《岩土工程与深基坑支护》课件

岩土工程与深基坑支护本课程将深入探讨岩土工程与深基坑支护领域的关键知识和技能我们将从基础理论和实践应用角度出发，分析深基坑工程的复杂性和挑战，并探索有效的解决方案课程大纲与学习目标课程目标课程内容深入理解岩土工程和深基坑支护的基本原理岩土工程基本概念、土壤特性分析、地基承载力计算、深基坑工程概述掌握深基坑工程的施工技术和安全管理方法深基坑支护结构类型与设计、监测系统与数据分析、施工工艺与培养解决深基坑工程实际问题的能力降水技术深基坑安全风险评估、事故案例分析、质量控制和验收标准岩土工程的基本概念岩土工程定义岩土工程研究对象岩土工程是研究岩土材料的力学性质、工程特性以及工程应用的岩土材料包括土壤、岩石、人工填土等一门学科工程结构包括基础、边坡、隧道、地下室等它主要涉及土力学、岩石力学、基础工程、边坡工程、隧道工程环境因素包括地下水、地震、气温等等领域土壤的物理性质密度1土壤的质量与其体积之比，反映土壤的密实程度孔隙率2土壤中孔隙体积占总体积的百分比，影响土壤的渗透性含水率3土壤中水分质量占干土质量的百分比，影响土壤的强度和压缩性比重4土壤颗粒的质量与其体积之比，反映土壤颗粒的密度土壤的分类方法颗粒大小分类矿物成分分类根据土壤颗粒大小将土壤分为粘土、粉土、砂土、砾石等根据土壤中主要矿物成分进行分类，例如石英砂土、黏土质土等颗粒越细，土壤越密实，透水性越差，压缩性越大矿物成分影响土壤的物理化学性质，进而影响工程特性土壤的工程特性强度压缩性土壤抵抗破坏的能力，包括抗剪土壤在荷载作用下体积缩小的特强度和抗压强度性，主要影响基础的沉降影响因素包括土壤的密度、含水影响因素包括土壤的密度、含水率、有效应力等率、孔隙比等渗透性土壤允许水流通过的能力，影响地下水位变化和降水工程设计影响因素包括土壤的孔隙率、粒径、连通性等地下水与渗流分析地下水位渗流渗透系数地下水位是地下水饱和地下水在土壤中流动的反映土壤的透水性能，带的顶部，影响土体的现象，影响土体稳定性用于计算渗流量和降水强度和压缩性和降水工程设计效果土体中的应力分布附加应力2由外荷载（如建筑物）引起的应力，随距离荷载中心越远而减小自重应力土体自身重力引起的应力，随深度增加1而增大有效应力土体中颗粒之间接触力的反映，影响土3体的强度和变形特性地基承载力计算方法极限平衡法1基于土体的抗剪强度和平衡条件，计算地基所能承受的最大荷载弹性理论法2基于弹性力学原理，考虑土体的弹性变形，计算地基的承载力数值模拟法3利用有限元等数值方法，模拟土体和基础的相互作用，计算地基的承载力基础变形分析沉降基础在荷载作用下向下沉降的现象，影响建筑物的正常使用倾斜基础在荷载作用下倾斜的现象，可能导致建筑物失稳水平位移基础在荷载作用下水平移动的现象，可能影响建筑物与周边环境的协调性深基坑工程概述定义深基坑是指开挖深度大于等于米，且开挖深度大于基坑宽度或长度的基5坑特点开挖深度大，周边环境复杂，施工难度高，安全风险大应用高层建筑、地下工程、地铁站、桥梁基础等深基坑施工的风险因素地质条件复杂周边环境影响施工技术水平土层分布不均匀，地下水位变化大，可可能造成周边建筑物沉降、地下管线破施工工艺不规范，安全管理不到位，可能导致基坑坍塌损等问题能导致事故发生深基坑变形控制要求沉降控制倾斜控制水平位移控制123控制基坑开挖过程中周边建筑物的控制基坑开挖过程中周边建筑物的控制基坑开挖过程中周边建筑物的沉降量，避免影响建筑物使用倾斜角度，避免建筑物失稳水平位移，避免建筑物与周边环境发生碰撞深基坑支护结构类型钢板桩支护地下