洛巴索夫稳定系数在基坑开挖中的应用研究
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摘 要：从基坑开挖稳定性的计算方法着手，运用滑动面静力平衡条件法，对洛巴索夫稳定系数图中稳定系数的准确性进行验证，分析了洛巴索夫图解法在基坑工程中的应用范畴，为洛巴索夫图解法在基坑工程中的施工应用提供相应的指导。经过计算分析，证明了在进行基坑开挖时，洛巴索夫图解法既简单实用，又偏于安全。同时还阐述了土体的重度、土体的抗剪强度参数的测定以及合理的坡角设计在保证基坑开挖稳定性中的必要性。
关键词：基坑开挖;主动土压力;洛巴索夫图解法;静力平衡条件
中图分类号：TU43 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）17-0007-03
Abstract： Starting with the calculation method of foundation pit excavation stability， the accuracy of stability coefficient in Lobasov stability coefficient diagram is verified by using sliding surface static equilibrium condition method， and the application category of Lobasov graphic method in foundation pit engineering is analyzed. The purpose of this paper is to provide corresponding guidance for the construction application of Lobasov graphic method in foundation pit engineering. Through calculation and analysis， it is proved that the Lobasov graphic method is not only simple and practical， but also safe in foundation pit excavation. At the same time， it also expounds the necessity of the weight of the soil， the determination of the shear strength parameters of the soil and the reasonable slope angle design in ensuring the stability of foundation pit excavation.
Keywords： foundation pit excavation; active earth pressure; Lobasov graphic method; static equilibrium condition
基坑開挖稳定性的研究，一直是岩土工程学术研究的一个重要部分。国内有关基坑开挖稳定性的研究虽然起步较晚，但近年来随着全国各地建筑行业的发展，基坑开挖的稳定性越来越受到重视。与此同时，为了保证施工安全与施工质量，有关基坑开挖稳定性的研究也逐步增多。
基坑开挖稳定性的计算除了洛巴索夫图解法[1]，还有滑动面静力平衡条件法[2]。这两种方法主要的不同之处在于：洛巴索夫图解法计算简单但其稳定系数是依据经验确定的;滑动面静力平衡条件法是一种建立在假定土质是均匀的、各向同性的理论方法。洛巴索夫图解法作为建立在稳定系数之上的简单的经验公式，由于计算的简便性而得到广泛的应用，但其在基坑工程中的应用范畴是什么，稳定系数的实际意义到底有多大，一直没有一个明确的界定。因此运用滑动面静力平衡条件法验证洛巴索夫图解法的稳定系数的准确性，并对洛巴索夫图解法在基坑工程中的应用范畴进行分析，能够更好的为洛巴索夫图解法在基坑工程中的施工应用提供相应的指导。
1 洛巴索夫图解法
洛巴索夫图解法是洛巴索夫建立在大量经验数据，依据极限平衡理论和摩擦圆法提出的经验公式。其计算公式为：
其中：hcr-土坡稳定的临界高度，m;c-土体黏聚力，kPa;r-土体重度，kN/m3;NS-稳定系数，根据坡角α和土体内摩擦角φ查图1确定。
考虑到一般基坑工程建设时，其开挖角度不会太大，因此在基坑开挖面沿竖直方向倾斜角度为15°的范围内进行验算，经查图1可得洛巴索夫稳定系数，查询结果见表1。
2 滑动面静力平衡条件法
根据泰勒摩擦圆法可知，滑动面上的抵抗力包括摩阻力及粘聚力两个部分[3]。而滑动面静力平衡条件即土体滑动面所受到的滑动力与土体粘聚力和摩擦角产生的抗滑力相平衡时的一种状态。
其中滑动力T为：
3 计算结果分析
根据上述计算结果，在不同边坡开挖角度下，将两种方法所获得的稳定系数值与土体内摩擦角之间的关系进行对比，见图2。
由图2 可知，无论用哪种方法所获取的稳定系数值，稳定系数值的变化趋势都是一样的：即随着土体抗剪强度参数内摩擦角的增加，洛巴索夫稳定系数则逐步减小;并且随着基坑开挖坡角的增加，其稳定系数值也不断增加。不同的是在土体内摩擦角相等的条件下，由洛巴索夫图解法所查得的稳定系数较滑动面极限静力平衡条件法所得的稳定系数大，这表明由洛巴索夫图解法所计算的基坑垂直开挖稳定高度值比滑动面静力平衡条件法计算的稳定高度值要小，则在基坑工程设计时用洛巴索夫图解法来计算基坑稳定性比用滑动面静力平衡条件法来计算要更为安全。
另外，由上文计算公式可知，土体抗剪强度参数和土体的重度对基坑开挖稳定性也具有重要的影响。说明在进行基坑开挖时，土体的重度、抗剪强度参数的测定以及开挖坡角设计，对于基坑工程的安全性都是极为重要的。
4 结论
综上所述，通过上述理论方法的对比验证，得出以下结论：
（1）洛巴索夫图解法所查得的稳定系数与土体内摩擦角的关系，同滑动面静力平衡条件法的理论计算有相同的变化趋势，说明其具有可参考性。
（2）基坑工程开挖时用洛巴索夫图解法来计算基坑稳定性较滑动面静力平衡条件法来计算更为简单，也更有安全保障，不失为一种实用性的方法。
（3）基坑工程开挖时，土体的重度、抗剪强度参数的测定及运用和合理的坡角设计能够为基坑工程的稳定性提供保障。
参考文献：
[1]李相然.土力学与地基基础[M].北京：中国电力出版社，2009：161-163.
[2]何明华.疏排桩-放坡组合支护的应用研究[D].天津大学，2013.
[3]袁聚云，钱建固，等.土质学与土力学（第四版）[M].北京：人民交通出版社，2009：169.
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