· 68· 2013年4月
の=建材
Sichuan Building Materials
D0I:10.3969/j. issn.1672 4011.2013.02.034
2013年第2期第39卷总第172期
基坑支护安全深度的弹性理论分析方法
彭家贵
（中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司，重庆400023）
摘要：在众多失稳的基坑工程中，软土基坑出现问题的几率较高，本文根据弹性理论和库伦破坏准则探讨了基坑抗隆起稳定性问题，导出了基抗支护安全深度的计算公式和计算方法，分析了抗隆起稳定问题的影响因素，并经实际工程证明了计算方法的正确性。
关键词：基坑支护；稳定性；弹性理论：抗隆起中图分类号：TU753.8
文献标志码：B
文章编号：16724011(2013)02006803 0前言
基坑开挖支护是基础工程施工中一个传统问题，也是岩土工程的一个难题。随着城市高层建筑的发展，这个间题愈来愈突出。有限的地面空间已不能满足人们日益增长的生活和工作需要，人们开始向地下寻找发展空间。如地铁车站、地下车库、地下商场、地下街道、地下仓库等。近来，基坑支护失事的实例很多，教训很深刻。当基坑底面以下为软土时，基坑开挖时基底土体的应力将发生改变，土体开挖卸载产生回弹变形，基底以下部分由于土压力的作用向基坑方向变位挤推坑内土体发生隆起破坏。隆起破坏的特征是：坑壁两侧土体发生流动、坑顶下陷、坑底隆起、坑壁竭，形成不可逆转的土体变形引起的位置。图1 是基坑降起破坏示意图。
统墅坑
原地面
图1基坑隆超破坏示意图
国内外对基坑隆起稳定间题做了许多研究，发表了很多计算公式和计算方法，这些计算公式，大多是按坑壁土体的滑坡失稳或地基承载力验算的思维推导出来的，有的为了简化还假设土体的内率擦角为零。由于这些公式推导的前提条件不同、思路不同、考虑的侧重点不同，它们不仅形式差别很大，计算结果往往也相差很大。
目前基坑抗隆起稳定性分析还存在以下间题：①不能有效分析基坑开挖时周围应力重新分布状况，在设计时无法判断和利用土体自身的强度，造成工程浪费；②基坑抗隆起稳定验算时常只按一个假定破坏面计算安全系数并默认这个安全系数满足允许值就可以起到控制作用；③现有的大多数方法未考虑基坑土体的竖向抗剪力，导致计算的安全系数偏低"]。基于以上情况，本文不假设任何假想滑面，考虑土体本身的强度，运用弹性理论和库伦破坏准则
万方数据
推导出能较全面地考虑各种影响因索在内的抗隆起稳定安全支护深度的计算方法和计算公式，分析各种因索对抗隆起稳定的影响。
基坑抗隆起稳定问题的弹性理论方法
基坑抗隆起破坏的基本原因是土体应力强度的破坏。基坑开挖，打破了天然土体原始的应力平衡状态，使土体中的应力重新分布，形成二次应力场。当土体中某点的应力水平超过其强度极限时，该处土体将发生破坏。在一定的条件下，这个局部的破坏区将不断扩大，土体向压力较小的基坑内滑动，导致基坑底部的隆起和坑壁的竭。这就是基坑隆起破坏的力学机制。软土具有流变性、高压缩性、低强度性，软土的物理力学参数本来就很难测准，在施工过程中受到扰动或者施工程序不恰当时，由于应力的重新分布引起土体位移，直接表现为基坑底部隆起。
本文的恩路是：根据基坑开挖情况运用弹性理论求出土层中的重新分布应力场，再结合土体库伦破坏准则确定土层中破坏区的深度，再根据这个深度确定支护结构所应达到的安全深度。
1.1基坑开挖后的重新分布应力场
基坑开挖时，其卸荷效应相当于在基坑地面处施加了一个负荷载p=-yh(见图2)。
P=-rh
+x
o
Q(x,Z)
图2重分布应力计算示意图
假定：①基坑长度与其宽度相比足够大，可以作为平面问题来计算，即长基坑假设；②基坑地面场地平坦，基坑开挖影响范围内土质均勾，可视为均匀各向同性的半无限弹性体。在上述假设条件下，则卸荷所产生的附加应力可以由弗拉曼解答积分得到，从而可以求得基坑开挖后任意一点Q(x、2)应力重分布应力场(")，其结果如下：
B, -" + arctg
B, +3) +
yh.
arctg
g, = z =
2hB,z( - 2 B,2)
[(2 + 2 - B,*)* + 4B,*2] o, = ky-
B, -3
B, - * aretg
+ arctg
(1)