极限平衡理论在建筑地基治理中的应用.pdf

极限平衡理论在建筑地基治理中的应用 王 钊 (武汉大学土木建筑工程学院 武汉430072) 【摘 要】本文编程计算条形均布荷载下地基中的极限平衡区界线，着手计算极限平 衡区的水平界限z…讨论了该界线与Prandtl—Reissner理论给出的基础两侧完整滑动面的 差别。最后，试图用极限平衡条件和朗肯破坏面给出基础外侧地基土中掏土纠倾法的布置 原则。 【美键词】极限平衡地基掏土纠倾 Ⅱ概述 1857年英国Glasgow大学的朗肯(RankineW．J．M．)教授研究半无限土体内的应力达到 极限平衡状态的条件，提出土压力理论，同时给出滑动面与大主应力作用面的夹角。在我国土 力学教材和国家标准《建筑地基基础设计规范》中，按控制地基中极限平衡区发展范围的方法 确定了地基承载力的特征值。本文分析了极限平衡区的范围，并试图对在基础外侧掏地基土 纠倾法“1提出一些布置原则。 基础外侧的掏土iL布置如图l所示。实际上，取土钻孔述可以布置成向基础底部倾斜的 形式。学习极限平衡理论可以根据取土段是否达极限平衡状态来确定钻孔的布置形式和长度 参数。以钻孔竖直向下为例简述该法的原理，参见图2(详细原理和实例请见参考文献[2])。 钻孔布置在沉降较小的一侧，距建筑物边缘z。在钻孔的地表段设套管CE(高度t+d)， 目的是保护基础，使纠倾过程平缓并减小建筑物整体向钻孔方向的平移。用螺旋钻在取土段 EF(高度^)钻进并反复数次将土取出，这要求EF段的土处于极限平衡状态，不断有地基土补 充进钻孔，同时每孔的取土量可初步按图2中面积AOB乘以钻孔间距估算。从O点，面不是 从H点，向下作么DOF=45。+≠／Z线，是为了尽量减小建筑物纠倾后的整体下沉量，也就是 让OH下的地基土卸载回弹。从图2可知： d—b ^／上1 1 (1) 2陆一tan叫坐—{—坐一(45。一妒／2)，2屉=(45。妒／2)一tan叫-k 坐q 王割·楹艰平衡理论在建筑地基治理串曲应用j弗七部舟 博学率的主办学问矗I a、 b1 嘲1 基础外侧地基土中掏土纠顺法Ⅲ 罔2竖直孔掏土纠侦法的原理和布置 日地基土的极限平衡条件 根据地基中极限平衡区界线的方程嗍 (2) 玎y 、 ‘， z一守(蛐sin,kne,一2p)一y‘tan9一d 为保证E点和F点处于极限平衡状态，应分别满足式(3)和(4)： ￡≤趔*0fk业sin／,一2肚)～南一d (3) “≤皆(等z所)一志一d～c ㈤ 下面用一工程实例说明极限平衡理论在掏+gl偏中的应用。 c=25kPa，。一10。。检验掏土段EF的土是否处于极限平衡状态。 将上列数据代人式(3)和(4)，发现不能满足。 下面设法绘出地基中极限平衡区界线，从图3可见，式(2)中的2口满足式(5) (5) 2p=tan-1 1再锄 x---9b／2一tan 距的网格，把式(2)和(5)编程计算得式(2)左右相差的绝对值小于0．Im时的z和z，并绘成如 图3所示曲线AB。从曲线和输出结