巖土工程計(jì)算分析應(yīng)用軟件

1、學(xué)號(hào)班級(jí)成績(jī)?cè)u(píng)定：教師：考查時(shí)間：楊亞靜2018年11月巖土工程計(jì)算分析應(yīng)用軟件課程設(shè)計(jì)曹邦龍201520901607巖土八班-0-目錄1擋土結(jié)構(gòu)分類及特點(diǎn)-1-1.1定義-1- 1.1.2應(yīng)用-1-.1.1.3重力式擋土墻-1- 1.1.4懸臂式擋土墻-1-.1.1.5扶壁式擋土墻-2-.1.1.6錨桿錨定板式擋土墻-2-.1.1.7加筋土擋土墻-2-1.2抗滑樁-3-2工程簡(jiǎn)介-4-2.1工程概況-4-2.2工程地質(zhì)條件-4-2.2.1 氣象、水文-4-2.2.2 底層巖性-4-2.2.3 構(gòu)造地質(zhì)-5-2.2.4 巖體物理力學(xué)參數(shù)-5-3邊坡穩(wěn)定性計(jì)算-7-3.1邊坡穩(wěn)定性計(jì)算方法-7-

2、3.1.1條塊劃分-7-3.2計(jì)算公式-7-3.2.1計(jì)算參數(shù)取值-8-3.3計(jì)算過(guò)程-10-3.4邊坡穩(wěn)定性分析-10-4設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)思路105總結(jié)1171擋土結(jié)構(gòu)分類及特點(diǎn)11定義擋土墻是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩(wěn)的構(gòu)造物。1.1.2應(yīng)用在遇到下列情況時(shí)可考慮修建擋土墻1. 陡坡地段；2. 為避免大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段；3. 可能產(chǎn)生塌方、滑坡的不良地質(zhì)地段；4. 高填方地段；5. 水流沖刷嚴(yán)重或長(zhǎng)期受水浸泡的沿河路基地段；6. 為節(jié)約用地、減少拆遷或者少占用農(nóng)田的地段；7. 為保護(hù)重要建筑物、生態(tài)環(huán)境或其他特殊需要的地段。113重力式擋土墻一、重力式擋土

3、墻重力式擋土墻一般用塊石、磚或素混凝土筑成，它是靠擋土墻重力式擋土墻本身所受到的重力保持穩(wěn)定，通常用于h<5m的低擋土墻。特點(diǎn):1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便。2、施工工期短。3、能就地取材。4、對(duì)地基承載力要求高。5、工程量大，沉降量大。適用范圍：墻高毗5m且地基承載力較高地段。1.1.4懸臂式擋土墻懸壁式擋土墻是由立板（墻面板）和底板（墻趾板和墻踵板）兩部分組成，一般形式為如圖所示：臂式擋土墻多用鋼筋混凝土做成，它的穩(wěn)定性主要靠墻踵懸臂以上的土所受重力維持，它的懸臂部分的拉應(yīng)力由鋼筋來(lái)承受。特點(diǎn)：1、截面尺寸小。2、施工方便。3、對(duì)地基承載力要求不高。4、工作面較大。適用范圍：地基土質(zhì)差且墻

4、高h(yuǎn)>5m的重要工程。115扶壁式擋土墻扶壁式擋土墻當(dāng)擋土墻的墻高h(yuǎn)>10m時(shí)，為了增加懸臂的抗彎剛度，沿墻長(zhǎng)縱向每隔0.81.0m,設(shè)置一道扶壁，稱為扶壁式擋土墻。特點(diǎn)：1、工程量小。2、對(duì)地基承載力要求不高。3.工藝較懸臂式復(fù)雜。適用范圍：地質(zhì)條件差且墻高h(yuǎn)>10m的重要工程116錨桿錨定板式擋土墻錨桿錨定板式擋土墻是由預(yù)制的鋼筋混凝土立柱、擋土板構(gòu)成墻面，與水平或傾斜的鋼錨桿聯(lián)合組成。錨桿的一端與立柱連接，另一端被錨固在山坡深處的穩(wěn)定巖層或土層中。特點(diǎn)：錨定板擋土墻由預(yù)制的鋼筋混凝土墻面板、立柱、鋼拉桿和埋在填土中的錨定板所組成錨桿擋土墻通常由立柱、墻面板和錨桿三部分組

