注冊巖土工程師考前培訓(xùn).ppt

重慶交通大學(xué) 葉四橋,第6章 土工結(jié)構(gòu)與邊坡防護,主講：葉四橋 博士、副教授 注冊巖土工程師,重慶交通大學(xué) 葉四橋,1、考試是紙老虎，有考試就是給人過的。 2、佛腳有得抱就抱，臨陣磨槍不快也光。 3、現(xiàn)在要吃肉，不要啃骨頭。,應(yīng) 試 培 訓(xùn),重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,第6章 土工結(jié)構(gòu)與邊坡防護,專業(yè)知識為主 專業(yè)案例知識點明確，側(cè)重基本原理 土工結(jié)構(gòu)部分重點考核巖土的材料特性 邊坡防護部分重點考核巖土的環(huán)境介質(zhì)特性,考核特點,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,第6章 土工結(jié)構(gòu)與邊坡防護,公路路基設(shè)計規(guī)范（JTG D30-2004） 碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范（SL 274-2001） 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（GB 50330-2002） 鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（TB 10025-2001）,主要規(guī)范,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1 土工結(jié)構(gòu),熟悉路堤、堤壩的設(shè)計原則與方法 熟悉土工結(jié)構(gòu)的防護與加固措施 了解土工結(jié)構(gòu)填料的選用及填筑方法 熟悉土工結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的控制、檢測、監(jiān)測方法 熟悉不同土質(zhì)、條件下的土工結(jié)構(gòu)設(shè)計要求及方法,大綱要求,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.1 路堤的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,路基的功能性要求：強度和穩(wěn)定性。 路基的分類： 按斷面型式分填方、挖方、半填半挖。 按巖土特性分一般路基和特殊路基。,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.1 路堤的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,特殊路基之一：軟土路基：強度和變形問題突出。 置換、固結(jié)、加筋、反壓護道。,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.1 路堤的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,特殊路基之二：黃土路基。 老黃土：干燥強度高，豎向裂隙發(fā)育； 新黃土：濕陷性和孔洞發(fā)育。 處理：注重排水，消除孔洞，地基處理。 特殊路基之三：膨脹土路基：具有脹縮性。 做好隔、防、排水，控制濕度穩(wěn)定；降低高度。,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.1 路堤的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,特殊路基之四：凍土路基：凍脹與融沉。 季節(jié)性凍土破壞性設(shè)計，多年凍土保護性設(shè)計。 特殊路基之五：鹽漬土路基：鹽脹與融沉。 做好隔、防、排水，換填及化學(xué)處理等。,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.1 路堤的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,特殊路基之六：其他特殊路基，如巖溶、滑坡、泥石流、崩塌等災(zāi)害地段路基； 以及挖填方大于20m的高陡路基，當(dāng)做特殊路基處理，需要進行整體穩(wěn)定性計算，20m以下的路基坡形、坡率按土質(zhì)依據(jù)規(guī)范取值即可。,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.1 路堤的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,性能要求：強度高、水穩(wěn)性好、壓縮性小、易壓實。 填料不宜：易風(fēng)化軟巖、重黏土、雜填土、耕植土及所有特殊土。,二、填料要求,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.1 路堤的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,壓實的作用：提高密實度、強度，降低壓縮性 控制指標(biāo)：土體控制壓實度、填石路堤控制孔隙率。,三、路堤的壓實,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,壓實度的影響因素：主要有含水量、擊實功能、土的種類和級配等。,1.含水量的影響,說明：當(dāng)擊數(shù)一定時，只有在某一含水量下才獲得最佳的擊實效果,6.1.1 路堤的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,最佳含水量與最大干密度。