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基坑开挖引起的变形及对邻近建筑物的影响

2017-07-24王斌

居业 2017年5期
关键词:构筑物土体边坡

王斌

[摘要]本文探究了基坑开挖对临近建筑地基承载力的影响,分析了临近边坡(基坑)建筑物地基临界滑移面的形状,并进行了基坑开挖对地基承载力减损的分析。

[关键词]基坑开挖;围护结构变形;差异沉降;水平侧移;内力变化 文章编号:2095-4085(2017)05-0123-02

当基坑邻近位置存在建筑物和构筑物时,基坑工程的施工会导致这些建筑物和构筑物出现不同程度的变形,当这种变形过大时就会导致建筑物和构筑物的破坏,从而使这些建筑物和构筑物不能正常使用,严重的可能还会危害人民群众的生命财产安全。

1基坑开挖引起的变形

开挖,在墙的内部和外部的压力差情況下以及基坑开挖的荷载量减少会引起围护结构产生水平位移,并且使围护墙外土体形变,从而引起周围建筑物、管线之类沉陷。更何况开挖卸荷还会引起基坑底部土体隆起,所以围护结构的水平移动和坑底土体隆起是使周边地层变化的主要原因。周围建筑物受地层变位(竖向与横向)影响,产生刚性和非刚性变形,刚性变形一般出现在较差地基,由设备地基及构件组成刚性体,建筑物水平倾角相同,地基沉陷值即使有不同,但对建筑物破坏程度却很小。非刚性变形因为建筑物结构发生扭曲变形,梁柱错动,将会发生较严重的破坏。

2基坑开挖对临近建筑地基承载力的影响

建筑物的地基承载力是指地基承担荷载的能力。受荷载的影响,地表会出现变形,并且在荷载一直增强后,地基形变会慢慢变大,刚开始的时候地基的应力处于弹性平衡状态,具备安全的承载性。如果荷载增大到一定程度,地层中慢慢出现在任一方向,当土的抗剪强度大于剪力时,区域中每一点会出现剪切损坏并且处于边缘状态时,土中应力会出现重新分布。地基中的极限平衡状态小部分会渐渐恢复到弹性状态,地层还能处于平稳形式,依旧具备安全承载能力,而如果地基形变增大,一定要检验变形的计算结果不超过合理范围。在荷载不断变大时,地基会有一个范围的塑性区,会出现地基承载力不够,失去平稳,此时地基达到极限承载力。

3临近边坡(基坑)建筑物地基临界滑移面形状的研究

3.1临近边坡(基坑)建筑物地基临界滑移面形状

邻近边坡荷载作用时,被地基破坏的滑动界面会接近底部线条,与表面的交角为α;边坡一带,是线性的,和坡角的交角为μ,中间连接部分通常被假定为对数螺旋线或圆弧(直径=0)。在接近边缘(坑)建筑荷载,边界滑移面假设,假定建筑物地基离坡顶长度是L1,把滑移体分成三个块,OC,AC线、基础底面夹角成α=π/4+Φ/2;扰动土体区域顺着对数螺线切线的方向,MN线与边坡线夹角是μ=π/4-Φ/2。这类滑移面模型最好的优点在于,这种方式来自Prandfl无重基础损坏的时候滑移面的规则,具备较大应用理论。

3.2临界滑移面形状的分析讨论

边坡的稳定性和承载力在本质上属于同一类,不同的是边坡没有支撑力时,滑动面上的剪应力是由重力引起土体的滑动面上,并在特殊情况下的地基承载力的剪切力对滑移界面与建筑物的负荷。根据极限平衡理论,如果严重的地层,在该地区的二组塑料滑线不一定是线性或对组螺旋,无法用计算式的形式,而必须用线性计算方法求解微积分方程。从物理和弹性角度等多个方面开始界面基础、极限计算方法外,在岩土力学稳定分析当中,工程较实用的依然是一些几近相同假设条件下的极限平衡法、滑楔模型和条分法等重要的数值离散分析技术。不一样的临界破坏理念,不同的楔数的获得不同,在某种程度上来讲,大部分滑楔系统得出对应结论更加趋近于传统的极限平衡法滑移面形状。由于对数螺线和直线在塑性方法中属于两簇机动许可滑移面,所以计算得到的无重质地承载力结果和方法解十分契合,因此考虑自重的时候,计算结果对地基承载力的分析计算一定是具备参考意义的。

4基坑开挖对地基承载力减损分析

基坑所在区域会对地基承载力影响预计会很大。根据常识,离开基坑不远处的边坡,由于开挖的影响,虽然降低了地基承载力,但是却会造成很大的损失;而离基坑外沿距离较长的时候,基坑开挖对地基承载力的影响慢慢减弱,地基承载力会渐渐聚集到地面水平时的数值。在这种情况下,当坡角是固定的,基本规则和基坑侧壁承载能力相一致。从实践分析的角度,当地基远离基础的滑移线,受到基坑影响继续向原来假定的方向变化,或者是反其道而驰,从而露出地面,势必要通过找到临界滑移面方能确定。那么问题变得非常的复杂,尤其是考虑土体自身重量的时候,必须有效的计算数值和方法才能求解,但是由于产生误差,现在还没有能精确的到结果的方法。为了减少对计算结果的影响,可以进行简单的估算。

5结语

基坑开挖造成基坑边坡失去稳定性、邻近建筑地基承载力减少等等,其中有边坡稳定、地基承载力及土压力三个经典土力学的主要内容,依照互相作用论点,运用一样的方式进行讨论和分析。大部分的研究者模拟了很多案例研究,甚至应用大量的数据试验,针对问题的综合性,很多研究结果都在极限平衡理论的数值解法中得到。

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