5、成的輕型支擋結(jié)構(gòu)。錨桿擋土墻特點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)輕，柔性大。2、工程量少，造價(jià)低。3、施工工藝較復(fù)雜。適用范圍：適用于地基承載力較低的重要工程，墻高可達(dá)27m。1.1.7加筋土擋土墻是在土中加入拉筋，利用拉筋與土之間的摩擦作用，改善土體的變形條件和提高土體的工程特性，從而達(dá)到穩(wěn)定土體的目的。由面板、拉筋組成，依靠填土、拉筋之間的摩擦力使填土與拉筋結(jié)合成一個(gè)整體。特點(diǎn)：加筋擋土墻由面板、拉筋組成。依靠填土、拉筋之間的摩擦力使填土與拉筋結(jié)合成一個(gè)整體。特點(diǎn)：1、用范圍：加固河堤、圍堰等。丄墻高1Lk-111111111ir第一段r第7r豎向般間距111,三1|rr1各雖長(zhǎng)加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)輕，剛度大。2、

6、設(shè)計(jì)、施工簡(jiǎn)單。適/X1.2抗滑樁抗滑樁是穿過(guò)滑坡體深入于滑床的樁柱，用以支擋滑體的滑動(dòng)力，起穩(wěn)定邊坡的作用，適用于淺層和中厚層的滑坡，但對(duì)正在活動(dòng)的滑坡打樁阻滑需要慎重，以免因震動(dòng)而引起滑動(dòng)。是一種抗滑處理的主要措施。特點(diǎn)：使用抗滑樁，土方量小，施工需有配套機(jī)械設(shè)備，工期短，是廣泛采用的一種抗滑措施。根據(jù)滑坡體厚度、推力大小、防水要求和施工條件等，選用木樁、鋼樁、混凝土樁或鋼筋（鋼軌）混凝土樁等。注意：當(dāng)土層沿基巖面滑動(dòng)時(shí)，錨固深度也有采用樁徑的25倍?？够瑯兜牟贾眯问接邢嗷ミB接的樁排，互相間隔的樁排，下部間隔、頂部連接的樁排，互相間隔的錨固樁等。樁柱間距一般取樁徑的35倍，以保證滑動(dòng)土體不

7、在樁間滑出為原則。2工程簡(jiǎn)介2.1 工程概況工程名大河石溝四號(hào)變形體重力式擋土墻，該工程邊坡治理范圍于大河石溝4#變形體左側(cè)溝源處，向東凸出山梁的北側(cè)，整體坡向NEE向。變形體前緣高程1067m，后緣高程1083m,平均寬度約20m（圖3.6-1）。變形體順坡長(zhǎng)度22m,平均坡度約45°,其后緣斜坡坡度較緩，坡度30。左右，前緣斜坡坡度變陡，坡度5055°，變形體平均厚度3m（圖3.6-2）,預(yù)計(jì)其發(fā)生順層滑塌失穩(wěn)破壞的方量約1320m3。選用重力式擋2.2 工程地質(zhì)條件4#變形體變形跡象輕微，地震裂縫較少發(fā)育，且單條裂縫延伸不大，埋深較淺。斜坡為一中傾順向基巖斜坡，巖性以

8、寒武系邱家河組硅質(zhì)板巖為主，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，產(chǎn)狀10°Z38°，卸荷裂隙發(fā)育，主要發(fā)育產(chǎn)狀為200°Z47°，120°Z75。的陡傾角節(jié)理，巖體呈板、塊狀，一般塊度1530cm，最大可達(dá)1.5m。TC11揭示變形體后緣一帶表層的殘坡積層厚度約0.5m，主要以褐黃色的粉質(zhì)粘土為主，向下則為硅質(zhì)板巖全風(fēng)化層，厚度約0.3cm，至槽底一帶出露強(qiáng)風(fēng)化基巖，層間揉皺強(qiáng)烈2.2.1氣象、水文工程區(qū)位于青川縣中南部，屬亞熱帶中高山區(qū)氣候類型，冬季寒冷，夏季炎涼（晝夜溫差大），年平均氣溫13.8°C，最高氣溫34.4°C，最低氣溫一6.2&#