,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,2.擊實功能的影響,說明：填料的含水率過高或過低都是不利的。,1.土料的最大干密度和最優(yōu)含水量不是常數(shù)。最大干密度隨擊數(shù)的增加而逐漸增大,最優(yōu)含水量逐漸減小。,2.當(dāng)含水量較低時擊數(shù)的影響較顯著。當(dāng)含水量較高時，含水量與干密度關(guān)系曲線趨近于飽和線，這時提高擊實功能是無效的,6.1.1 路堤的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,3.土類和級配的影響,在無粘性土實際填筑中，通常要不斷灑水使其在較高的含水量下壓實,說明：土的級配對土的壓實性影響很大。級配良好的土，易于壓實，因為級配良好的土有足夠的細(xì)粒去充填較粗粒形成的孔隙，因而能獲得較高的干密度。,6.1.1 路堤的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.1 路堤的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,路 基 的 結(jié) 構(gòu),重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.1 路堤的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.1 路堤的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,可設(shè)為單坡、折線和臺階形，以穩(wěn)定為原則。,四、路堤的結(jié)構(gòu),五、地基表層處理,地表橫坡陡于1：2.5時需驗算穩(wěn)定性。 地面壓實度除三、四級公路不小85%外，其他均不小于90%。,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.1 路堤的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,包括地表、地下排水，截、集、排路基范圍及周邊環(huán)境水體。,六、排水系統(tǒng),七、防護工程,坡面防護 沖刷防護,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,滲流問題及其控制 沖刷問題及其控制 沉降問題及其控制 穩(wěn)定問題 其他問題：冰凍破壞，動物破壞，地震破壞。,一、土石壩的工作條件及設(shè)計原則,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,滲流問題及其控制 滲流問題 壩體大部分浸泡在水中，降低了有效重度和強度。 滲流對土體作用有動水壓力增加了滑坡的可能性。 滲流在土體中流動產(chǎn)生滲透坡降，如果超過允許滲透坡降，可能產(chǎn)生滲透變形。 滲流量過大會影響水庫蓄水量，尤其對抽水蓄能水庫,一、土石壩的工作條件及設(shè)計原則,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,滲流問題及其控制 滲流問題的控制 進行合理的防滲設(shè)計； 合理布置排水及反濾設(shè)施， 加強防滲體與其它部位的連接， 保證壩體和壩基的滲透穩(wěn)定性。,一、土石壩的工作條件及設(shè)計原則,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,沖刷問題及其控制 土石壩抗沖能力低，雨水、風(fēng)浪的淘刷作用削弱了壩體的有效部分 土石壩抗沖能力低絕大多數(shù)土石壩不允許水流漫頂。 控制： a.要有足夠的壩高，應(yīng)預(yù)留沉陷值； b.要設(shè)置泄水能力足夠大的泄水建筑物； c.在上、下游壩坡應(yīng)采取有效的防護措施及壩面排水措施。,一、土石壩的工作條件及設(shè)計原則,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,沉降問題及其控制 沉降過大會造成壩頂高程不足。 過大的不均勻沉降會引起壩體開裂，導(dǎo)致漏水。 控制：施工中要預(yù)留沉降值； 為防止不均勻沉降，要合理設(shè)計壩體剖面及細(xì)部構(gòu)造，正確選擇壩體土料，施工時土料壓實要符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。,一、土石壩的工作條件及設(shè)計原則,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,穩(wěn)定問題 穩(wěn)定問題： 壩體為散粒體結(jié)構(gòu)，局部范圍剪應(yīng)力允許剪應(yīng)力，就會產(chǎn)生壩體滑動或壩體連同地基一起滑動。 穩(wěn)定問題控制：壩體和壩基必須穩(wěn)定可靠 合理設(shè)計壩坡、合理選擇土料； 施工中做好地基處理，土料壓實要符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),一、土石壩的工作條件及設(shè)計原則,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,1)正常運用情況： 水庫蓄滿水形成穩(wěn)定滲流時驗算下游坡的穩(wěn)定 ； 上游庫水位為某一最不利水位時驗算上游坡的穩(wěn)定 ； 上游水位正常降落，上游壩坡產(chǎn)生滲透動水壓力（流線方向指向上游）時的上游坡穩(wěn)定計算。