浅谈基坑抗隆起稳定性分析研究

(华南理工大学，土木与交通学院 广东 广州 510000)

引言

随着社会的快速发展，基坑工程越来越多，基坑事故也时常出现，所以在设计时，一定要充分考虑与基坑稳定性相关的影响因素，避免事故的发生。

基坑抗隆起稳定性的计算方法分为圆弧滑动法、地基承载力模式的极限平衡法。目前这些方法都没有考虑基坑开挖的宽度效应，即基坑宽度较窄时，没有考虑对侧土体对稳定性的有利作用。

一、抗隆起稳定性

(一)地基承载力模式

地基极限承载力的推导[1]。

图1-1 极限承载力滑动模式

采用刚体极限平衡方法求得极限承载力

pu=γDNq+cNc(1)

类似的，太沙基推导出公式

二者区别在于普朗特公式仅仅考虑了基底光滑的情况，而太沙基公式考虑了基底光滑和粗糙两种情况，另外普朗特公式假设基底土重度为零，从而也相当于忽略了基底宽度的影响。

地基承载力模式在基坑坑底抗隆起稳定性分析中应用较多，计算简图如图1-2，其基本原理是：把支护结构底面作为计算基准面，基坑开挖后，其内外土体在自重以及竖向荷载的作用下，由支护结构底面以下的土体承载力来判断基坑底部的抗隆起稳定性。显然，当支护结构底面以下土质较差时，釆用该方法得到的安全系数偏小，计算结果偏于安全，这种情况该方法较为适用。

图1-2 地基承载力模式抗隆起计算简图

该方法的计算公式[2]为

式中：D为支护结构入土深度；γ1为右侧基准面以上土层的加权平均重度；γ2基坑底部土层的加权平均重度；q为地面超载；Nq、Nc由普朗特公式求得：

这种计算方法是通过与地基极限承载力求解方法类比得到的，没有考虑基坑尺寸与形状的影响。普朗特公式中没有考虑宽度项，太沙基公式考虑了宽度影响，但是目前图1-2中类比的基底宽度B如何取值很难确定，不考虑这部分时公式的形式更简单且偏于安全，但是理论上会造成设计的浪费。

由前面分析可知，当基坑开挖宽度较小时，极限承载力模式难以解决沿基坑宽度方向基坑两边的隆起是否会在基坑中有叠加效应的问题。后来Bjerrum和Eide(1956)[3]做了一些改进,如图1-3，在考虑破坏模式引入基坑宽度B，在软土地区(φ=0)，这样在与太沙基地基承载力模式类比使用时就解决了公式(3)中的B不确定的问题。但是显然这种破坏模式只适用于基坑宽度较窄的情况，而且破坏线受到下层硬土层深度的影响。

图1-3 Bjerrum和Eide抗隆起分析简图

考虑几种特殊情况，当B=2L时，两侧土体正好没有在中间产生叠加效应；当L

地基承载力模式的抗隆起安全系数的计算方法是类比地基承载力计算模式得到的，王成华[4]提出地基承载力公式的推导是在双侧滑动时得到的，而隆起安全系数中的地基承载力应该是在单侧滑动时推导，他在文中引入了临界宽度(安全系数最小时与基础宽度对应的等效宽度)这一概念，推导出了在安全系数最小时对应的临界宽度

整理得到:

图1-4 考虑对侧土体的地基承载力计算简图

(二)圆弧滑动模式

圆弧滑动模式的基本原理为：假设滑动面为:沿围护结构底部滑动的圆弧面，基坑坑底抗隆起安全系数由抗滑力矩与滑动力矩的比值Ms表示，抗滑力矩由滑动面上土体抗剪强度产生，滑动力矩由土体自重及坑外地面超载q产生。

圆弧滑动模式的滑动面形状由圆心位置不同主要分为两类[2]：一类是以基坑开挖底部为圆弧滑动圆心，另一类是以最下道支撑位置作为圆弧滑动圆心。

二、结语

现有的抗隆起稳定性计算方法都没有考虑基坑宽度、形状的影响，也就是没有考虑基坑各侧的土体对坑中间土体隆起的叠加效果，这无疑在理论上会造成浪费，故本文提出在计算时应予以考虑。