基質(zhì)吸力對基坑支護結(jié)構(gòu)土壓力的影響研究StudyontheEffectofSuctionontheSoilPressureontheRetainingandProtectingStructureforFoundationpitxx（xx大學(xué)，610065，xx）（xx四航工程技術(shù)研究院，510230，xx）摘要：在進行基坑支護設(shè)計時，現(xiàn)行規(guī)范按飽和土力學(xué)理論來計算基坑支護結(jié)構(gòu)的土壓力。這種設(shè)計、計算方法誤差較大。文章依據(jù)非飽和土力學(xué)理論，推導(dǎo)出基坑非飽和土體中支護結(jié)構(gòu)的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值及水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值的計算公式。在此基礎(chǔ)上，就基質(zhì)吸力及施工季節(jié)對基坑支護結(jié)構(gòu)土壓力的影響進行了探討。關(guān)鍵詞：非飽和土，基質(zhì)吸力，基坑支護結(jié)構(gòu)，水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值，水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值。作者簡介：xx（1967-9），男，xxxx人，高級工程師，博士，主要從事環(huán)境生態(tài)巖土工程研究工作。QIGuo-qing(SichuanUniversity，Chengdu，610065，China)(GuangzhouSihangInstituteofEngineeringTechnology，Guangzhou，510230，China)Abstract:Inthedesignoftheretainingandprotectingstructureoffoundationexcavation,thetheoryofsaturationsoilmechanicsisusedtocalculatethesoilpressureonthestructureinthepresentcode.Theresultsofthesedesignandcalculatingmethodsarenotverysatisfied.Inthispaper,theequationsofthestandardvalueofhorizontalloadingandhorizontalresistingforcearededucedbasedonthetheoryofunsaturatedsoilsmechanics.Intheend,theeffectofsuctionandconstructiontimeonthesoilpressureontheretainingandprotectingstructureoffoundationexcavationisstudiedaccordingtotheequations.Keywords:thetheoryofunsaturatedsoilsmechanics,theretainingandprotectingstructureoffoundationexcavation,thestandardvalueofhorizontalload,thestandardvalueofhorizontalresistingforce.1引言進行軟土中的建筑基坑開挖，往往需要對基坑進行支護。目前規(guī)范、規(guī)程［1］給出了按飽和土力學(xué)理論計算基坑支護結(jié)構(gòu)土壓力的公式，并用于基坑支護設(shè)計。這種設(shè)計、計算方法誤差較大，對于地下水埋深較大的基坑則偏于保守，造成不必要的浪費；而對于用工程類比法設(shè)計的基坑，又對降雨的影響估計不足，往往造成基坑失事。因此，本文依據(jù)非飽和土力學(xué)理論，推導(dǎo)出基坑非飽和土體中支護結(jié)構(gòu)水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值及水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值的計算公式。在此基礎(chǔ)上，對非飽和土體強度隨基質(zhì)吸力的變化進行研究，并就基質(zhì)吸力對基坑支護結(jié)構(gòu)土壓力的影響，以及施工季節(jié)對基坑支護的影響進行了探討。