9、176;C。年平均降雨量954mm，最大降雨量集中在69月份，為600939mm（青川氣象局19871989年統(tǒng)計(jì)平均），降雪期多在冬季，霜凍期在122月份。工程區(qū)內(nèi)水系較為發(fā)育，最大水系花果河（即大院河）發(fā)源于石家院，由北向南流經(jīng)鎖家溝、水草坡、瓦廠里、花果村等，最終注入劍青公路旁的青竹江?；ü幼畲罅髁考性?9月份，約48m3/s,最小流量對(duì)出現(xiàn)出現(xiàn)在13月份,流量約0.20.5m3/s。受季節(jié)控制，雨季消漲急劇，對(duì)沿岸的民房、建筑物等造成威脅。2.2.2底層巖性寒武系邱家河組（GP）：主要由碳質(zhì)板巖、碳質(zhì)硅質(zhì)板巖組成，偶夾硅質(zhì)白云巖透鏡體及薄層灰?guī)r，下部夾錳質(zhì)砂巖及貧錳礦層。巖性組合變

10、化較大，石壩一帶主要為碳質(zhì)板巖，且厚達(dá)350400m；向東硅質(zhì)巖成分逐漸增多，鎖家溝一帶則全為黑色薄-中層狀硅質(zhì)巖，厚度僅為6080m；向西在房石西邊厚度減為2030m；2.2.3構(gòu)造地質(zhì)后緣裂縫（L24）產(chǎn)出于的殘坡積層中，沿N5°W方向延伸，最大下錯(cuò)815cm、錯(cuò)動(dòng)方向N65°E,拉開(kāi)5cm左右，向下追蹤至強(qiáng)風(fēng)化基巖內(nèi)部，深度約1.5m，單條延伸長(zhǎng)度約3m。變形體南側(cè)裂縫（L23）發(fā)育于強(qiáng)風(fēng)化硅質(zhì)板巖內(nèi)部，沿S75°E方向延伸，最大拉開(kāi)約10cm,下錯(cuò)25cm，可見(jiàn)深度約0.5m；其北側(cè)主要發(fā)育裂縫一條較為長(zhǎng)大的裂縫（L25）,產(chǎn)出去強(qiáng)風(fēng)化基巖內(nèi)部，延伸方向N

11、1020°E,拉開(kāi)612cm,可見(jiàn)深度0.5m。2.2.4巖體物理力學(xué)參數(shù)（1）土工試驗(yàn)土樣主要為潛在滑帶土擾動(dòng)樣，取樣方法是：在鉆孔巖芯樣中取出。樣品均及時(shí)用多層塑料袋密封妥善放置并及時(shí)送檢。室內(nèi)試驗(yàn)由四川九O九巖土檢測(cè)中心完成，試驗(yàn)項(xiàng)目有：物理性質(zhì)、抗剪強(qiáng)度，其中抗剪強(qiáng)度為直剪試驗(yàn)，作天然及飽和快剪試驗(yàn)并加作天然及飽和殘剪試驗(yàn)。共完成滑帶土物性及直剪、殘剪4組。試驗(yàn)成果詳見(jiàn)附件土工試驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)對(duì)4組滑帶土樣物性試驗(yàn)成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，天然含水率在18.323.4；飽和度99.1100；塑性指數(shù)7.614.2，土體為粉土-粉質(zhì)粘土；重塑密度2.062.17g/cm3，平均值2.10g/

12、cm3；重塑飽和密度2.082.18g/cm3，平均值2.11g/cm3。通過(guò)對(duì)4組滑帶土樣力學(xué)試驗(yàn)成果資料進(jìn)行分析，重塑天然抗剪強(qiáng)度C=28.840.6kPa,©=12.917.4°，平均值C=38kPa,©=15.1°；重塑飽和抗剪強(qiáng)度C=23.740.0kPa,©=10.715.2°，平均值C=31.5kPa,©=12.8°；重塑天然殘剪強(qiáng)度C=19.836.4kPa,©=10.214.3°，平均值C=27.8kPa,©=12.1°；飽和殘剪強(qiáng)度C=16.428.2kP

