成70%后施工，在基坑开挖前两周进行降水，使土体开挖时已受到相当程度的排水固结；钻孔灌注桩桩顶设置钢筋混凝土冠梁，隧道采用钢管支撑体系；土方开挖为垂直明挖，结构先撑后挖。按每层3m(每层钢支撑高度)左右进行开挖，边开挖边进行坡面挂网喷浆和钢支撑支护。 2.2对周边建筑的影响 （1）建筑基础沉降。在深基坑开挖过程中，周围建筑，特别是在此之前就处于上方的房屋建筑基础，在基坑开挖后，一侧失去水平力支撑导致基础发生沉降。随着开挖深度的增加，沉降量也在逐渐变化。（2）建筑物裂缝。深基坑道路两侧周边的建筑物都不同程度的出现了裂缝，特别是紧邻的一处建筑房屋出现了不同程度的裂缝。有的横向拉裂，局部有少量地砖翘起。据了解，该建筑房屋的主体结构是框架结构，其基础是阀板基础。 3深基坑开挖对周边建筑影响的原因 3.1沉降问题的原因 在基坑开挖过程中，建筑结构自重对土产生附加应力作用。由于建筑旁的土体的自重应力将会产生主动土压力，在背离基础部位形成水平作用力，使得土基承载性能降低。再者，开挖基坑之后，原有地下水位线降低，基底内部土体的饱和度降低，静水压力作用会随之降低，土体的有效自重应力增大，可能引起下滑危险。地下水位下降后，由于孔隙率增大，基础对土基的压力作用没有改变，类似于排水固结试验原理，从而引起地表沉降。随着开挖深度的增加，地下水位逐渐降低，在此情况下，静水压力作用会逐渐减少，作用于土的直接应力会增大，从而使得地基沉降固结，固结前期沉降变化幅度和变化速度都相对较大，后期愈见缓慢，如果开挖深度基本恒定，沉降量增加到一定幅度后边界处于微小状态甚至停止沉降。 3.2开裂问题的原因 深基坑周边房屋建筑结构墙面甚至梁体发生开裂，是由于地基的不均匀沉降引起的。几个测点的高程变化使得建筑结构内部的应力重新分布。结构框架发生变形，局部下降幅度较大。在横向同样会产生应力分量，墙体内部发生拉伸剪切作用最终导致裂缝产生。 4治理方案 4.1加固设计 压密灌浆是通过钻孔在土中灌入浓浆,在注浆点使土体压密而形成浆泡,当浆泡的直径较小时,灌浆压力基本上沿钻孔的径向即水平向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大,便产生较大的上台力而使地面抬动,当合理的使用灌浆压力并造成合宜的上抬力时,能使下沉的建筑物回升到相当精确的范围。简单地说,压密灌浆是用浓浆置换和压密土的过程。采用压密注浆法加固土体，可以减少沉降。注浆材料一般选用普通硅酸盐水泥。注浆压力:浅部注浆终压为500～1000kPa，深部终压为1600～2000kPa。首先施工垂直孔，注入浆液在地层中形成一道垂直幕墙，以阻止地基土土体的侧向变形及斜孔浆液外侧渗流，再通过倾斜注浆孔向地基下层注入浆液，以改善地基土力学性能指标。经压密灌浆后，建筑物会在很短时间内即有所回升，不均匀沉降也会相对减小，而且建筑原有的斜拉张裂缝和承重墙顶部的横张裂缝均会有不同程度的弥合。 4.2基坑开挖和横向支撑措施 首先，做好技术交底，明确开挖分步和每步开挖的实际尺寸、开挖时限、支撑时限、支撑预应力等各道工序的定量指标。其次，严格执行开挖程序，土方开挖应遵循“分层、分块、抽条、对称”的原则，先撑后挖，随挖随撑。然后，提前配齐土方开挖段所需的支撑及垫块，