,一、土石壩的工作條件及穩(wěn)定性計算工況,“兩坡及整體”,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,2)非常運用情況： 庫水位驟降(k10-3cm/s，V3m/d)，形成反向滲流驗算上游坡的穩(wěn)定 ； 正常蓄水位+地震驗算上、下游坡的穩(wěn)定； 校核洪水位時驗算下游坡的穩(wěn)定 ； 施工期考慮孔隙水壓力時驗算上、下游坡的穩(wěn)定 。,一、土石壩的工作條件及穩(wěn)定性計算工況,“兩坡及整體”,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,壩基處理的目的： 控制滲流，減滲流坡降，避免管涌等有害的滲流變形，控制滲流量； 保持壩體和壩基的靜力和動力穩(wěn)定，不產(chǎn)生過大的有害變形；竣工后，壩基和壩體的總沉降量一般不宜大于壩高的1%； 在保證壩安全運行的條件下節(jié)省投資。,二、壩基處理,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,砂礫石壩基處理： 砂卵石壩基處理主要是解決滲流控制問題。主要措施有水平防滲措施、垂直防滲措施和下游排水設(shè)施及蓋重等; “上鋪”：上游鋪水平鋪蓋防滲 “中截”（垂直防滲）：各種壩底的垂直防滲 回填粘土截水槽、混凝土防滲墻、灌漿帷幕、高壓噴射灌漿 “下排”：即下游反濾排水 排水減壓結(jié)構(gòu)、加蓋重,二、壩基處理,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,1)砂礫石壩基處理： “上鋪”：上游鋪水平鋪蓋防滲,二、壩基處理,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,2)回填粘土截水槽 適合于較薄的地基（10-15m），工期短，施工質(zhì)量有保證； 粘土截水墻底寬根據(jù)回填土的允許滲透坡降及施工要求確定。,二、壩基處理,“中截”,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,3)混凝土防滲墻 適用于覆蓋層80m； 墻的厚度由防滲要求及強度決定，在0.6-1.3m之間，嵌巖0.5-1m； 混凝土防滲墻為剛性體，要處理好它與土質(zhì)防滲體及基巖的連接。,二、壩基處理,“中截”,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,4)灌漿帷幕 用于透水層很厚時； 以可灌比M作為可灌性的評價標(biāo)準(zhǔn)。M15，可灌注水泥漿；M10，可灌注水泥粘土漿。 底部深入不透水層不小于5m。,二、壩基處理,“中截”,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,5)高壓噴射灌漿 用高壓水射流，水氣同軸噴射，切割摻攪地層，漿液在低壓下進入地層，形成充填膠結(jié)體; 定噴注漿（只噴不旋轉(zhuǎn)、邊提升）壁狀加固 擺噴注漿（噴漿、擺動、提升）扇形狀加固 6)防滲鋪蓋 不能截斷滲流，但延長滲徑，降低滲透坡降，減小滲流量； 一般用粘土或壤土,常與斜墻聯(lián)合使用，并且與下游反濾排水減壓設(shè)施一起控制滲流。,二、壩基處理,“中截”,“下排”,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,巖石壩基處理： 小型土石壩的巖基一般可不作專門處理。大中型工程的巖基處理，主要是解決防滲問題，常用的措施是帷幕灌漿。 處理好與基巖結(jié)合面 灌漿 軟弱帶的處理 巖溶的處理,二、壩基處理,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,1）處理好與基巖的結(jié)合面 清基整平，水泥砂漿填塞大的縫隙，進行噴漿或涂粘土漿； 沿與基巖接觸面處薄的防滲體(薄心墻、薄斜墻等)適當(dāng)加厚，延長接觸滲徑； 如風(fēng)化及裂隙發(fā)育的巖層不深，可開挖截水槽切斷該層巖石，直達新鮮完整巖石。截水槽用土回填，與土質(zhì)防滲體相接； 注意開挖面保護,二、壩基處理,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,基巖表面處理,基巖淺層處理,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,2）灌漿 壩基巖石在較深范圍內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育，透水性大，開挖處理不經(jīng)濟，一般采用帷幕灌漿和固結(jié)灌漿處理。 帷幕灌漿： 裂隙寬度大于0.15-0.25mm時可水泥灌漿，小于0.15mm時化學(xué)灌漿或超細(xì)水泥灌漿； 帷幕應(yīng)深入相對不透水巖層至少5m。 應(yīng)做好帷幕與土質(zhì)防滲體連接，可在兩者接觸面澆厚0.51.2m，沿上下游方向?qū)?4m的混凝土蓋板，再在板下灌漿。,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,固結(jié)灌漿： 如帷幕兩側(cè)防滲體下面基巖比較破碎，裂隙發(fā)育，除設(shè)灌漿帷幕外，還需對帷幕兩側(cè)基巖進行固結(jié)灌漿，以提高基巖完整性;孔排距可取3-4m，深度5-10m； 固結(jié)灌漿標(biāo)準(zhǔn)可與帷幕灌漿相同，灌后也要進行質(zhì)量檢查，檢查孔數(shù)量不少于固結(jié)灌漿孔數(shù)的5； 固結(jié)灌漿的灌漿壓力0.10.3MPa；有混凝土蓋板時灌漿壓力0.20.5MPa，最終通過灌漿試驗確定。