基坑支护工程中土压力的计算

深基坑工程中的土压力计算与控制深基坑工程是指建筑物地下部分的开挖和施工过程。

在这个过程中，土体的力学性质对工程的安全性有着重要的影响。

土体的承载力和稳定性是深基坑工程中需要重点考虑的问题之一。

而土压力的计算与控制是保证深基坑工程施工顺利进行和工程安全的关键一步。

深基坑工程中，土体的自重、活动土压力、静水压力等因素都会对基坑结构产生巨大的力作用。

为了保证工程的安全，必须对土体的压力进行科学合理的计算与控制。

土压力计算的原则是以确保基坑结构的安全为前提，通过对土壤压力的估算和分析，确定基坑结构所承受的最大力，并根据这些力的大小和作用方向来选择相应的土压力控制措施。

土压力计算的基础是对土体的物理力学性质进行有效的研究和分析。

不同种类的土体具有不同的力学特性，因此在计算土压力时，需要根据实际情况选择适用的力学模型。

一般来说，常用的土体力学模型有弹性力学模型、松弛模型和塑性模型等。

其中，弹性力学模型适用于强度较高的土体，而松弛模型和塑性模型适用于强度较低的土体。

通过对土体的力学模型进行分析，可以得出合理的土压力计算结果。

在计算土压力时，需要考虑土体的应力分布和变形特性。

应力分布是指土体内部应力的分布情况，它直接影响着土体的稳定性和承载能力。

根据经验公式或数值模拟等方法，可以推断出土体的应力分布情况，并进而计算出土压力的大小。

而土体的变形特性则是指土体在受力作用下发生的变形情况。

通过对土体的变形特性进行研究，可以确定土压力的变化规律，并据此对土压力进行控制。

土压力的控制包括两个方面，即土压力的减小和土体的加固。

在深基坑工程中，为了减小土压力的大小，可以采取一些措施。

例如，在开挖基坑时，可以采用分段开挖的方法，即将基坑的开挖过程划分为多个阶段进行，以减小土压力对基坑结构的影响。

此外，还可以合理设置基坑支护结构，通过增加支护结构的刚度和强度，来减小土压力的大小。

而土体的加固则是通过改变土体的力学特性和结构特点，来提高土体的稳定性和强度。

土压力计算1计算作用在支护结构上的水平荷载时，应考虑如下因素：1)基坑内外土的自重（包括地下水）；2)基坑周边既有和在建建（构）筑物荷载；3)基坑周边施工材料和设备荷载；4)基坑周边道路车辆荷载；5)冻胀、温度变化等产生的作用。

2荷载的确定本基坑开挖深度为-10.0m，基坑南面和东面均为马路，南面最近距离为12m,东面10m，下设通讯电缆、煤气管线等设施。

西侧为居民住宅楼，楼高五层，其最近距离为11 m，北侧为6层实验大楼，最近距离为12.5 m。

故基坑周边既有建（构）筑物对基坑的荷载可以不考虑。

施工荷载取20kPa,因此取上部荷载为20kPa。

3地下水对土压力的影响根据《基坑工程手册》有在基坑开挖深度范围内存在地下水时，作用与围护结构上的侧压力一般按照如下规定计算：（1）对砂土和粉土等无粘性土按照水土分算的原则计算，即作用于围护结构上的侧压力等于土压力和静水压力之和。

地下水位以下的土压力采用浮重度'γ和有效应力抗剪强度指标'C和'ϕ计算；（2）对粘性土宜根据工程经验按水土分算或者水土合算原则进行计算。

水γ和总应力抗剪强度指标C和土合算时，地下水位以下的土压力采用饱和重度satϕ计算。

由于本工程的地下水埋深较浅，而场地土质情况复杂，且无稳态渗流，故采用水土合算法和分算法结合的计算方法。

即1.5m以上采用合算法，1.5m以下粉土采用分算法，其余土层仍然采用合算法。

4计算过程1)计算支护结构外侧各土层分界处、水位线分界处主动土压力强度标准值：○1 1.5m以上为杂填土，在水位线以上，采用合算法：P ak =σak K a -2c i Ka K a =tan 2(45。

-2i ϕ)σak =σac +∑∆σk,j其中γ=18.0KN/m 3，c=5.00KPa ，ϕ=10.00。

,h=1.5m ； 则Ka=tan 2（45。

-10。

/2）=0.704，a K =0.839； 0m 处：σak =15KPa ，P ak =10.56KPa ；1.5m 处：σak =15+18.0*1.5=42KPa ，P ak =21.18KPa ；○21.5m 至2m 处为粘性土，采用合算法： P ak =σak K a -2c i Ka K a =tan 2(45。