连续墙利用钢板桩的强度和刚度，抵抗土压力，维护基坑的稳定在基坑周围形成连续的墙体，防止土体坍塌，并可作为基坑的永久性基础排桩支护土钉墙支护利用排列的桩体，支撑土体，防止基坑坍塌在土体内打入土钉，形成抗滑结构，增强土体的稳定性锚杆支护内支撑体系在土体内打入锚杆，将土体固定在基坑内，防止土体坍塌在基坑内设置支撑系统，支撑开挖的土体，防止基坑坍塌钢板桩支护体系特点1施工速度快，适用于软弱土层，但造价较高应用2地铁车站、地下车库、高层建筑等类型3型钢板桩、型钢板桩、型钢板桩等U ZH地下连续墙特点强度高，抗变形能力强，适用于各种地质条件应用地铁车站、地下商场、高层建筑等施工方法开挖槽、浇筑混凝土、拼接成连续墙体排桩支护结构应用2桥梁基础、工业厂房、公路路基等特点1造价相对较低，施工速度快，但抗变形能力较差类型预制混凝土桩、钢管桩、木桩等3土钉墙支护结构12土钉喷射混凝土钢筋混凝土或钢管，固定在土体中，在土钉墙表面喷射混凝土，保护土体提高土体的抗滑能力，防止风化和侵蚀3排水设施设置排水设施，降低地下水位，提高土体强度锚杆支护系统锚杆锚索钢筋混凝土或钢管，固定在基坑周围的土体中，防止土体坍塌由多根锚杆组合而成，提高土体的抗拉强度和抗剪强度内支撑体系设计深基坑监测系统布置深基坑监测项目选择沉降监测倾斜监测水平位移监测地下水位监测监测周边建筑物和基坑自身监测周边建筑物和基坑自身监测周边建筑物和基坑自身监测地下水位变化，评估降沉降量，评估支护结构的有的倾斜角度，防止建筑物失的水平位移，防止建筑物与水工程的效果和对基坑的影效性稳周边环境发生碰撞响监测仪器的安装要求准确性位置12选择精度高、性能稳定的监测根据监测项目和要求，选择合仪器，确保监测数据的可靠性适的安装位置，保证监测数据的代表性保护3对监测仪器进行妥善保护，防止损坏和失效监测数据分析方法数据整理1对监测数据进行整理，剔除错误数据，并进行必要的转换趋势分析2分析监测数据的变化趋势，判断基坑的稳定性和变形情况预警分析3根据监测数据，预测基坑可能出现的风险，及时采取措施深基坑施工工序基坑开挖根据设计图纸，进行基坑开挖，并对开挖的土体进行处理支护结构施工根据设计方案，安装支护结构，保证基坑的稳定性降水工程根据需要，进行降水工程，降低地下水位，提高土体的强度基础施工在基坑内进行基础施工，建造建筑物或其他工程回填完成基础施工后，对基坑进行回填，恢复原状基坑开挖步骤准备工作清场、测量放线、设置安全设施等分层开挖按照设计图纸，分层开挖基坑，控制每层开挖深度土方运输及时将开挖的土方运走，避免堆积在基坑周围边坡处理对基坑边坡进行修整，防止坍塌支护结构施工工艺钢板桩支护地下连续墙排桩支护土钉墙支护利用打桩机将钢板桩打入土利用铣槽机或挖泥机开挖槽利用打桩机将预制桩或钢管利用钻机在土体内打入土钉体，形成连续的墙体，维护，并进行混凝土浇筑，形成桩打入土体，形成排桩，支，并进行喷射混凝土，形成基坑的稳定连续墙体撑土体抗滑结构降水工程设计1降水目的降低地下水位，提高土体的强度和稳定性，保证基坑开挖和基础施工2降水方案根据地质条件、水文条件、施工要求等因素，选择合适的降水方案3降水量根据降水目的和要求，确定降水量，并控制降水速度4降水设施选择合适的降水设施，保证降水效果和安全性降水方案选择深井降水轻型井点降水12适用于大面积降水，降水深度适用于小面积降水，降水深度大，但成本高较浅，成本低，但降水效果有限真空降水3适用于特殊地质条件下的降水，可以降低地下水位，但成本较高深井降水技术深井1将深井打入地下含水层，利用抽水泵将地下水抽到地