,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,土質(zhì)壩基處理： 要求沿土基的滲流量及滲透比降不超過允許值，筑壩后不會產(chǎn)生過大沉降變形，不會因土基剪切破壞導(dǎo)致土石壩滑坡。 土基表面清理，挖除樹根草皮、表層腐殖土、淤泥、粉細(xì)砂、亂石磚瓦等，洞穴、沖溝、凹塘應(yīng)進行開挖，回填上壩土料并夯實。經(jīng)表面清理后壓實土基表層，并進行刨毛后，才填筑壩體第一層填土。 土基的防滲處理，可用截水槽，混凝土防滲墻或高壓噴射灌漿，修建鋪蓋等。 在土基上的均質(zhì)土壩，一般要設(shè)壩體排水，以降低浸潤線。,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,1）均質(zhì)壩對土料的要求 (1)強度指標(biāo)、c較大； (2)滲透系數(shù)k較小，10-4cm/s； (3)要有一定的塑性：塑性指數(shù)Ip=L-P=717； 能適應(yīng)壩基變形而不會產(chǎn)生裂縫； (4)有機雜質(zhì)含量（按質(zhì)量計）5%； (5)土質(zhì)：絕大多數(shù)采用粘性土。,三、筑壩材料的選擇,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,2）防滲土料(心墻、斜墻)的要求 (1)滲透系數(shù)k較小，10-5cm/s； (2)有較好的塑性以適應(yīng)壩體及壩基變形，塑性指數(shù)Ip大于1012； (3)有機雜質(zhì)含量2%，水溶鹽含量按質(zhì)量計3%，有良好級配； (4)浸水和失水時體積變化較小； (5)土質(zhì)：粘粒含量（粒徑0.005mm）為15%-30%或塑性指數(shù)為1017的中、重壤土以及粘粒含量30%-40%或塑性指數(shù)為1720的粘土較合適。,三、筑壩材料的選擇,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,3）排水、反濾層、過渡層對土石料的要求 (1)良好的抗水性、抗凍性和抗風(fēng)化性 (2)具有要求的級配 (3)具有要求的透水性 (4)反濾料和排水體料中粒徑小于0.075mm的顆粒含量應(yīng)不超過5% (5)土質(zhì)：反濾料應(yīng)盡量采用天然砂礫篩分，也可用人工砂和碎石。,三、筑壩材料的選擇,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.1.2 土石壩的設(shè)計原則與主要內(nèi)容,(1)粘土壓實度： 1、2級壩和高壩98-100%，3級及以下96-98%，設(shè)計地震烈度8、9度以上取大值。 (2)砂礫石相對密度不小于0.75 、砂不小于0.7。 (3)堆石孔隙率宜為20-28%。,四、壩身的壓實,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.2 邊坡及其穩(wěn)定性分析,了解影響邊坡穩(wěn)定性的因素 了解邊坡的破壞類型 掌握邊坡穩(wěn)定性分析方法 熟悉邊坡安全坡率的確定方法,大綱要求,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.2.1 邊坡破壞類型與特征,一、破壞類型,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.2.1 邊坡破壞類型與特征,一、破壞類型,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.2.1 邊坡破壞類型與特征,二、邊坡穩(wěn)定性的影響因素 1、邊坡的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)特征 a.坡體材料自身的物理力學(xué)性質(zhì)； b.滑面、潛在破裂面抗剪性能； c.坡體結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)面組合特征； d.地下水特征及運移規(guī)律。 2 邊坡的形狀和尺寸 邊坡高度、坡度、坡形等。,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.2.1 邊坡破壞類型與特征,二、邊坡穩(wěn)定性的影響因素 3、邊坡的自然環(huán)境因素 a.風(fēng)化作用、植被； b.氣候作用，降雨； c.地表水體的影響； d.地震作用。 4 人為因素 人為挖填、爆破震動、改變水環(huán)境、支擋等。,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,一、邊坡穩(wěn)定性分析方法分類 1、工程地質(zhì)類比法，依據(jù)同類巖土條件下的工程類比。 2、查表法，利用各種巖土條件下的穩(wěn)定坡率作為設(shè)計依據(jù)。 有高度限制、且地質(zhì)條件、水文條件簡單，P343。 3、基于極限平衡的方法：包括平面、圓弧、折線等方法。 4、赤平極射、實體比例投影法 5、數(shù)值方法。 6、非線性分析方法。