©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net考虑渗透力的基坑水土压力计算3刘早云李广信(清华大学岩土工程研究所北京100084)摘要:渗流不但决定了基坑支护结构上的水压力,而且所产生的渗透力也影响其上的土压力,以往对此认识不足。通过算例,对不同渗流工况下用不同计算方法进行比较分析。发现对于二维渗流情况,用朗肯土压力埋论计算不合理,与用库仑理论计算结果有较大差别;有上层滞水产生的水土压力不同于一般静水情况;当在基坑外采用真空井点降水时,会明显降低荷载(主动土压力),增加抗力(被动土压力),与在坑内排水比较,有助于基坑的稳定。关键词:土压力一维渗流二维渗流渗透力降水COMPUTATIONOFWATERANDEARTHPRESSURESINCONSIDERATIONOFSEEPAGELiuZaoyunLiGuangxin(IntituteofGeotechnicalEngineering,TsinghuaUniversityBeijing100084)Abstract:Seepagedetermineswaterpressureonsupportingstructure,andseepageforceaffectsearthpressureonitbefore.Butthereisinsufficientresearchinitbefore.Differentseepageconditionsandcomputationmethodsarecomparedandanalyzedwithexampleshere.Itisindicatedtaht,whenthereis22Dseepage,resultsofRankine’searthpressuretheoryisnotreasonable,whichisquitedifferentfromthatofCoulomb’searthpressuretheory;whenthereissuperstratumperchedwater,waterandearthpressureisdifferentfromthatofstaticwater;incomparisonwithdranageinsidedeepexcavation,dewateringwithwell2pointoutsidecandeduceactiveearthpressureandincreasepassiveearthpressure,whichhelpstoslopestabilizationofdeepexcavation.Keywords:earthpressure12Dseepage22Dseepageseepageforcedewatering3国家自然科学基金与长江水利委员会联合资助项目(编号:5009920)。第一作者:刘早云男1976年12月出生博士研究生收稿日期:2001-11-140前言随着我国大规模建筑基坑和地下工程的发展,支护结构设计计算中的许多问题逐步突现出来。支护结构水土压力计算得到越来越多的重视和研究[1～3]。基坑水土压力计算常常采用朗肯和库伦土压力理论。朗肯与库伦土压力理论均是属于极限土压力理论,用这两种理论计算出的土压力都是墙前后土体处于极限平衡状态。但是,朗肯土压力理论是建立在土体全部处于朗肯极限平衡状态的基础上,是从土中一点的极限平衡应力状态出发,首先求出作用在土中光滑竖直面上土压力强度及其土压力分布,然后再计算作用在墙背上的总土压力。库伦土压力理论则是对墙后的土楔体整体处于极限平衡状态而求出总土压力,再算出土压力分布线。在实际基坑工程中,两者经常被使用,尤其是朗肯理论,更由于其简便而被广泛使用。需要说明的是,土中水的问题是土压力计算的难点。简单的水土合算并不能解决实际工程中的复杂问题。土中水对水土压力的影响主要与水的存在状态有关。土中水的存在状态有多种,有结晶水、结合水和自由水。自由水又分为毛细水和重力水,后者有静态水、渗流水等。而地下水存在的形态又有上层滞水、潜水和承压水[4]。不同的降水排水措施又导致不同的地下水运动形式。由于朗肯理论要求墙后土应力状态为一维情况,这样,在一些土中水为静水压力或者水压力为一维渗流情况下适用;但是,有平面渗流的情况就不适用。库伦土压力理论由于考虑土楔体的极限平衡,因而更为适用在有渗流的情况下计算水土压力。当挡土墙墙后水为二维渗流时,由于渗透力方向不全是竖直方向的,故朗肯理论不适用。这时朗肯理论与库伦理论计算的结果有很大的不同。水土压力的分布还受不同土层渗透系数的影响。当土层的渗透系数由大到小,或者由小到大,考虑渗透影响,其水土压力分布有很大的不同,这点在北京地区含地下水(滞水、潜水和承压水)的土中表现特别明显。此外,渗透力方向的不同,将影响基坑的水土压力。对同一个基坑,采用基坑内明沟降水和轻型井点降水,由于降水位置不同,渗透力相对于板桩墙的方向不同,从而对板桩墙的水土压力也将不同。李广信等[5～8]在基坑有水渗流的情况下对水土压力进行了分析,认为要考虑渗流力,最好要结合流网进行计算,使...