面集水井2设置集水井，将深井抽出的地下水汇集，并排放到指定地点监测3对地下水位进行监测，控制降水量和降水速度轻型井点降水井点集水管真空泵小型井，设置在基坑周围，利用真空泵将井点连接起来，形成集水管，将地下利用真空泵，降低井点的压力，将地下将地下水抽到地面水汇集到抽水泵水抽到地面施工降水注意事项安全措施环境保护设置安全警示标志，加强人员安做好降水排水工作，防止对周边全培训，防止事故发生环境造成污染监测对地下水位和周边环境进行监测，及时发现问题并采取措施深基坑支护计算理论土压力理论结构力学理论地基稳定性理论计算土体对支护结构的压力，主要包括分析支护结构的内力、应力、变形等，分析基坑整体的稳定性，防止基坑坍塌主动土压力和被动土压力保证支护结构的稳定性或变形过大土压力计算方法2朗肯土压力理论基于土体内部的应力状态，计算土压力库仑土压力理论基于土体抗剪强度和摩擦角，计算土压力1摩尔库仑理论-综合库仑和朗肯理论，考虑土体的抗剪强度和内部应力状态，计算土压力3主动土压力分析概念1土体受荷载作用后，向支护结构方向移动，对支护结构产生的压力计算方法2利用土压力理论，根据土体性质和支护结构参数，计算主动土压力的大小和方向影响因素3土体性质、地下水位、支护结构类型、开挖深度等被动土压力分析概念支护结构向土体方向移动，土体对支护结构产生的抵抗压力计算方法利用土压力理论，根据土体性质和支护结构参数，计算被动土压力的大小和方向影响因素土体性质、地下水位、支护结构类型、开挖深度等支护结构内力计算荷载内力计算方法包括土压力、自重、外荷载等包括轴力、剪力、弯矩等利用结构力学理论，根据荷载和支护结构的几何形状，计算支护结构的内力支护结构稳定性分析强度验算稳定性验算变形验算保证支护结构的强度满足设计要求，防止保证支护结构的整体稳定性，防止结构倾控制支护结构的变形，避免对周边环境造结构破坏覆或滑动成不利影响基坑整体稳定性验算123滑坡分析倾覆分析整体稳定性验算分析基坑边坡是否会发生滑坡，并采取相分析基坑边坡是否会发生倾覆，并采取相综合考虑滑坡、倾覆、变形等因素，评估应的措施应的措施基坑整体的稳定性支护结构变形分析沉降倾斜深基坑涌土风险评估涌土现象风险因素评估方法地下水压力过大，导致土体流入基坑，土层性质、地下水位、开挖深度、支护利用涌土判别方法，评估涌土风险，并造成安全事故结构类型等采取相应的措施深基坑施工环境影响噪声污染粉尘污染12施工机械产生的噪声，影响周开挖和运输过程产生的粉尘，边环境的安静度影响空气质量水污染3降水排水不当，可能造成周边水体污染周边建筑物保护措施沉降监测1对周边建筑物进行沉降监测，控制沉降量，防止建筑物开裂或损坏加固措施2对周边建筑物进行加固，提高建筑物的抗变形能力保护措施3在周边建筑物周围设置防护措施，防止建筑物受到损害地下管线保护要求调查在开工前进行地下管线调查，了解管线的走向、埋深、材质等信息避让根据管线位置，调整开挖方案，避开管线保护对管线进行保护，防止损坏或泄漏深基坑事故案例分析案例案例12由于开挖深度过大，没有及时进由于地下水位变化，导致基坑涌行支护，导致基坑坍塌，造成人土，造成人员伤亡和财产损失员伤亡案例3由于支护结构强度不足，导致基坑变形过大，影响周边建筑物安全常见事故类型坍塌涌土变形123基坑开挖过程中，土体突然坍塌，地下水压力过大，导致土体流入基基坑开挖过程中，支护结构变形过造成人员伤亡和财产损失坑，造成安全事故大，影响周边建筑物安全火灾中毒45施工过程中，由于电气线路故障或其他原因，引发火灾施工过程中，由于有害气体泄漏，造成人员中毒