基坑支护结构上水土压力计算分析摘要：分析了目前在基坑开挖中广泛应用的水土分算、水土合算计算水土压力的问题，讨论7计算中所用抗剪强度的测定与选择，并通过工程实例计算，认为考虑渗流作用的水土分算法与实际情况更符合。

关键词：水土分算；水土合算；流网法；强度指标中图分类号： s157 文献标识码： a 文章编号：在进行深基坑支护结构设计时，首先要计算深基坑开挖过程中作用在支护结构上的水压力和土压力。

力的大小主要取决于基坑开挖的深度、场地土体的性质和地下水水位。

对于地下水位高的基坑场地，墙后土体饱和，存在静水压力，甚至有渗流和超孔隙压力的影响。

经典的极限土压力理论是从砂土发展起来的，对于场地复杂多变、受多种因素影响的实际工程，很难给出符合实际的结果，尤其是对于粘性土。

近年来，基坑支护结构上的水土压力计算成为岩土工程界的一个热点问题。

1水土分算水土分算是指在计算土压力时，按有效应力原理将土骨架压力和孔隙水压力（静孔隙水压力和超静孔隙水压力）分别考虑的一种算法。

在基坑工程中由于土方开挖和基坑降水的影响，很容易在墙前后的土体中形成一个水头差，因此分两种情况来讨论水土分算。

1.1不考虑渗流影响时的水土分算当基坑内外存在水位差时，如果支护结构插入坑底的不透水土层中，且可以确定基坑内外的地下水不会发生渗流时，可以不考虑渗流的影响。

在没有地下水渗流作用的土中，不必考虑渗透力的影响，按传统计算的水、土压力值基本和实测值吻合。

1.2考虑稳态渗流影响时的水土分算在基坑支护工程中，由于工程的需要，通常需要进行降水处理，从而造成支护结构两侧水位有差异，形成渗流，当支护结构未插入坑底的不透水土层时，渗流将会通过土体空隙经支护体流向被动侧。

此时，土压力的计算必须考虑渗流的影响。

在基坑支护中考虑稳态渗流的影响计算水压力时，除采用常用计算公式外，还经常采用流网法和直线比例法。

1. 2.1考虑稳态渗流影响的水土分算计算公式(1)式中：一静孔隙水压力或稳定渗流中的水压力；一超静孔隙水压力。

土体主动被动土压力概念及计算公式1.主动土压力概念主动土压力是指土体的水平力对基坑边墙或其他结构物产生的压力。

当土体自由状态时，土体之间不存在任何压力，而当土体被限制或受到外部荷载时，土体开始产生压力。

主动土压力的大小与土体的性质、倾斜角度以及土体上方的土层重量等因素有关。

主动土压力的计算公式根据所用土体的性质和土体力学特性的不同而有所差异。

最常用的计算方法是库伦土压力理论，该理论假设土体的颗粒间相互作用符合库伦摩擦定律。

库伦土压力理论认为土体的主动土压力可以表示为：Ka = (1 - sinφ) / (1 + sinφ)Pa=Ka*γ*H^2其中，Ka为土体活动系数，φ为土体的内摩擦角，γ为土体的重度，H为土体的高度。

