基于临界稳定断面的地下深基坑岩土稳定性勘察技术

基于临界稳定断面的地下深基坑岩土稳定性勘察技术

邵世玉

杭州嘉一房地产咨询有限公司 浙江杭州 310051

摘要：岩土稳定性一直在深基坑挖掘过程中备受关注。工程以及环境因素会影响深基坑岩土的稳定性，这对岩土稳定性的判别提出了新的挑战。近年来岩土稳定性判别分析方法很多，虽然对深基坑挖掘中岩土的坍塌程度和深基坑的自稳时间进行了预计，但在这类分析方法中并没有进行明确的定量分析。

关键词：临界稳定断面；地下深基坑；岩土；稳定性；勘察技术

引言

工程建设大多容易受到地质条件的影响，当岩土结构发生变化时，整体工程结构也会随之发生变化，因此，项目开发商与承建施工单位必须做好深基坑支护与岩土勘察工作。目前随着我国工程建设整体的发展，岩土勘察技术水平也在不断提升，既满足了工程建设施工的标准要求，同时提高了工程质量以及安全性，最大限度地减少了安全隐患。

一、深基坑工程岩土工程勘察的内容

关于深基坑工程岩土工程勘察，主要是对将要施工的区域地质结构、地形地貌以及环境特点等内容进行数据采集，并对采集到的数据进行分析和评价。深基坑工程岩土工程勘察的具体内容如下：首先，相关工作人员需要在深基坑工程周边进行数据勘察及信息采集，所勘察的内容包括深基坑工程当前的地形地貌，以及周围建筑、道路的分布情况等，进而为深基坑工程岩土工程勘察方案的提出和制订提供相关依据。其次，相关工作人员还需要进行深基坑工程原始数据及信息的采集，在对原始数据及信息进行采集的过程中，相关工作人员需要对设计要求进行全面了解和把控，并严格按照上面的要求进行野外资源收集工作，比如深基坑地层的样品采集。最后，相关工作人员需要将上述收集到的数据及样品送到实验室中，并对其进行相关实验，以此得到深基坑工程施工设计及实际施工所需的信息依据。

二、深基坑支护与岩土勘察技术的重要性

加强深基坑支护与岩土勘察工作有助于提升岩土工程地基承载力。近年来，大多工程安全事故都是由于深基坑支护与岩土勘察工作不到位。因此，在工程建设施工前，必须遵照《建设工程质量管理条例》中强调的岩土勘察规范并根据要求进行勘探，查清不良地质作用和地质灾害，做好深基坑支护后，才能有序地进行施工。

三、基于临界稳定断面的深基坑岩土稳定性勘察　　

根据以往的深基坑挖掘经验，多数深基坑挖掘需要采用工程支护的设计，基坑岩土在受力状态会出现恶化的情况，甚至会导致坍塌，通过卡斯纳方程可知，要使深基坑周围应力集中明显，必须保证深基坑断面的塑性区够大，而深基坑断面大小与塑性区大小呈正相关。深基坑自稳能力研究表明：断面的面积、形状与深基坑的自稳能力关系密切，在挪威法中，支护参数的选取，受深基坑等效尺寸Ｓ与岩土质量指标Ｑ值影响，Ｑ值相等的情况下，不同深基坑跨度的支护区别较大，深基坑尺寸小于一定值，岩土质量高，此时不用系统支护，岩土质量低时，需要评估深基坑成坑的可行性。即当岩土质量较差时，不断扩大的深基坑断面会降低岩土稳定性，甚至出现失稳现象。本文提出深基坑岩土临界稳定断面的概念。认为一定范围的岩土在自稳深基坑的周围形成了承载单元。如果开发、破坏这部分岩土，会影响深基坑平衡直至岩土失稳。

四、深基坑工程中岩土勘察优化

（一）制定科学可行的岩土勘察方案

岩土勘察中，暴露出问题再采取处理措施，将明显加大处理难度，易出现资源投入量增加实际成效不足的情况。需要在岩土勘察前做好准备工作，基于现场情况进行预测，采取预防措施，提高主动性。以地质特性以及相应数据为立足点，根据可行性要求，生成全面的勘察方案。对比分析多种勘察方案，确定最具可行性的勘察方案，由专业人员按特定的流程以科学的方法做好勘察工作。勘察方案应具有较强的指导意义，涵盖的内容应具有全面性，包括施工方法、质量检查方法、质量评价标准等相关内容。

