地基稳定性验算：强震、强台风下的抗滑动验算|基础工程学

当地基土较软弱，建筑物高耸、偏心较大而埋深并不大时，若属强震、强台风区，就必须作稳定性分析。

图3-7　抗水平滑动验算简图

1.抗水平滑动稳定性验算

设风载、地震荷载及其他水平荷载之和为Q，并作用于箱基顶部。基础侧壁填土能可靠地传递被动土压力和摩擦力的高度he≤D（埋深），如图3-7所示。

设垂直于Q方向的侧壁上被动土压力的合力为P，基底摩擦力合力为F1，平行于Q方向的侧壁摩擦力合力为F2，由平衡条件可得：

式中：K——安全系数，取K=3.0；

A1——基底面积（m2），一般不计悬挑部分；

τf——地基土抗剪强度（kPa）；

A2——与剪力平行方向he高度内的两侧壁面积（m2）；

fh——填土与混凝土之间的摩擦系数；

σa——静止土压力（kPa）。

为了满足式（3-12）的要求，应保证箱基侧壁周围回填土的土质及其夯实质量。当采用静止土压力的合力替代P，且不考虑F2的作用时，计算结果将偏安全。

2.整体倾斜稳定性验算

方法之一——滑动圆弧条分法

设滑动面圆弧通过基础边缘，按第二章图2-7的模式，将图中基础换成箱基，按条分法即可求出抗滑力矩与滑动力矩之比，并使K≥1.2～1.3即可满足要求。使用该法时，需对通过基础边缘的多个滑动面的安全系数进行比较，才能求出最小K值。

方法之二——简化的圆弧滑动面法

设基础底边缘处为坐标原点，滑弧圆心O坐标为（x，z），将滑弧圆心与坐标原点连线，该线与水平向夹角为θ，如图3-8所示，建筑物绕滑弧圆心O的倾覆力矩为：(www.xing528.com)

图3-8　简化圆弧滑动面法

式中：e——竖向荷载P的偏心距（m）；

Q——单位长度的水平荷载（kN/m）；

Z——水平荷载距基底高度（m）；

B——基底宽度（m）；

γ——基底标高以上填土重度（kN/m3），当x≤B/2或附近无超载时，取γ=0；

P——建筑物单位长度内总重（kN/m）；

D——基础埋深（m）。

只考虑由基底以下部分的地基土产生抗滑力矩，则抗滑力矩为：

式中：R——滑动圆弧半径（m）；

τ——滑面地基土平均抗剪强度（kN/m2）；

α——弧度（rad）。

上式中x及θ值不能直接求解，可用尝试法经迭代求解，比滑弧条分法简便。当基底以下深度t处为坚硬土层时，滑弧不会穿过硬土层，只可能与硬层面相切，此时x与θ的关系为：

在进行稳定性验算时，对地基土强度指标的选取尤为重要。如：对饱和黏性土，其短期强度指标一般按无侧限抗压强度或者按天然上覆压力条件下固结不排水三轴试验强度来考虑；其长期强度按天然上覆土压力条件下固结排水三轴试验强度考虑。对瞬时周期荷载条件下的黏性土强度，一般认为比静载条件下的强度有不同程度的提高。若属非液化砂土，受瞬时周期荷载后，抗剪强度会保持不变或略有降低。对饱和砂土或饱和粉土液化的可能性，应遵照国家有关标准进行判别。