2.被动土压力概念被动土压力是指土体受到基坑边墙或其他结构物施加的压力。

当土体与结构物接触时，结构物对土体施加的力会使土体产生一种反作用力，这就是被动土压力。

被动土压力的大小取决于结构物的形状和土体的性质。

被动土压力的计算公式也有多种方法，其中一种常用的计算方法是考虑土体内的摩擦力和土体外的压力之和。

被动土压力的计算公式可以表示为：Pp=Kp*γ*H^2其中，Kp为土体的被动土压力系数，通常取1/3到1/2之间。

需要注意的是，主动土压力和被动土压力的计算方法只是近似计算，实际情况中还需要考虑土体的变形、土体中的水分和土体与结构物之间的摩擦等因素。

3.应用范围和注意事项主动土压力和被动土压力的概念和计算方法广泛应用于地基工程、基坑支护设计和土木结构等领域。

通过计算主动土压力和被动土压力，可以评估土体对结构物的稳定性和设计建议。

在应用主动土压力和被动土压力的计算方法时，需要注意以下几个方面：-确定土体的物理性质，包括土体的重度、内摩擦角等参数。

-选择合适的土压力计算方法，并根据实际情况进行修正和调整。

-考虑土体的变形和水分对土压力的影响。

-结合其他工程参数进行综合分析，确保计算结果的准确性。

基坑⽀护结构的计算第⼆部分基坑⽀护结构的计算⽀护结构的设计和施⼯，影响因素众多，不少⾼层建筑的⽀护结构费⽤已超过⼯程桩基的费⽤。

为此，对待⽀护结构的设计和施⼯均应采取极慎重的态度，在保证施⼯安全的前提下，尽量做到经济合理和便于施⼯。

⼀、⽀护结构承受的荷载⽀护结构承受的荷载⼀般包括–⼟压⼒–⽔压⼒–墙后地⾯荷载引起的附加荷载。

1 ⼟压⼒⑴主动⼟压⼒：若挡墙在墙后⼟压⼒作⽤下向前位移时随位移增⼤，墙后⼟压⼒渐减⼩。

当位移达某⼀数值时，⼟体内出现滑裂⾯，墙后⼟达极限平衡状态，此时⼟压⼒称为主动⼟压⼒，以Ea表⽰。

⑵静⽌⼟压⼒：若挡墙在⼟压⼒作⽤下墙本⾝不发⽣变形和任何位移（移动或滑动），墙后填⼟处于弹性平衡状态，则此时作⽤在挡墙上的⼟压⼒成为静⽌⼟压⼒。

以E0表⽰。

(3)被动⼟压⼒：若挡墙在外⼒作⽤下墙向墙背向移动，随位移增⼤，墙所受⼟的反作⽤⼒渐增⼤，当位移达⼀定数值时，⼟体内出现滑裂⾯，墙后⼟处被动极限平衡状态，此时⼟压⼒称为被动⼟压⼒，以Ep表⽰。

主动⼟压⼒计算主动⼟压⼒强度⽆粘性⼟粘性⼟⼟压⼒分布对于粘性⼟按计算公式计算时，主动⼟压⼒在⼟层顶部（H=0处）为负值，即表明出现拉⼒区，这在实际上是不可能发⽣的。

只计算临界⾼度以下的主动⼟压⼒。

⼟压⼒分布可计算此种情况下的临界⾼度Zc，进⽽计算临界⾼度以下的主动⼟压⼒。

被动⼟压⼒计算被动⼟压⼒强度⽆粘性⼟粘性⼟计算⼟压⼒时应注意不同深度处⼟的内聚⼒C不是⼀个常数，它与⼟的上覆荷重有关，⼀般随深度的加⼤⽽增⼤，对于暴露时间长的基坑，⼟的内聚⼒可由于⼟体含⽔量的变化和氧化等因素的影响⽽减⼩甚⾄消失。

、C 值是计算侧向⼟压⼒的主要参数，但在⼯程桩打设前后的、C值是不同的。

在粘性⼟中打设⼯程桩时，产⽣挤⼟现象，孔隙⽔压⼒急剧升⾼，对、C值产⽣影响。

另外，降低地下⽔位也会使、C值产⽣变化。

⽔压⼒作⽤于⽀护结构上的⽔压⼒⼀般按静⽔压⼒考虑。

有稳态渗流时按三⾓形分布计算。

基坑工程计算书(复核\15米)1.内力计算主动土压力系数：Ka=tan 2(45°-ϕi/2) 被动土压力系数：Kp=tan 2(45°+ϕi/2)计算时，不考虑支护桩体与土体的摩擦作用，且不对主、被动土压力系数进行调整，仅作为安全储备处理。