,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,二、邊坡穩(wěn)定性分析方法的選擇,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,三、無粘性土土坡,均質(zhì)的無粘性土土坡，在干燥或完全浸水條件下，土粒間無粘結(jié)力,只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩(wěn)定，則整個坡面就是穩(wěn)定的,單元體穩(wěn)定,TT,土坡整體穩(wěn)定,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,穩(wěn)定條件：TT,砂土的內(nèi)摩擦角,抗滑力與滑動力的比值,三、無粘性土土坡,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,穩(wěn)定條件：TT+J,順坡出流情況:, / sat1/2，坡面有順坡滲流作用時，無粘性土土坡穩(wěn)定安全系數(shù)將近降低一半,三、無粘性土土坡,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,四、直線(平面)滑動法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,適用于無粘性土坡，沿直線軟弱滑動面、層面滑動的巖質(zhì)邊坡，和平面基巖面土坡。注意條件變化！,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,五、瑞典圓弧滑動法簡單圓弧滑動法,假定滑動面為圓柱面，截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的受力情況：,滑動面上的最大抗滑力矩與滑動力矩之比,飽和粘土，不排水剪條件下，u0，fcu,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,粘性土土坡滑動前，坡頂常常出現(xiàn)豎向裂縫,裂縫的出現(xiàn)將使滑弧長度由AC減小到AC，如果裂縫中積水，還要考慮靜水壓力對土坡穩(wěn)定的不利影響,Fs是任意假定某個滑動面的抗滑安全系數(shù)，實際要求的是與最危險滑動面相對應(yīng)的最小安全系數(shù),6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,五、瑞典圓弧滑動法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,R,O,對于均質(zhì)粘性土土坡，其最危險滑動面通過坡腳, =0,O,E, 0,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,五、瑞典圓弧滑動法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,1.假定坡體和滑面以下土體均為不變形的剛體； 2.滑面上各點的法向應(yīng)力采用條分法獲得； 3.假定各條塊的穩(wěn)定性系數(shù)同整體穩(wěn)定性系數(shù)相等； 4.根據(jù)滑塊剛體極限平衡條件求得穩(wěn)定性系數(shù)。,六、條分法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,土條間法向作用力,土條間切向作用力,安全系數(shù)Fs,n,2n-2,n-1,1,六、條分法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,將土坡作為平面問題，對每個土條可分別列兩個正交方向的靜力平衡方程和一個力矩平衡方程，共3n個方程。,六、條分法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,六、條分法-費倫紐斯,對于外形復(fù)雜、 0的粘性土土坡，土體分層情況時，要確定滑動土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強度的分布不同，一般采用條分法分析,滑動土體分為若干垂直土條,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,條分法分析步驟I,1.按比例繪出土坡剖面,2.任選一圓心O，確定滑動面，將滑動面以上土體分成幾個等寬或不等寬土條,3.每個土條的受力分析,靜力平衡,假設(shè)兩組合力(Pi，Xi) (Pi1，Xi1),六、條分法-費倫紐斯,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,條分法分析步驟,4.滑動面的總滑動力矩,5.滑動面的總抗滑力矩,6.確定安全系數(shù),六、條分-費倫紐斯,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,六、條分法-費倫紐斯法特殊情形,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,六、條分法-費倫紐斯法特殊情形,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,a. 原理與特點,假設(shè)滑裂面為圓弧。 考慮條間作用力，但忽略豎向分力。 每條滑裂面上滿足極限平衡條件，土條底面和整體穩(wěn)定性相同。 每條上作用力在y方向（豎直）上靜力平衡 總體對圓心O力矩平衡,六、條分法-畢肖普法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,六、條分法-畢肖普法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,Bishop有效應(yīng)力分析,六、條分法-畢肖普法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,力矩平衡,簡化后得：,六、條分法-畢肖普法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,c.