地基基礎(chǔ)電子教案第六章邊坡穩(wěn)定與擋土墻

第六章邊坡穩(wěn)定與擋土墻第一節(jié)邊坡穩(wěn)定一、概述引發(fā)邊坡滑動的原因：坡頂堆放材料或建造建筑物、構(gòu)筑物；車輛行駛、地震等引起的振動；土體中含水量或孔隙水壓力增加；雨水或地面水流入邊坡豎向裂縫等。二、邊坡穩(wěn)定地基穩(wěn)定性可采用圓弧滑動面法進(jìn)行驗(yàn)算.最危險(xiǎn)的滑動面上諸力對滑動中心所產(chǎn)生的抗滑力矩與滑動力矩應(yīng)符合下式要求:MR/MS≥1.2式中MS---滑動力矩;MR---抗滑力矩.當(dāng)邊坡坡角大于45°,坡高大于8m時(shí),尚應(yīng)按式MR/MS≥1.2驗(yàn)算坡體穩(wěn)定性.在建設(shè)場區(qū)內(nèi)，由于施工或其他因素的影響有可能形成滑坡的地段，必須采取可靠的預(yù)防措施，防止產(chǎn)生滑坡。對具有發(fā)展趨勢并威脅建筑物安全使用的滑坡，應(yīng)及早整治，防止滑坡繼續(xù)發(fā)展。必須根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件以及施工影響等因素，認(rèn)真分析滑坡可能發(fā)生或發(fā)展的主要原因，可采取下列防治滑坡的處理措施：1.排水：應(yīng)設(shè)置排水溝以防止地面水浸入滑坡地段，必要時(shí)尚應(yīng)采取防滲措施。在地下水影響較大的情況下，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件，做好地下排水工程；2.支擋：根據(jù)滑坡推力的大小、方向及作用點(diǎn)，可選用重力式抗滑擋墻、阻滑樁及其他抗滑結(jié)構(gòu)。抗滑擋墻的基底及阻滑樁的樁端應(yīng)埋置于滑動面以下的穩(wěn)定土(巖)層中。必要時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算墻頂以上的土(巖)體從墻頂滑出的可能性；3.卸載：在保證卸載區(qū)上方及兩側(cè)巖土穩(wěn)定的情況下，可在滑體主動區(qū)卸載，但不得在滑體被動區(qū)卸載；4.反壓：在滑體的阻滑區(qū)段增加豎向荷載以提高滑體的阻滑安全系數(shù)。三、滑坡推力應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行計(jì)算：1.當(dāng)滑體具有多層滑動面(帶)時(shí)，應(yīng)取推力最大的滑動面(帶)確定滑坡推力；2.選擇平行于滑動方向的幾個(gè)具有代表性的斷面(一般不得少于2個(gè)，其中應(yīng)有一個(gè)是滑動主軸斷面)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)不同斷面的推力設(shè)計(jì)相應(yīng)的抗滑結(jié)構(gòu)；3.當(dāng)滑動面為折線形時(shí)，滑坡推力可按下式計(jì)算(圖6.4.3)。Fn=Fn-1ψ+γtGnt-Gnntanφn-cnlnψ=cos(βn-1-βn)-sin(βn-1-βn)tanφ(6.4.3-1)(6.4.3-2)n式中Fn,Fn-1---第n塊、第n-1塊滑體的剩余下滑力；ψ---傳遞系數(shù)；γt---滑坡推力安全系數(shù)；Gnt,Gnn---第n塊滑體自重沿滑動面、垂直滑動面的分力；φn---第n塊滑體沿滑動面土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值；cn---第n塊滑體沿滑動面土的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值；ln---第n塊滑體沿滑動面的長度；4.滑坡推力作用點(diǎn)，可取在滑體厚度的二分之一處；5.滑坡推力安全系數(shù)，應(yīng)根據(jù)滑坡現(xiàn)狀及其對工程的影響等因素確定，對地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為甲級的建筑物宜取1.25，設(shè)計(jì)等級為已級的建筑物宜取1.15，設(shè)計(jì)等級為丙級的建筑物宜取1.05；6.根據(jù)土(巖)的性質(zhì)和當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，可采用試驗(yàn)和滑坡反算相結(jié)合的方法，合理地確定滑動面上的抗剪強(qiáng)度。