13、a,©=7.812.4°，平均值C=21.9kPa,©=9.7°?；瑤疗渌锢硇再|(zhì)參數(shù)詳見(jiàn)附件土工試驗(yàn)報(bào)告。統(tǒng)計(jì)表明，滑帶土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)變異系數(shù)分布在0.0040.14之間，變異性小，總體可靠性較好（表3.8-1）。表3.8-1滑帶土土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表土樣編號(hào)ZK05-02ZK04-02ZK02-02ZK03-03比重Psg/cm32.742.762.742.75天然含水率w%23.422.723.018.3制樣密度pg/cm32.072.102.062.17干密度Pdg/cm31.681.711.671.83孔隙比e0.6330.6130.6360

14、.499飽和度Sr10010099.1100飽和飽和密度pg/cm32.082.112.082.17飽和含水率w%23.422.723.218.3飽和度Sr100100100100重塑峰值ckPa40.645.537.028.8o12.914.315.717.4表3.8-2滑體物質(zhì)土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表物理性質(zhì)檢測(cè)編號(hào)取樣編號(hào)定名含水率重塑密度重塑飽和密度干密度土粒比重WPoPsPdGs%g/cm3TJ0987-755ZK05-012.122.87TJ0987-756ZK03-012.152.85TJ0987-758ZK-12.052.75TJ0987-761ZK03-22.102.76TJ0987-

15、762ZK04-12.082.74備注委托檢測(cè)，僅對(duì)來(lái)樣負(fù)責(zé)；巖樣為鉆孔取樣，地層單元為寒武系油房組，樣品均及時(shí)密封妥善放置并及時(shí)送檢。試驗(yàn)項(xiàng)目有：滑帶附近巖體和錨固端單軸抗壓試驗(yàn)。共完成巖石抗壓試驗(yàn)1組6件。天然單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值25.4MPa；試驗(yàn)取樣野夕卜自然塊體自然抗壓強(qiáng)度飽和抗壓強(qiáng)度密度單值平均值單值平均值編號(hào)編號(hào)定名g/cm3R(MPa)YJ0954-313ZK01硅質(zhì)板巖2.6919.420.415.914.32.6821.612.72.6620.314.4巖石抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)表3邊坡穩(wěn)定性計(jì)算3.1邊坡穩(wěn)定性計(jì)算方法邊坡的穩(wěn)定性分析的主要內(nèi)容就是把一處邊坡進(jìn)行條塊劃分然后分別求出每

16、塊滑塊的剩余滑坡推力的計(jì)算。目前，計(jì)算滑坡推力的方法比較多，應(yīng)用較多的如瑞典條分法、傳遞系數(shù)法（不平衡推力法）、分塊極限平衡法等，其中傳遞系數(shù)法是驗(yàn)算本工程區(qū)土層沿巖面滑動(dòng)邊坡穩(wěn)定驗(yàn)算方法。3.1.1條塊劃分根據(jù)工程地質(zhì)狀況，利用理正巖土計(jì)算找出潛在滑動(dòng)面，為了方便計(jì)算，將整個(gè)邊坡滑面以上的土體分成條塊，對(duì)條塊進(jìn)行條分，劃分出更細(xì)的條塊。條塊滑面長(zhǎng)4-8m。具體劃分付計(jì)算書(shū)3.2 計(jì)算公式在滑體中取第i塊滑塊，假定第i-1滑塊傳來(lái)的推力P1方向平行于第i-1滑塊的底滑面，而第i滑塊傳遞給第i+1滑塊的推力P.平行于第i滑塊的底滑面。即是說(shuō)，假定i每一分界上推力的方向平行于上一土條的底滑面。第i

17、滑塊承受的各種作用力如圖3-24】?？傻贸龉饺缦拢?P屮("iiP二(Wsina+Qcosa)iiiiicL(WcosaULQsina)tan申iiiiiiiiKKss其中：cos（a一a）一tan申sin（a一a）''ii1iii1i（2）i1P第i塊滑體剩余下滑力;iPi-1第i-1塊滑體剩余下滑力；W第i塊滑體的自重；iQ土條的水平作用力，這里取0；iU第i塊孔隙應(yīng)力，這里取0；iN第i塊滑床反力；i«第i塊滑體滑面的傾角;ic、申ii第i塊滑體滑面的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；F邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)；L.第i塊滑體的滑面長(zhǎng)度；屮ii-1傳遞系數(shù)。3.2.1計(jì)算參數(shù)取

