邊坡穩(wěn)定性分析與地基處理

邊坡穩(wěn)定性分析與地基處理1課程設(shè)計(jì)資料A

邊坡穩(wěn)定性分析3填方挖方１概述城市中的邊坡問(wèn)題（香港，重慶）“房如積木順坡蓋”吊腳樓治理8字方針減載、壓腳、固腰、排水4研究生課程《邊坡工程學(xué)》講座之二5邊坡----指具有傾斜坡面的巖土體（天然邊坡、人工邊坡）。滑坡----邊坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分巖土體相對(duì)于另一部分巖土體發(fā)生滑動(dòng)的現(xiàn)象稱為滑坡。61.1邊坡穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)方法流程分析模式現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)地質(zhì)勘探地質(zhì)測(cè)量建立地質(zhì)模型判定破壞模型選擇穩(wěn)定分析方法確定計(jì)算參數(shù)穩(wěn)定性計(jì)算加固方案設(shè)計(jì)建立穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)信息反饋修改加固方案（1）通過(guò)工程地質(zhì)勘察獲取基礎(chǔ)地質(zhì)資料。（2）結(jié)合多種影響因素對(duì)邊坡總體穩(wěn)定性進(jìn)行定性或半定量評(píng)價(jià)。（3）對(duì)邊坡破壞模式作出判別，選擇適當(dāng)方法進(jìn)行穩(wěn)定分析計(jì)算。（4）制定加固及監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案。7分析原則邊坡穩(wěn)定性分析應(yīng)遵循以定性分析為基礎(chǔ)，以定量計(jì)算為重要輔助手段，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的原則。現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)地質(zhì)勘探地質(zhì)測(cè)量建立地質(zhì)模型判定破壞模型選擇穩(wěn)定分析方法確定計(jì)算參數(shù)穩(wěn)定性計(jì)算加固方案設(shè)計(jì)建立穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)信息反饋修改加固方案8土坡：為土質(zhì)邊坡。通常可以視為均質(zhì)體。其穩(wěn)定性分析在土力學(xué)中有比較成熟的理論，其支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也較為規(guī)范巖坡：為巖質(zhì)邊坡。其穩(wěn)定性通常受結(jié)構(gòu)面控制。結(jié)構(gòu)面的不同分布形式控制了邊坡的穩(wěn)定及對(duì)其控制方式1.2

土坡與巖坡9巖質(zhì)邊坡破壞形式是指坡體結(jié)構(gòu)面成為滑裂面的空間組合形態(tài)特征和滑動(dòng)的機(jī)理。常見(jiàn)的、簡(jiǎn)單的破壞形式有：

1）簡(jiǎn)單平面滑動(dòng)。

2）折線（階梯形）平面滑動(dòng)。

3）雙滑面（楔形）滑動(dòng)。

4）圓弧滑動(dòng)。

5）拉裂（傾倒）破壞。

1.3巖質(zhì)邊坡破壞模式及影響穩(wěn)定的因素1.3.1巖質(zhì)邊坡破壞模式1011平班水電站進(jìn)場(chǎng)所公路滑坡平面滑坡12漫灣“三洞”滑坡漫灣左壩肩滑坡弧面滑坡流紋巖13三峽船閘邊坡錦屏庫(kù)區(qū)楔體滑動(dòng)14傾倒滑動(dòng)15邊坡穩(wěn)定性分析和支護(hù)設(shè)計(jì)，首先應(yīng)正確判斷邊坡可能破壞的形式、規(guī)模和邊界條件。否則，支護(hù)設(shè)計(jì)必然具有盲目性，其結(jié)果或者使工程隱含安全風(fēng)險(xiǎn)，或者造成重大浪費(fèi)。建筑巖質(zhì)邊坡巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析的初步判定，可采用赤平極射投影與實(shí)體比例投影兩種方法相結(jié)合的圖解分析法?？煞从吵銎鹂刂谱饔玫慕Y(jié)構(gòu)面和次要的結(jié)構(gòu)面，反映出邊坡可能失穩(wěn)體的滑動(dòng)方向、形狀與規(guī)模。并可在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用空間力學(xué)的分解法來(lái)驗(yàn)算可能失穩(wěn)滑動(dòng)巖體的穩(wěn)定系數(shù)及抗滑力。16失穩(wěn)模式判別有誤171.3.2邊坡穩(wěn)定影響因素因素綜合反映表征參數(shù)備注序號(hào)大類中類小類Ⅰ巖體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度組數(shù)巖體完整程度巖體結(jié)構(gòu)類型、完整性指數(shù)間距結(jié)合程度結(jié)構(gòu)體特征形狀及大小咬合程度Ⅱ巖石強(qiáng)度巖性成分（膠結(jié)物）結(jié)構(gòu)（膠結(jié)程度）構(gòu)造（層厚）巖石堅(jiān)硬等級(jí)飽和單軸抗壓強(qiáng)度風(fēng)化程度堅(jiān)硬程度影響邊坡穩(wěn)定性主要因素及其表征參數(shù)181.4