事故成因分析设计缺陷施工缺陷地质条件环境因素支护结构强度不足，降水方施工工艺不规范，安全管理土层性质复杂，地下水位变降雨、地震等自然灾害，可案不合理，开挖深度过大等不到位，监测数据失真等化大，存在涌土风险等能会导致基坑坍塌预防措施与对策加强设计1合理设计支护结构，选择合适的降水方案，控制开挖深度规范施工2严格执行施工规范，加强安全管理，做好监测工作加强培训3对施工人员进行安全培训，提高安全意识，掌握安全操作技能应急预案4制定应急预案，确保发生事故时能及时有效地进行救援应急处置方案123安全警示紧急救援事故调查发现危险情况，及时发出警示，疏散人员组织救援人员，进行紧急救援，抢救伤员对事故进行调查，分析事故原因，总结经验教训质量控制要点材料质量控制严格控制材料质量，确保材料符合设计要求施工工艺控制严格执行施工工艺，确保施工质量符合规范要求监测数据控制保证监测数据的真实性、准确性，及时发现问题并采取措施验收控制严格按照验收标准进行验收，确保工程质量合格施工安全管理安全教育安全制度安全检查应急预案对施工人员进行安全教育，建立健全安全制度，严格执定期进行安全检查，及时发制定应急预案，确保发生事提高安全意识，掌握安全操行安全管理制度，确保施工现安全隐患并采取措施故时能及时有效地进行救援作技能安全环境保护措施噪声控制粉尘控制12采用低噪声施工机械，并设置隔音屏障，降低噪声污染采取洒水、喷雾、密闭等措施，减少粉尘污染水污染控制绿化恢复34做好降水排水工作，防止对周边水体造成污染施工结束后，对施工区域进行绿化恢复，改善环境深基坑验收标准支护结构变形控制地下水位支护结构应符合设计要基坑开挖过程中，周边降水工程应有效降低地求，强度和刚度满足规建筑物和基坑自身变形下水位，保证施工安全范要求应符合控制要求环境保护施工过程中应采取有效的环境保护措施，防止对周边环境造成污染工程造价控制预算编制1根据设计方案和市场价格，编制合理的工程预算成本控制2加强成本控制，降低施工成本，提高工程效益结算审核3对工程结算进行审核，确保结算金额合理施工组织设计施工方案制定详细的施工方案，包括施工步骤、技术措施、安全措施等资源配置合理配置人力、物力、财力，保证工程进度和质量进度计划制定合理的施工进度计划，确保工程按期完工质量控制建立健全质量控制体系，确保工程质量合格安全管理加强安全管理，确保施工安全环境保护做好环境保护工作，防止对周边环境造成污染工程实例分析1123工程背景施工方案经验总结某高层建筑，地下室深度为米，周边环采用地下连续墙支护，并进行深井降水，深基坑工程需要综合考虑地质条件、周边15境复杂，存在地下水位高、土层性质复杂保证基坑开挖和基础施工安全环境、施工技术等因素，制定合理的施工的挑战方案，确保工程质量和安全工程实例分析2工程背景施工方案经验总结某跨江大桥，桥墩基础深度为米，存采用桩基础支护，并进行深井降水，保深基坑工程需要与其他工程相协调，并20在地下水位高、地质条件复杂的挑战证桥墩基础施工安全进行周密的施工组织，确保工程质量和安全工程实例分析3工程背景施工方案某地铁车站，车站深度为米，采用地下连续墙支护，并进行深25存在地下水位高、周边建筑物密井降水和周边建筑物沉降监测，集的挑战保证施工安全和周边环境稳定经验总结深基坑工程需要进行周密的风险评估，并采取有效的安全措施，确保工程质量和安全新技术与新工艺介绍课程总结本课程系统地介绍了岩土工程与深基坑支护的理论知识和实践技能，为同学们今后从事相关工作奠定了基础希望同学们能够在学习过程中不断提升专业素养，为工程建设做出贡献！。