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深基坑土压力计算参数确定计算案例

1.1地面荷载的确定

基坑南部有城市道路，施工时基坑周围有机械使用，钢筋的堆放，但其地形总体较为平坦且人员活动较少。因此取上部荷载为20kPa。

1.2计算参数的确定

根据工程地质勘察报告中的地层岩性及分布特征，可将基坑工程开挖深度内涉及地层按其地层岩性及其物理力学指标大致划分为四个大层，具体分布情况及其物理力学性质指标见下表：

表1.1各地层的分布情况及其物理力学性质指标

层号

地层名称

层厚

(m)

重度

(kN/m3)

黏聚力

(kPa)

内摩擦角(°)

压缩模量

(MPa1)

渗透系数

(cm/s)

地基承载力(kPa)

1

杂填土

2.1

17.6

10.0

10

1.4

1.5×10?

—-

2

粉土

2.7

18.4

15.0

22

5.0

6×10?

120

3

粉砂、细砂

3.9

19.8

8.0

26

17.5

3×10-3

160

4

细砂、中砂

5.5

19.6

5.0

32

25.5

1×10-2

260

5

中砂、细砂

13

20.1

5.0

34

40

1×10-2

320

由于基坑开挖深度在12.3m以内，根据地下水位情况可知第一层水分布于第4层土中取埋深为10.0m,第二层水仅位于西半侧少部区域且几乎位于开挖深度以下可不进行计算，可采用水土合算的原则进行计算，水的重度取9.8kN/m3。

本工程场地平坦，土体上部底面超载20kPa,在影响范围内无建筑物产生的侧向荷载，且不考虑施工荷载及邻近基础工程施工的影响，假定支护墙面垂直光滑，故采用郎肯土压力理论计算。

(1)计算方法：按朗肯理论计算主动与被动土压力强度，其公式如下：

P。=(q+∑r,h,)K。-2c√K。

P,=(q+∑r.h)K,+2c√K,式中

Pa、P,一朗肯主动与被动土压力强度(kPa);q一地面均匀荷载(kPa);

y;一第i层土的重度(kN/m3);

h;一第i层土的厚度(m);

Ka、K,一朗肯主动与被动土压力系数；

式中c、φ一计算点土的抗剪强度指标

(2)土层参数加权平均数

(1.1)

(1.2)

(1.3)

(1.4)

由于各土层物理力学参数相差不大，故采用加权平均法计算土压力，各加权平均参数计算为：

平均容重：(论文)郑州地铁碧沙岗站基坑支护设计专业名称：土木工程年级班级：土木本

y=∑rh/∑h,(1.5)

=17.0kN/m3

平均抗剪强度指标：

φ=∑φh,/∑h(1.6)

=21.50°

c=(1.7)

=9.0kpa

(3)土压力系数

主动土压力系数：

被动土压力系数：

√Ka=0.68

√K,=1.47

(4)基坑顶底土压力

地面均布超载：q=20kpa;

主动土压力：

坑顶：h=Om

ea=(q+7h)K。-2C√K。

=(20+17.0×0)×0.46-2×9.0×0.68=-3.04kPa

坑底：h=12.3m

eaD=(q+h)K。-2C√K。

=(20+17.0×12.3)×0.46-2×9.0×0.68

=13.39kpa

=93.15kpa

被动土压力：

坑顶：h=Om

eo=(q+2h)K,+2C√K,

=(20+17.0×0)×2.16+2×9.0×1.47

=69.66kpa

坑底：h=12.3m

epD=(q+7h)K,+2C√K,

=(20+17.0×12.3)×2.16+2×9.0×1.47=512.32kpa

1.3土压力计算

(1)确定临界深度z?,由e=(q+22o)ka-2c√ka=0得：

(1.8)

=0.39m

(2)各支点及坑底处的土压力：

0点：ea=(q+rh)K。-2C√K。

=(20+17.0×0)×0.46-2×9.0×0.68=-3.04kpa

A点：ea?=(q+rh)K。-2C√K。

=(20+17.0×2.1)×0.46-2×9.0×0.68

B点：

C点：

D点：

eaB=(q+rh)Ka-2C√Ka

=(20+17.0×4.8)×0.46-2×9.0×0.68=34.50kpa

eac=(q+rh)K。-2C√Ka

=(20+17.0×8.7)×0.46-2×7.47×0.68

=64.99kpa

eaD=(q+rh)K。-2C√K。

=(20+17.0×12.3)×0.46-2×9.0×0.68=93.15kpa