畢肖甫法計算步驟,圓心O，半徑R,設(shè) Fs=1.0,計算 mqi,YES,Fs最小,END,計算,No,YES,No,六、條分法-畢肖普法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,可適用于非圓弧滑動面 考慮條間作用力，假定土條間法向作用力位于1/3高度處，各條塊作用點連線稱為推力線。 滑動面上切向力為土的抗剪強度。 需要試算，迭代幾次可收斂。,六、條分法-楊布法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,a. 原理與特點,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,六、條分法-楊布法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,力平衡,力矩平衡,六、條分法-楊布法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,邊界條件,穩(wěn)定性系數(shù)的定義 莫爾庫侖準(zhǔn)則,穩(wěn)定性 系數(shù),六、條分法-楊布法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,一般需要3、4次試算即可收斂 楊布條分法基本可以滿足所有的靜力平衡條間，所以是“嚴(yán)格”方法之一，但其推力線的假定必符合條間力的合理性要求（即土條間不產(chǎn)生拉力和剪切破壞）。,六、條分法-楊布法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,六、條分法-不平衡推力傳遞法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,假定條間力的合力與上一土條底面平行，這樣就確定了條間力的作用方向，減少了n-1個未知量，然后根據(jù)各分條力的平衡條件，逐條向下推求，直至最后一條土條的作用力為零。,a. 原理與特點,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,力平衡,莫爾庫侖準(zhǔn)則,六、條分法-不平衡推力傳遞法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,不平衡推力傳遞法計算時，先假設(shè)穩(wěn)定性系數(shù)為1，然后從坡頂開始逐條向下推求Pi，直至求出最后一條的推力Pn，Pn必須為零，否則要重新假定穩(wěn)定性系數(shù)，重新計算。 使用不平衡推力法計算時，抗剪強度指標(biāo)可根據(jù)土的性質(zhì)和當(dāng)?shù)亟?jīng)驗，采用試驗和滑坡反算相結(jié)合的方法確定。 分條之間不能承受拉力，所以任何土條的推力如果為負(fù)，則推力不再向下傳遞，而對下一土條取推力為零。,六、條分法-不平衡推力傳遞法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,顯式表達式（建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范）,六、條分法-不平衡推力傳遞法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,剩余下滑力Ei = TiK - Ri + iEi-1,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,顯式表達式（巖土工程勘察規(guī)范）,式中,六、條分法-不平衡推力傳遞法,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,1 邊坡穩(wěn)定分析的總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法,有效應(yīng)力法：使用有效應(yīng)力強度指標(biāo) c、 總應(yīng)力法：使用總應(yīng)力強度指標(biāo) cu 或 ccu、cu,指標(biāo)值過高，有發(fā)生滑坡的可能 指標(biāo)值過低，沒有充分發(fā)揮土的強度，就工程而言，不經(jīng)濟 如果能準(zhǔn)確知道土中孔隙水壓力分布，采用有效應(yīng)力法比較合理。 重要的工程應(yīng)采用有效強度指標(biāo)進行核算。,2 計算參數(shù)的取值,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,七、幾個問題的討論,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,3 安全系數(shù)的取值,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,七、幾個問題的討論,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,七、幾個問題的討論,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析方法,七、幾個問題的討論,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.3 邊坡防護結(jié)構(gòu),了解邊坡防護常用技術(shù) 熟悉主要支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法和施工方法 熟悉擋墻的結(jié)構(gòu)型式 掌握邊坡排水工程的設(shè)計方法和施工要點,大綱要求,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,主動,被動,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,1.