四、邊坡開挖應(yīng)按表6-2規(guī)定確定放坡坡度。五、坡頂上的建筑位置位于穩(wěn)定土坡坡頂上的建筑,當(dāng)垂直于坡頂邊緣線的基礎(chǔ)底面邊長小于或等于3m時(shí),其基礎(chǔ)底面外緣線至坡頂?shù)乃骄嚯x(圖5.4.2)應(yīng)符合下式要求,但不得小于2.5m:條形基礎(chǔ)a≥3.5b-d/tanβ矩形基礎(chǔ)a≥2.5b-d/tanβ式中a---基礎(chǔ)底面外邊緣線至坡頂?shù)乃骄嚯x;b---垂直于坡頂邊緣線的基礎(chǔ)底面邊長;d---基礎(chǔ)埋置深度;β---邊坡坡角.當(dāng)基礎(chǔ)底面外邊緣線至坡頂?shù)乃骄嚯x不滿足式(5.4.2-1),(5.4.2-2)的要求時(shí),可根據(jù)基底平均壓力按公式(5.4.1)確定基礎(chǔ)距邊頂邊緣的距離和基礎(chǔ)埋深.第二節(jié)擋土墻的土壓力一、概念：1、擋土墻：為支擋土體，保證其穩(wěn)定而修筑的建筑物2、土壓力：指墻后填土由于它的自重或作用在填土表面上的荷載對墻背所產(chǎn)生的側(cè)向壓力二、擋土墻的位移與土體狀態(tài)據(jù)擋土墻位移方向，填土所處狀態(tài)，土壓力可分為：1、靜止土壓力：（earthpressureatrest）擋土墻與填土保持相對靜止?fàn)顟B(tài)強(qiáng)度：P0KPa土壓力：E0KN/m2、主動土壓力：(activeearthpressure)擋土墻在墻后土體的作用下，向前移動或轉(zhuǎn)動，填土應(yīng)力狀態(tài)處于極限平衡狀態(tài)，土壓力減小到最小值強(qiáng)度：PaKPa土壓力：EaKN/m3、被動土壓力：(passiveearthpressure)當(dāng)擋土墻由于外部荷載作用，產(chǎn)生向填土方向的位移，填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)土壓力增大到最大值強(qiáng)度：PpKPa土壓力：EpKN/m三、靜止土壓力計(jì)算1、壓強(qiáng)分布：均質(zhì)土層三角形分布填土中有地下水存在——浮重度成層土荷載作用2、土壓力E0大小：E0=（三角錐體體積）===三角面積=1/2γh2K0方向：水平指向墻背作用點(diǎn)：通過壓力圖形的行心———離墻底H/3m處。第三節(jié)庫侖土壓力理論一、基本理論：1、墻后填土為無粘性土2、破壞面為通過墻踵的平面3、滑動土楔為剛體二、庫侖主動土壓力其中：α：墻背傾角β：墻后填土表面與水平面夾角δ：外摩擦角φ：內(nèi)摩擦角特例：若：ε=0δ=0β=0時(shí)——朗肯土壓力庫侖主動土壓力大?。悍较颍涸趬Ρ撤ň€上方，與法線成δ角，與水平面夾角δ+ε作用點(diǎn)三、庫侖被動土壓力第四節(jié)朗肯土壓力理論一、基本原理1857年，朗肯提出的1、假定：（1）墻體是剛體（2）墻背光滑，直立（鉛直）（3）填土表面水平延伸2、分析半無限空間土體的應(yīng)力狀態(tài)(1)當(dāng)擋土墻離開土體向左移動時(shí)，墻后土體移動后趨勢，減小到最小--------主動土壓力(2)當(dāng)擋土墻在外力作用下向右移動時(shí)，二、朗肯主動土壓力計(jì)算1、計(jì)算公式增大到到最大（極限平衡）--------被動土壓力。壓強(qiáng)：其中：2、分布：無粘性土：三角形粘性土：不承受拉力三角形分布3、土壓力：無粘性土大?。篍a===三角面積=1/2γh2Ka作用點(diǎn)：H/3方向：水平粘性土大小：Ea===三角面積=1/2γh2Ka作用點(diǎn)：(H-Z0)/3方向：水平三、朗肯被動土壓力1、壓強(qiáng)：其中：2、分布：無粘性土：C=0，三角形分布粘性土：梯形分布3、土壓力：大小：壓力圖形面積作用點(diǎn)：壓力圖形心方向：水平無粘性土大?。