2非飽和土的抗剪強度就強度特性和變形特征方面而言，非飽和土要比飽和土復(fù)雜得多。非飽和土的孔隙中不但充填有水，而且還有空氣。水－氣分界面具有表面張力。表面張力是產(chǎn)生基質(zhì)吸力的根源。非飽和土區(qū)別于飽和土的力學(xué)性質(zhì)，與非飽和土中的基質(zhì)吸力有關(guān)，而非飽和土基質(zhì)吸力又隨土中含水量的變化而變化。它196躍0軌年，輪Bishop濫等提出了非飽易和土抗剪強度蒜的有效應(yīng)力公報式揚［泡2柜，冷3誦］愚：彩幸貨勁（捉1腔）表由于型（捕1倉）式中，祥Bishop需建議的非飽和沖土有效應(yīng)力項找中的盞系數(shù)斑難以確定，因獎此，富Fredlu返nd蓄等攏于嶺197究8嗚年提出了他們區(qū)的非飽和土抗括剪強度公式嫩［值4綁］暴：萄咽（牢2縮）幻式中，巾為肝Moh捧r腥－連Coulom摟b繞破壞包線的延誦伸與剪應(yīng)力軸剛的截距，在剪籍應(yīng)力軸處的凈局法向應(yīng)力和基扣質(zhì)吸力均為零肢。它也叫做有絹效粘聚力；寬為破壞時在破柄壞面上的法向協(xié)總應(yīng)力；忠為破壞時在破秀壞面上的孔隙雨氣壓力；一般論的邊坡穩(wěn)定性層分析時，認(rèn)為田孔隙氣壓力為長大氣壓，即仁；種為破壞時在破瘦壞面上的孔隙照水壓力；舍為與凈法向應(yīng)醬力狀態(tài)變量枕有關(guān)的內(nèi)摩擦豪角；武表示抗剪強度榮隨基質(zhì)吸力渣而增加的速率耀。產(chǎn)，姐為有效粘聚力擴隨疤的增量。郊圖軋1孕賞非飽和土引伸恨的判Mohr-C照oulom準(zhǔn)b薦破壞包面膠Fig.訪1扒Thest遷retch槍Mohr-C悉oulomb診堪failur伴e到plane沉foru翻nsatur禁ateds言oils星Fredlu狹nd扶建議的非飽和但土抗剪強度公優(yōu)式是列Mohr-C藝oulomb鴿飽和土抗剪強紛度公式的延伸絕。兩者之間可碌以平順地過渡遭，當(dāng)土體飽和絮時，孔隙水壓峽力倦等于孔隙氣壓痰力權(quán)，因此，基質(zhì)窮吸力篩等于零。公式詠（歲2針）中的基質(zhì)吸件力相消失，從責(zé)而平滑地過渡濕為飽和土抗剪剪強度公式事。爆3摸基于非飽和土瘦力學(xué)理論的影基坑支護結(jié)構(gòu)殊土壓力序基坑旁潛水面以上的相土體處于非飽延和狀態(tài)，對于輔同一個土體樣公本，其非飽和榴抗剪強度高于郵其飽和抗剪強禽度影［界5距］客。高出的部分派包含在萬粘聚力中，即禿：（3）顧3.省1銳支護結(jié)構(gòu)水平巷荷載標(biāo)準(zhǔn)值而依據(jù)非飽和土撓力學(xué)理論，考鑼慮公式泄（怠3蔥），則對于粉澇土及粘性土，穴圖損2框所示支護結(jié)構(gòu)纖水平荷載標(biāo)準(zhǔn)賊值豎計算公式如下隨：（4）蘿式中，僅為第阻層的主動土壓供力系數(shù)，可按百計算；箭為三軸試驗確苦定的第鬧層土固結(jié)不排廚水（快）剪內(nèi)還摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值估；厘為作用于深度吃處的豎向應(yīng)力劣標(biāo)準(zhǔn)值，計算那點位于基坑開碗挖面以上時：謀，計算點位于務(wù)基坑開挖面以柿下時：付，其中，記為開挖面以上貴土的加權(quán)平均缸天然重度；鉆為三軸試驗（魚當(dāng)有可靠經(jīng)驗扶時可采用直接阿剪切試驗）確橡定的第笑層土粘聚力標(biāo)脊準(zhǔn)值。葉公式監(jiān)（團4苦）中太項是由基質(zhì)吸循力引起的水平五荷載減小量，伸當(dāng)基質(zhì)吸力消會失時，此量為狹零。虜圖冒2鞏發(fā)水平荷載計算倆圖鷹［妥1穗］飛Fig.2占Theca賣lculat倦ingch抄artfo魂r煎horizo問ntal衫loadi體ngon憐suppor格tunit棉奸in蜻founda鴨tion廚pit掙[1]際躁3.感2寒支護結(jié)構(gòu)水平竭抗力龍標(biāo)準(zhǔn)值吼依據(jù)非飽和土凍力學(xué)理論，考柿慮公式姿（馬3寬），則對于粉愉土及粘性土，壩圖福3暑所示基坑內(nèi)側(cè)薯水平抗力標(biāo)準(zhǔn)龜值采計算公式如下費：唱策劈臣（占5惕）誠式中，停為第撒層土的被動土視壓力系數(shù)，按閘計算；作用于舞基坑設(shè)底面以下深度慈處的豎向應(yīng)力壽標(biāo)準(zhǔn)值，可按脾式計算，掏為深度雙以上土的加權(quán)姿平均天然重度鋪。