计算所得土压力系数表如表2-1所示：表1-1主动土压力计算：由于分层土体前三层性能相差不大，ϕ、C 值取各层土的，按其厚度加权平均。

1） 现分三层土○1、○2、○3计算 ○1号土层为原土层1、2、3层土；1 1.30.8 1.711.511 1.511.60.8 1.7 1.5ϕ⨯+⨯+⨯==++ 130.88 1.711 1.58.13()0.8 1.7 1.5c kPa ⨯+⨯+⨯==++ ○2土层为原4号层土019.1ϕ=，241.3()c kPa =○3土层为原5号层土028ϕ=，25()c kPa =02111.6tan (45)0.6652ka =-= 020219.1tan (45)0.5072ka =-=02328tan (45)0.3612ka =-= 020111.6tan (45) 1.502kp =+=02219.1tan (45) 1.972kp =+= 020328tan (45) 2.782kp =+=○1号土层顶部1200.66528.130.04()a k e kPa =⨯-⨯=○1号土层底部()11180.8 1.7 1.520247.92()a d e ka c kPa =⨯+++-=⎡⎤⎣⎦○2土层顶部()22180.8 1.7 1.520212.17()a e ka c kPa =⨯+++-=-⎡⎤⎣⎦○2土层水位处()221842019227.1()a s e ka c kPa =⨯++⨯-=○2土层底部()()()222184201922 6.46 6.467.1 1.9729.07()a d w e ka c ka kPa γ=⨯++⨯----⎡⎤⎣⎦=+=○3土层顶部()3318420192190.420.40.40.36146.12()a e ka c kPa =⨯++⨯+⨯-⨯⨯=○3土层基坑底部()3318420192190.4 1.6518248.43()a j e ka c kPa =⨯++⨯+⨯+⨯-=被动土压力计算基坑顶部22516.67()p e c kPa ==⨯=支护桩底部32 6.9518 2.7825364.65()pd p e h kp c kPa γ=+=⨯⨯+⨯='3218 2.26 2.7825129.76()pd p e h kp c kPa γ=+=⨯⨯+⨯=设定弯矩零点以上各土层压力合力及作用点距离的计算18.31ha m = 214117.643ha m=⨯+= 32 1.26 4.31 5.153ha m =⨯+= 41 1.1415 6.4 4.69 4.293ha m =⨯+--= 51 1.65 2.26 3.0852ha m=⨯+= 61 1.65 2.26 2.813ha m =⨯+= 71 2.26 1.132ha m=⨯=814.69 2.3452ha m=⨯= 12 2.26 1.513hp m =⨯= 21 2.26 1.132hp m =⨯= 32 4.69 3.133hp m=⨯=414.69 2.342hp m=⨯= 10.0440.16(/)a E kN m =⨯= 2447.92/295.84(/)a E kN m =⨯= 3 1.2612.17/27.67(/)a E kN m =-⨯=- 4 1.148.92/2 5.08(/)a E kN m =⨯= 5 1.6546.1276.1(/)a E kN m =⨯= 6 1.65 2.31/2 1.91(/)a E kN m =⨯= 748.43 2.26/254.73(/)a E kN m =⨯= 848.43 4.69/2113.57(/)a E kN m =⨯=()1129.7616.67 2.26/2127.79(/)p E kN m =-⨯= 216.67 2.2637.67(/)p E kN m =⨯=()3 4.69364.65129.76550.82(/)2p E kN m =-⨯=4129.76 4.69608.57(/)p E kN m =⨯=本工程设计按施工顺序开挖时：1） 第一层支护开挖至第二层支护标高时： 通过计算得右图按11a k p ke e =计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至坑底面的距离0.65c h m=111a ac p pcc T ch E h E T h h -=+∑∑解得：146.13/c T kN m=所以设计值：'111.25 1.2546.13/57.7/c c T T kN m kN m==⨯=2） 开挖至设计基坑标高时：按11a k p ke e =计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至坑底面的距离1.60c h m=112a ac p pcc T ch E h E T h h -=+∑∑解得：2104.54/c T kN m=所以设计值：'221.25 1.25104.54/130.68/c c T T kN m kN m==⨯=2、整体稳定验算整体稳定采用瑞典分条法计算：1）按比例绘出该支护结构截面图，如图所示，垂直界面方向取1m 计算。

基坑土压力计算方法(附带公式计算方法）概述土压力是作用在围护结构上的荷载、土压力的计算步棋是基坑工程设计的第一步也是关键的一步。

土压力计算假说理论主要有朗肯理论和库伦理论，称为古典土压力理论。

它们都是按极限平衡条件导出的。

奇数库伦理论假设土的黏聚力为零，其优点是考虑了栅栏与好处十体间的摩擦力作用，并能考虑地面及墙壁为倾斜面墙面的情况;其缺点是对于黏性要木必须采用等代摩擦角，即取黏聚力c=0而相应增大土的内所摩擦角φ值，对于层状土尚要简化等代为均质土才能计算。

此外，当有地下水，特别是有渗流梯度时，库伦理论是不适用的。

而朗肯理论则不论砂土或者黏性土，均质土或层状土均可适用于，也适用于有地下水及渗流负面效应的情况。

它假设发射塔为水平，墙面为竖直，基本符合基坑工程情况。

因此，公司目前通常采用朗肯理论计算基坑围护工程中的土压力。

土压力应根据不同类型泥岩土层、排水条件分别采用以下方法计算。

（1）对淤泥、淤泥质土，应采用土的重度不排水试验强度主要指标和饱和固结按水土合算计算土压力;（2）对砂土，应改用有效应力强度指标和土的有效重度按水土分算原则计算土压力;（3）对粉性土、黏性土等，宜采用有效强度指标和土的有效重度按水土分算原则计算。

