深厚软土地区基坑墙底抗隆起稳定性Prandlt计算式的讨论

阳吉宝. 深厚软土地区基坑墙底抗隆起稳定性Prandlt计算式的讨论[J]. 水文地质工程地质, 2021, 48(2): 61-69. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202006031
引用本文: 阳吉宝. 深厚软土地区基坑墙底抗隆起稳定性Prandlt计算式的讨论[J]. 水文地质工程地质, 2021, 48(2): 61-69. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202006031
YANG Jibao. A discussion of the Prandlt calculation formula for anti-uplift stability of the bottom of a foundation pit wall in deep soft soil areas[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2021, 48(2): 61-69. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202006031
Citation: YANG Jibao. A discussion of the Prandlt calculation formula for anti-uplift stability of the bottom of a foundation pit wall in deep soft soil areas[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2021, 48(2): 61-69. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202006031

深厚软土地区基坑墙底抗隆起稳定性Prandlt计算式的讨论

详细信息
    作者简介: 阳吉宝(1964-),男,博士,教授级高级工程师,主要从事岩土工程设计和施工技术管理工作。E-mail: yangjibao@smedi.com
  • 中图分类号: TU471+.8

A discussion of the Prandlt calculation formula for anti-uplift stability of the bottom of a foundation pit wall in deep soft soil areas

  • 深厚软土地区采用Prandlt公式计算基坑抗隆起稳定性常常不满足规范要求,给基坑支护设计带来较大困惑。本文在分析基坑开挖与Prandlt公式计算地基极限承载力的力学边界条件差异的基础上,指出采用Prandlt计算式、临界宽度法和计入基坑内侧土体抗剪强度等改进计算方法的不足,提出同时考虑基坑支护体内外两侧土体抗剪作用的改进计算公式。通过对4个计算公式各参数的敏感度分析,发现内摩擦角是影响基坑墙底抗隆起稳定性的首要因素,基坑挖深和支护体插入深度是主要影响因素,土体黏聚力是次要影响因素,土体重度的影响可以忽略。软土内摩擦角较小,在基坑挖深一定的条件下,只有通过加大支护体插入深度才能保证基坑墙底抗隆起稳定性,因此,考虑基坑支护体内外两侧土体抗剪强度的有利作用可合理优化基坑支护设计。本文通过工程实例研究,验证了计入基坑支护体内外两侧土体抗剪强度作用的合理性;同时,根据浙江软土地区多项工程墙底抗隆起稳定安全系数计算结果的统计分析,指出目前规范取值标准偏高,在软土地区不尽合理,建议在积累工程经验的基础上,适当降低规范计算方法的标准限值。

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  • 图 1  支护体墙底地基承载力验算图

    Figure 1. 

    图 2  单面滑动粗糙基底抗隆起承载力示意图

    Figure 2. 

    图 3  计入上覆土抗剪强度计算模式

    Figure 3. 

    图 4  Prandtl课题推导

    Figure 4. 

    图 5  考虑坑内外两侧土体抗剪作用计算模式

    Figure 5. 

    图 6  不同公式抗隆起系数与各影响因素的敏感度曲线

    Figure 6. 

    表 1  影响因素基准参数和变化范围

    Table 1.  Benchmark parameters and variation range of the influencing factors

    因素 基坑挖深
    h/m
    围护桩插入
    深度t/m
    土层重度
    γ/(kN·m−3
    土层黏聚力
    c/kPa
    土层内摩擦角
    φ/(°)
    基准参数 9.65 12.85 17.85 4.34 10.68
    变化范围 6~15 8~20 15~20 2~8 5~15
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    表 2  各影响因素敏感度排序

    Table 2.  Ranking of sensitivity of various influencing factors

    因素敏感度排序
    公式 因素 h t γ c φ
    基准值 9.65 12.85 17.85 4.34 10.68
    Kb 敏感度 0.0387 0.0303 0.0007 0.0136 0.083
    排序 2 3 5 4 1
    KJ 敏感度 0.0398 0.0306 0.0051 0.0309 0.0766
    排序 2 4 5 3 1
    KJJ 敏感度 0.039 0.0287 0.0013 0.0163 0.0844
    排序 2 3 5 4 1
    KL 敏感度 0.0218 0.0161 0.0005 0.0093 0.0554
    排序 2 3 5 4 1
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    表 3  基坑支护设计岩土参数表