魔公式衫（很5泄）中紛項是由基質(zhì)吸心力引起的水平籮抗力增加量，境當(dāng)基質(zhì)吸力消貝失時，此量為蛇零?；蹐D托3雜水平抗力計算輪圖獅［穗1椒］蔽Fig.3夫Theca千lculat哥ingch吃artfo索r拖horizo車ntal諷resis喬tingf廳orceo膝n似suppor笨tunit客in蓄founda蓋tion換pit哨[1]伸追4摔施工季節(jié)對基級坑支護的影響乳依據(jù)陸Fredlu省nd敬（拉199籠3繼年）和把Gan泰（酸198南8柄年）的試驗賭［井6墾，救7憤］粱，刊所得到的蘭角與基質(zhì)吸力尾的關(guān)系，主要阿有四種類型。蹤①查銷角是基質(zhì)吸力浙的線性函數(shù)。困固結(jié)排水試驗麥中，劑角與基質(zhì)吸力伍的相關(guān)關(guān)系為礎(chǔ)：（6）式中，。醬②搏姜角是基質(zhì)吸力鳳的冪函數(shù)。相粗關(guān)公式為：黑民于樹腹紋掠（私7貌）隙③艷渠角是基質(zhì)吸力兇的線性函數(shù)和栗冪函數(shù)的組合梅。令：線性函課數(shù)和冪函數(shù)的撕連接點處的基患質(zhì)吸力為弊。當(dāng)奸＜挺時，限角與基質(zhì)吸力窩的關(guān)系為線形露函數(shù)；當(dāng)碑≥高時，名角與基質(zhì)吸力悟的關(guān)系為冪函吊數(shù)：范鏟京（炒8敏）柏④賽弓角是基質(zhì)吸力布的雙曲線函數(shù)費和冪函數(shù)的組聽合。令：雙曲味線函數(shù)和冪函品數(shù)的連接點處受的基質(zhì)吸力為謠。當(dāng)荷＜鴉時，唐角與基質(zhì)吸力柳的關(guān)系為雙曲驚線函數(shù)：擦羊腐攔特（奉9對）玻當(dāng)敏≥屬時，盒角與基質(zhì)吸力驟的關(guān)系為冪函唇數(shù)：陸厘伴淘（四10近）去施工季節(jié)的影晴響主要是指旱炕季、雨季對基餡坑支護的影響寫。基坑開挖施鑄工選擇在旱季牙，氣候干燥，餅非飽和土中基早質(zhì)吸力升高，襯對基坑支護安辱全有利；基坑蘆開挖施工選擇津在雨季，降雨昌較多，雨水下榆滲致使非飽和黎土中基質(zhì)吸力她降低，甚至消憲失，對基坑支孕護安全不利。5結(jié)論榴1榨）基坑范圍內(nèi)猴非飽和土中基銀質(zhì)吸力的存在秤，對基坑的開沃挖與支護安全須是有利的，由谷基質(zhì)吸力引發(fā)壩的支護結(jié)構(gòu)水播平荷載減小量共為：章；由基質(zhì)吸力渠引發(fā)的支護結(jié)遞構(gòu)水平抗力增零加量為：趨。當(dāng)基質(zhì)吸力嗎消失時，此量朝為零。迅2醋）基坑開挖的授季節(jié)選擇是非洽常重要的。旱若季，非飽和土聚中的基質(zhì)吸力篩升高，對基坑遠(yuǎn)支護結(jié)構(gòu)的安隔全有利；在雨旬季，降雨較多京，雨水下滲致暴使非飽和土中廟基質(zhì)吸力降低慰，甚至消失，婆對基坑支護安尚全不利。破3克）在按經(jīng)驗設(shè)芒計基坑開挖支攻護時，必須考眉慮基坑施工成陪功實例的施工斬季節(jié)以及所設(shè)丟計基坑的施工推季節(jié)。參考文獻染［鑄1梳］中國建筑科侄學(xué)院，中華人迅民共和國建設(shè)念部。建筑基坑務(wù)支護技術(shù)規(guī)程分［欠C箏］講。辯199擔(dān)9塞，藍9摔，頂1義。傅［春2局］我莫Bishop鳴AW,姐Alpan摔I,Bli帶ghtG聰E,et俊al.Fa續(xù)ctor贈contro塔lling咐thes望hear茄streng鏡th子ofpa級rtlys排aturat滲ed凝cohesi鏡ve稻soils即甩［群S槳］您.In:邁ASCER端esearc復(fù)h妨C糟onfere伯nce左onth察eShea鏈rS粘trengt候h死ofC販ohesiv吳e貴Soils綁.膀Univ.仔of姥Colora橋do掩,1960債,503批～蜘532.鄰論細(xì)庸苗殼滾林鉆尊斜宗枯倚皂侵曉臟嚼燭槽箭胃應(yīng)始嚴(yán)灶［緞4梢］滿Fredlu烈ndDG洽,Morg糊enster煩nNR,惕Widge病rRA.么Thes相hears渴trengt教hofu干nsatur傷ateds奮oils揭［嶄J雁］使.Cana儉dian族G散eotech蕩nical遮J客ournal娛.懸1978,您15:31鹿3界～得321.喪［億5略］認(rèn)xx燕。犯