篍p===三角面積=1/2γh2Kp作用點(diǎn)：H/3方向：水平粘性土大小：Ep===三角面積=1/2γh2Kp作用點(diǎn)：方向：水平四、幾種常見的主動土壓力計(jì)算1、成層填土情況：無連續(xù)荷載作用：成層土：自重應(yīng)力計(jì)算：（1）C1=0、C2=0（2）C1、C2≠02、填土表面有連續(xù)的均布荷載作用（1）無粘性土，C=01）壓強(qiáng)分布為梯形2）合力：大小：矩形：距墻底H/2三角形：距墻底H/3方向：水平（2）粘性土：C≠0（3）若填土表面局部有均布荷載作用：作用點(diǎn)：壓力圖形強(qiáng)度分布3、墻后填土中有地下水的情況五、規(guī)范方法Ea=ψc1/2γh2ka式中Ea---主動土壓力;ψc---主動土壓力增大系數(shù),土坡高度小于5m時(shí)宜取1.0;高度為5-8m時(shí)宜取1.1;高度大于8m時(shí)宜取1.2;γ---填土的重度;h---擋土結(jié)構(gòu)的高度;ka---主動土壓力系數(shù),按本規(guī)范附錄L確定.當(dāng)填土為無粘性土?xí)r,主動土壓力系數(shù)可按庫倫土壓力理論確定.當(dāng)支結(jié)構(gòu)滿足朗肯條件時(shí),主動土壓力系數(shù)可按朗肯土壓力理論確定.粘性土或粉土的主動土壓力也可采用楔體試算法圖解求得.六、土壓力的影響因素及減小土壓力的措施一、影響土壓力的因素（一）墻背影響：形狀粗糙程度傾斜程度：（二）填土條件填土性質(zhì)填土表面二、減小主動土壓力的措施（一）選擇合適的填料（二）改變墻體結(jié)構(gòu)和墻背形狀（三減小地面堆載（四）擋土墻上設(shè)置排水孔，墻后設(shè)置排水盲溝來加強(qiáng)排水思考：1、主動狀態(tài)的土壓力是主動土壓力，被動狀態(tài)的土壓力就是被動土壓力的說法是否正確？2、朗肯理論忽略了墻與土之間的摩擦，對土壓力計(jì)算結(jié)果有何影響？第五節(jié)擋土墻設(shè)計(jì)一、擋土墻類型重力式擋土墻、懸臂式擋土墻、扶臂式擋土墻、錨定板及錨桿式擋土墻二、重力式擋土墻的構(gòu)造1.重力式擋土墻適用于高度小于6m,地層穩(wěn)定,開挖土石方時(shí)不會危及相鄰建筑物安全的地段.2.重力式擋土墻可在基底設(shè)置逆坡.對于土質(zhì)地基,基底逆坡坡度不宜大于1:10;對于巖質(zhì)地基,基底逆坡坡度不宜大于1:5;3.場地?fù)跬翂Φ膲攲挾炔灰诵∮?00mm;混凝土擋土墻的墻頂寬度不宜小于200mm;4.重力式擋墻的基礎(chǔ)埋置深度,應(yīng)根據(jù)地基承載力,水流沖刷,巖石裂隙發(fā)育及風(fēng)化程度等因素進(jìn)行確定.在特強(qiáng)凍脹,強(qiáng)凍脹地區(qū)應(yīng)考慮凍脹的影響.在土質(zhì)地基中,基礎(chǔ)埋置深度不宜小于0.3m;5.重力式擋土墻應(yīng)每間隔10-20m設(shè)置一道縮縫.當(dāng)?shù)鼗凶兓瘯r(shí)宜加設(shè)沉降縫.在擋土結(jié)構(gòu)的拐角處,應(yīng)采取加強(qiáng)的構(gòu)造措施.三、重力式擋土墻的計(jì)算（一）穩(wěn)定性驗(yàn)算1、應(yīng)符合以下條件：(Gn+Ean)μ/Eat-Gt≥1.3Gn=Gcosa0；Gt=Gsina0；Eat=Easin(a-a0-δ)；Ean=Eacos(a-a0-δ)式中G---擋土墻每延米自重;α0---擋土墻基底的傾角;α---擋土墻墻背的傾角;δ---土對擋土墻墻基底的摩擦角,可按表6.6.5-1選用;μ---土對擋土墻基底的摩擦系數(shù),由試驗(yàn)確定,也可按表6.6.5-2選用.土對擋土墻墻背的摩擦角δ擋土墻情況表6.6.5-1摩擦角δ墻背平滑,排水不良(0-0.33)φk墻背粗糙,排水良好墻背很粗糙,排水良好墻背與墻土間不可能滑動(0.33-0.50)φk(0.50-0.67)φk(0.67-1.00)φk注：φk為墻背土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值.土對擋土墻底的摩擦系數(shù)μ表6.6.5-2土的類型摩擦系數(shù)μ0.25-0.30粘性土可塑硬塑堅(jiān)硬粉土中砂,粗砂,礫砂碎石土軟質(zhì)巖表面粗糙的硬質(zhì)巖0.30-0.350.35-0.450.30-0.400.40-0.500.40-0.600.40-0.600.65-0.75注：1.對易風(fēng)化的軟質(zhì)和塑性指數(shù)Ip大于22的粘性土,基底摩擦系數(shù)應(yīng)通過試驗(yàn)確定.2.對碎石土,可根據(jù)其密實(shí)程度,填充物狀況,風(fēng)化程度等確定.2、擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算應(yīng)符合下列要求(圖Gx0+Ea