靜止土壓力 只發(fā)生在擋土墻為剛性，不發(fā)生任何位移的情況，實際工程中，作用在深基礎(chǔ)側(cè)墻、U形橋臺、嵌巖的剛性擋墻、拱橋橋臺上土壓力，預(yù)應(yīng)力錨固支擋的邊坡土壓力可近似看作靜止土壓力。 滑坡防治中抗滑樁前土抗力有時候也處理為靜止土壓力。,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,若墻后填土為均勻體，則單位面積上靜止土壓力為,靜止土壓力合力為,1/3H,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,靜止土壓力計算的關(guān)鍵是靜止側(cè)壓力系數(shù)的確定。K0可由室內(nèi)的或現(xiàn)場的靜止側(cè)壓力試驗來測定。 對于砂或正常固結(jié)的粘土，可根據(jù)有效內(nèi)摩擦角來確定 砂土可取0.34-0.45，粘土取0.5-0.7。,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,Rankine土壓力理論和Coulomb土壓力理論是計算主動土壓力和被動土壓力的兩種基本理論。 Rankine理論基本原理 認(rèn)為墻后填土達到極限平衡狀態(tài)時，與墻背接觸的任一土單元體都處于極限平衡狀態(tài)，然后根據(jù)土單元體處于極限平衡狀態(tài)時應(yīng)力所滿足的條件來建立土壓力的計算公式 Rankine理論基本假定 土體是具有水平表面的半無限體，墻背豎直光滑，采用這樣假定的目的是控制墻后單元體在水平和豎直方向的主應(yīng)力方向。,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,William John Maquorn Rankine (1820 - 1872),6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,A,O,主動狀態(tài),被動狀態(tài),xmin=ea,x=K0z,z,xmax=ep,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,郎肯主動土壓力基本計算公式,朗肯理論的主動土壓力系數(shù),6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,ea=0,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,有均布荷載時粘性土的主動土壓力,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,有荷載,出現(xiàn)拉力區(qū),不出現(xiàn)拉力區(qū),6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,郎肯被動土壓力基本計算公式,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,地下水水作用的處理 1.當(dāng)墻后填土中有水時，透水性的土水土分算。 2.粘土根據(jù)工程經(jīng)驗、不利原則決定水土分算還是合算。 3.按水土分算時，地下水位以下土重度取浮重度和有效應(yīng)力強度指標(biāo)計算土壓力，側(cè)壓力包括土壓力和水壓力。 4.按水土合算時，地下水位以下取飽和重度和總應(yīng)力強度指標(biāo)計算土壓力，不另算水壓力。 5.當(dāng)土中有滲流時，還應(yīng)計算滲透力的影響。,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,多層土?xí)r由于各層填土重度不同，使得填土豎向應(yīng)力分布在土層交界面上出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，土壓力分布也可能轉(zhuǎn)折。 由于各層填土強度參數(shù)不同，所以土層界面上下土壓力系數(shù)時，盡管該層面豎向應(yīng)力相同，土壓力分布會發(fā)生突變。,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,A,B,D,C,E,庫倫土壓力理論是從楔體的靜力平衡條件得出的。 基本假設(shè)： a.滑動破裂面為通過墻踵的平面。 b.擋土墻是剛性的。 c.滑動楔體 處于極限平衡狀態(tài)。 d.墻后的填土是理想的散粒體(粘聚力c0),6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,正弦定律,計算自重,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：葉四橋,主動土壓力是假定一系列破壞面計算出的土壓力中的最大值,庫侖主動土壓力系數(shù)，可查表得到。,6.3.1 邊坡支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)向巖土壓力,一、側(cè)向土壓力,重慶交通大學(xué) 主講：