18、值根據(jù)土工試驗(yàn)報(bào)告取樣試驗(yàn)成果、結(jié)合地區(qū)同類工程性質(zhì)巖土體的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)綜合確定，滑體土的重度值為：滑體的天然重度為18KN/m3，飽和重度為19KN/m3。4個(gè)變形體主要由強(qiáng)風(fēng)化基巖組成，結(jié)合地區(qū)同類工程性質(zhì)巖土體的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)綜合確定其潛在滑體的天然重度為19KN/m3；潛在滑體的飽和重度為20KN/m3。表4.3-1穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果-.潛滑體工況-1#變形體2#變形體3#變形體4#變形體老滑坡堆積體整體局部工況1（自重）1.121.051.121.101.151.18工況11（自重+暴雨）1.061.031.031.031.061.10工況111（自重+地震）1.021.011.011.021

19、.051.064#變形體：如表4.3-1在工況1（天然）條件下，穩(wěn)定性系數(shù)為1.15，表明在天然條件下4#變形體處于穩(wěn)定狀態(tài)；在工況11（暴雨）和工況111（地震）條件下穩(wěn)定性系數(shù)介于1.051.15之間，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)因此，反演過(guò)程中穩(wěn)定性系數(shù)取值如下：1#變形體、2#變形體地震工況下的穩(wěn)定性系數(shù)取1.05，3#變形體在地震工況下穩(wěn)定性系數(shù)取0.95。潛在不穩(wěn)定體潛在滑動(dòng)帶抗剪強(qiáng)度參數(shù)反演計(jì)算結(jié)果表4.2-1表4.2-1潛在不穩(wěn)定體潛在滑動(dòng)帶抗剪強(qiáng)度參數(shù)反演計(jì)算結(jié)果潛在不穩(wěn)定體剖面編號(hào)地震工況暴雨飽和工況C值(kPa)內(nèi)摩擦角0?）C值(kPa)內(nèi)摩擦角©（°）1#變形

20、體1-1'2628242624262425老滑坡堆積體2-2'26282426242624252#變形體3-3'21221215202111133#變形體4-4'21221215202111134#變形體9-9'2122202220211920因變形體處未布設(shè)鉆探勘探工作，因此對(duì)其潛在滑帶物質(zhì)的抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值應(yīng)用類比法及反演分析法進(jìn)行取值。根據(jù)土工試驗(yàn)報(bào)告和巖石試驗(yàn)報(bào)告，抗剪強(qiáng)度參數(shù)的試驗(yàn)是根據(jù)鉆孔中滑帶土實(shí)驗(yàn)室擾動(dòng)重塑后再進(jìn)行的直剪試驗(yàn)，其抗剪強(qiáng)度參數(shù)受一定人為因素的影響，且?guī)r石試驗(yàn)只提供了抗剪斷參數(shù)。因此，本次計(jì)算參數(shù)的選取根據(jù)土工試驗(yàn)報(bào)告和巖石試

21、驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)值，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)類比法及潛在不穩(wěn)定斜坡體的變形現(xiàn)狀，綜合確定老滑坡滑面、變形體潛在滑面的計(jì)算參數(shù)如表4.2-2。表4.2-2潛在不穩(wěn)定體潛在滑動(dòng)帶抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值表取值方法地震工況暴雨飽和工況備注潛在不穩(wěn)定體內(nèi)聚力C(kPa)內(nèi)摩擦角申(°)內(nèi)聚力C(kPa)內(nèi)摩擦角p(°)1#變形體反分析法2628242624262425反演指標(biāo)經(jīng)驗(yàn)值法1525182814211626地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合取值2124.520232#變形體反分析法2628242624262425經(jīng)驗(yàn)值法1525182814211626綜合取值2124.520233#變形體反分析法2122242620212325經(jīng)驗(yàn)值法1525182814211626綜合取值2124.520234#變形體反分析法1525182820212325反演指標(biāo)經(jīng)驗(yàn)值法1525182814211626地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合取值2124.520