    Table 3.  Parameters of the foundation pit design

    土层名称 土层厚度/m
    γ/(kN·m−3)
    抗剪强度指标 十字板剪切试验
    固结快剪 三轴UU
    c/kPa φ/(°) c/kPa φ/(°) Cu/kPa Cu’/kPa
    1 18 15.9 8.3/11.9* 6.7/9.6* 7.3 0.4 21.28 7.08
    2 20 16.2 8.5/12.1* 6.9/9.8* 8.4 0.4 35.84 12.53
      注:表中带*数据为峰值强度。
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    表 4  坑底和墙底抗隆起计算结果对比

    Table 4.  Comparison of the anti-uplift calculation results between pit bottom and wall bottom

    序号 围护桩插入比 坑底抗隆起稳定系数K0 墙底抗隆起稳定系数
    Kb KJ KJJ KL
    1 1∶1.5 1.397/1.305** 1.194/1.621* 1.491/2.035* 1.321/1.796* 1.318/1.602*
    2 1∶1.8 1.482/1.415** 1.258/1.70* 1.578/2.147* 1.388/1.879* 1.350/1.642*
    3 1∶2.0 1.524/1.489** 1.295/1.745* 1.627/2.209* 1.425/1.925* 1.368/1.666*
    4 1∶2.2 1.558/1.564** 1.326/1.784* 1.670/2.264* 1.460/1.966* 1.384/1.685*
    5 1∶2.4 1.587/1.639** 1.366/1.819* 1.711/2.313* 1.488/2.003* 1.405/1.702*
    6 1∶2.6 1.807/1.868** 1.391/1.850* 1.745/2.357* 1.514/2.035* 1.417/1.718*
    7 1∶3.0 1.996/2.145** 1.435/1.904* 1.804/2.431* 1.559/2.091* 1.439/1.745*
    8 1∶4.0 2.231/2.715** 1.515/2.002* 1.912/2.568* 1.642/2.194* 1.478/1.794*
      注:表中带*数值是按固结快剪峰值强度指标取值;带**数值是采用上海市规范按固结快剪峰值强度指标取值。
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    表 5  浙江地区基坑抗隆起稳定系数不同公式计算结果

    Table 5.  Calculation results of different formulas for stability coefficient of foundation pit against uplift in the Zhejiang area

    序号 项目名称 开挖深度/m 插入深度/m 土体力学参数 安全系数
    c/kPa φ/(°) Kb KJ KJJ KL
    1 湖州憩园小区 4.95 11.40 9.50 6.60 1.41 1.78 1.55 1.45
    2 乐清丽都华府 5.00 12.00 11.00 6.80 1.48 1.91 1.64 1.49
    3 华联万豪酒店 11.60 8.90 5.00 19.00 2.57 2.70 2.80 2.28
    4 乐清长途车站 5.80 13.90 10.00 7.00 1.46 1.86 1.61 1.47
    5 乐清游泳馆 5.10 11.70 10.00 7.00 1.46 1.86 1.62 1.48
    6 北仑人民医院 4.30 8.50 9.50 9.20 1.72 2.07 1.92 1.66
    7 绍兴嘉悦广场 6.25 12.30 10.00 6.00 1.27 1.65 1.40 1.36
    8 杭州杨家村安置房 7.00 10.00 16.00 8.70 1.62 2.15 1.82 1.61
    9 绿都湖滨花园 6.05 12.20 11.00 7.90 1.53 1.95 1.70 1.53
    10 温州广化路C地块 7.60 15.20 10.00 8.00 1.49 1.88 1.64 1.50
    11 温州皇家酒店 8.35 14.20 10.00 7.00 1.31 1.67 1.44 1.39
    12 温州广化路A地块 6.50 13.00 10.00 9.00 1.65 2.03 1.82 1.60
    13 杭政储出(2007)3号地块 7.00 14.00 16.10 6.30 1.42 2.03 1.58 1.46
    14 万坤西溪 4.85 7.50 8.00 10.00 1.67 1.93 1.85 1.63
    15 镇海传化物流信息港 8.80 11.50 17.50 10.50 1.81 2.37 2.02 1.74
    16 宁波万达广场 11.00 16.50 14.00 12.00 1.98 2.47 2.19 1.84
      备注:表中所有项目土层重度γ均取16.5 kN/m3;带下划线的数值不满足规范要求。
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出版历程
收稿日期:  2020-06-15
修回日期:  2020-07-30
刊出日期:  2021-03-15

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