有工程经验时，也可采用三轴固结不排水试验总应力强度指标按水土合算原则计算土压力。

3.1.2水土压力合算不考虑地下水示范作用时，按朗肯土双重压力理论，由式（3-1a）计算主动土财务压力和式（3-1b）计算被动土压力。

3.1.5附加荷载引起的附加侧压力在实际工程中，很有可能会遇到基坑开挖附近有相邻建筑浅条件基础的情况，需要考虑邻近基底荷载的影响。

而且，在实际施工过程中会，很难避免在基坑边出现临时荷载，比如各种建筑材料、施工器具、施工机械、车辆、人员等。

因此，需要需要考虑附加荷载引起的附加侧压力。

附加侧压力一般采用简化的算法近似计算。

最常用的荷载亦布或局部均布的荷载作用。

对均布和局部均布荷载作用在支护结构上的侧压力，可按图3-3所示的方法计算。

几种常见情况下的主动土压力计算在土力学中，主动土压力是指土体对于结构物或者地下工程施加的水平方向的力。

主动土压力的计算对于结构物的设计和地下工程的施工具有重要意义。

以下是几种常见情况下的主动土压力计算方法。

1. Rankine理论Rankine理论是最常用的土压力计算方法之一，适用于无摩擦或仅有较小摩擦角的土壤。

根据Rankine理论，主动土压力的计算公式如下：Ka = (1-sinφ) / (1+sinφ)P=Ka*γ*H^2其中，Ka为土壤的活动系数，φ为土壤的内摩擦角，γ为土壤的重度，H为土壤的高度。

这个理论假设土壤在主动状态下形成一个楔形，压力分布为一个三角形。

但是Rankine理论忽略了土壤内部的摩擦力和土壤的非饱和状态。

2. Coulomb理论Coulomb理论考虑了土壤内部的摩擦力，并将土壤看作是由粘聚力和摩擦力组成的。

主动土压力的计算公式如下：Ka = tan^2(45 - φ/2)P=Ka*γ*H^2其中，φ为土壤的内摩擦角。

Coulomb理论适用于存在较大摩擦角的土壤和土壤受较大应力影响的情况。

但是这个理论忽略了土壤的非饱和状态和应用于非粘聚土的情况。

3.基坑支护中的主动土压力在基坑支护中，土壤会对基坑的支护结构施加水平方向的压力。

主动土压力的计算需要考虑支护结构的刚度和支护结构与土壤之间的摩擦力。

主动土压力的计算可以根据斜坡平衡原理进行，即土壤的自重力、支护结构的阻力和土壤与支护结构之间的摩擦力之间需要达到平衡。

主动土压力的计算公式可以通过不同的支护结构类型和土壤性质进行简化和适应性修改。

4.土堤护坡中的主动土压力在土堤护坡工程中，土壤会对护坡结构施加水平方向的压力。

主动土压力的计算需要考虑土壤的摩擦力和土壤的内摩擦角。

与基坑支护不同的是，对于土堤护坡工程来说，土壤的摩擦力对主动土压力的贡献更为显著。

主动土压力的计算可以通过考虑土壤的侧向地层压缩系数和土壤的内摩擦角来进行。

考虑渗流的基坑支护结构上的水土压力计算摘要：分析了渗流对水土压力的影响，指出用经典的土力学理论计算基坑的水土压力时所得的数值与实际相差较大；提出了新的考虑地下水渗透力影响的水土压力计算方法。

该方法对非均质土层基坑工程及边坡工程均适用。

关键词：基坑；水土压力；渗流；渗透力Abstract：Seepage influence to water and soil pressure is analyzed in this paper. The difference between actual value and the value derived from classic soil mechanical theory, when computing water and soil pressure, is quite great. A new method which takes permeability pressure of underground water into consideration has been put forward. It is can be applicable to heterogeneous soil foundation pit and also to slope.Key words：foundation pit;water and soil pressure;seepage;permeability pressure 中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：1 引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凸现出来。

支护结构上的水土压力计算得到越来越多的重视和讨论[1，2]。

其中一个主要的原因是由于地下水引发的工程事故不断发生。

据统计，由于水引发的工程事故约占21.4%[3]。

另一方面，大量的实测结果表明：支护结构上的实际内力远小于计算值。