（二）深基坑支护的改进方法

第一，保障施工用料质量。在深基坑支护材料的采购过程中，要严格筛选材料供应商，保障施工材料的质量，同时，施工单位还应组建有关材料采购的监督部门，负责购入材料的保存，确保其质量不受外部环境的影响。在实际施工环节，施工单位还应对材料的使用情况进行监督，防止偷工减料问题的发生。第二，机械设备的合理选用。基坑支护施工所用的机械设备各式各样、质量参差不齐，在实际选择及使用环节时应予以重视，深入了解施工特点及对应的机械设备的性能，进行定期检修及保养，检查设备的安全性能等，以确定最适用的工程机械设备。第三，提升技术人员的专业水平。深基坑支护施工需要相关技术人员具备较全面的专业技术素养和较丰富的施工经验。为此，需要施工单位结合具体施工类别，组织施工人员进行技术培训，提升其专业技术水平，同时也需要积极引进专业人才，提升施工人员的整体素质，保障施工质量。

（三）深基坑支护的设计分析

目前，静力平衡法是应用较为普遍的一种计算深基坑稳定性的方法。该方法根据作用在挡土墙前、后土压力的不同，将土压分为主动土压力和被动土压力两种，并对不同土压分别进行分析。该方法在结构设计的计算过程中所需要的假定条件较简单，但是当支护结构各参数发生变化时，其计算结果难以做到准确。另外在计算支护结构的变形以及内力的过程中，弹性抗力法也被广泛的使用。弹性抗力法是一种经过优化的分析方法，其不仅完善了静力平衡法中的不足之处，而且还改进了其他算法中无法进行挡墙内侧被动土压力计算的不足，使得支护结构的设计更加的科学性和合理性。最后，随着电子信息技术的不断发展，有限元分析法凭借着多样灵活的特点得到广泛的推广。有限元分析法利用计算机够将实际工程项目进行模拟，通过计算机准确的分析各项影响深基坑支护的因素，同时将支护与土体进行离散分析，较精确地反映出二者之间的关系，最终通过有限元方程式得以实现。这是一种能解决在实际基坑支护工程中产生各类问题的有效方法。

（四）完善市场规范体系

由于目前部分勘察单位没有严格执行国家收费标准，随意的更改勘察工程的勘察费，致使整个勘察工程市场陷于混乱。但是我国幅员辽阔，地形地貌多样，地质环境差别巨大，在我国执行统一的勘察收费标准的适用程度不高，应考虑建立地方性的工程勘察收费标准。首先地方的相关的政府部门出具适合当地情况的勘察工程市场规范条例，然后加大力度的执行，面对市场中出现的混乱现象要重拳出击。其次勘察工程的具体实施单位要严格遵守国家和地方的相关法律法规，勘察工作的收费一定要遵守国家规章制度。这样就能达到规范勘察市场的作用，严厉打击违法乱纪的行为。

（五）加强深基坑施工质量的过程控制

深基坑支护是个复杂的施工体系，工作流程繁杂，支护手段种类多样，涉及放坡、网喷、锚杆、锚索及支护桩等多个工序，若一个环节出现问题，将影响其他环节的正常进行，对基坑安全影响巨大。目前很多工程项目容易忽视过程检验，只进行最终验收，在很大程度上造成了基坑安全隐患。因而应在每个施工环节中加强质量验收过程控制，组织专业人员对每个施工环节进行查验，对发现的问题及时整改，确保基坑安全有序地进行，既降低了工程的安全风险，又减少了工程造价成本。

结束语

本文提出了稳定断面的概念，指出临界稳定断面是在无支护情况下岩土能够自稳时挖掘的最大断面，可用于对深基坑挖掘中岩土的稳定性进行判别。基于极限剪应变的岩土稳定性判据，可求出临界稳定断面岩土材料的极限应变值，并通过实验验证岩土临界断面的稳定性与岩土的变形参数和应力水平相关。建立了深基坑挖掘中临界稳定断面的岩土自承载安全系数的计算方法，为深基坑挖掘中岩土自稳力和工程支护参数的确定提供了依据。对深基坑两种深度的临界稳定断面进行分析，说明不同等级岩土的稳定性会对不同深度的深基坑临界稳定断面的稳定性产生影响，进而影响到整个深基坑的挖掘质量。

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