巖坡破壞模式識(shí)別赤平投影分析結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的地質(zhì)術(shù)語(yǔ)

·

傾向/走向（相互垂直）

·

傾斜/傾角（真傾角）

·

真傾角＞視傾角

·

地質(zhì)報(bào)告表示：傾向80°，傾角45°（或80°∠45°）走向170°，傾向北東，傾角45°

1919赤平投影球面大圓與極射點(diǎn)的連線必然穿過(guò)赤平面，在赤平面上這些穿透點(diǎn)的連線即為該平面的相應(yīng)大圓的赤平投影，簡(jiǎn)稱大圓弧2020一組結(jié)構(gòu)面2121邊坡失穩(wěn)的三種類型與相應(yīng)的結(jié)構(gòu)面赤平投影圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系(a)平面破壞

(b)楔體破壞

(C)傾倒破壞2223第一類方法是根據(jù)滑裂面上的抗滑力和滑動(dòng)力直接計(jì)算邊坡安全系數(shù)。滑裂面上的力可以由滑體的靜力平衡條件求解，這類方法包括剛體極限平衡法、關(guān)鍵塊理論等。第二類方法首先采用數(shù)值分析方法如有限元、離散元、塊體元和DDA等,確定邊坡的位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，再采用超載法、強(qiáng)度儲(chǔ)備法等使邊坡達(dá)到極限狀態(tài)，從而間接地得到穩(wěn)定安全系數(shù)。這種方法不僅考慮了滑移體力的平衡，而且考慮了位移協(xié)調(diào)條件和巖體本構(gòu)關(guān)系等。1.5

巖坡穩(wěn)定性分析方法類型241.5

巖坡穩(wěn)定性分析方法類型定性、定量工程地質(zhì)類比法剛體極限平衡法、數(shù)值分析法平面和弧面滑動(dòng)－Sarma法;楔體滑動(dòng);傾倒破壞－Goodman－Bray法25邊坡穩(wěn)定性分析原則缺點(diǎn)：沒(méi)有考慮巖土體內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系無(wú)法分析邊坡破壞的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程無(wú)法考慮變形對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響沒(méi)有考慮巖土體與支擋結(jié)構(gòu)的共同作用及其變形協(xié)調(diào)傳統(tǒng)分析方法

－－能合理假定滑裂面形狀，建立在極限平衡理論基礎(chǔ)上用途：求穩(wěn)定系數(shù)時(shí)當(dāng)邊坡破壞機(jī)制復(fù)雜或邊坡分析需要考慮應(yīng)力變形時(shí)，宜結(jié)合數(shù)值分析法進(jìn)行分析。

邊坡穩(wěn)定性計(jì)算方法（31）（建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范GB50330-2002）

根據(jù)邊坡類型和可能的破壞形式，可按下列原則確定：

1）土質(zhì)邊坡和較大規(guī)模碎裂結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡宜采用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算；2）對(duì)可能產(chǎn)生平面滑動(dòng)的邊坡宜采用平面滑動(dòng)法進(jìn)行計(jì)算；3）對(duì)可能產(chǎn)生折線滑動(dòng)的邊坡宜采用折線滑動(dòng)法進(jìn)行計(jì)算；4）對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的巖質(zhì)邊坡，可配合采用赤平極射投影法和實(shí)體比例投影法分析；5）當(dāng)邊坡破壞機(jī)制復(fù)雜時(shí)，宜結(jié)合數(shù)值分析方法進(jìn)行。272工程地質(zhì)類比法2.1邊坡穩(wěn)定條件形態(tài)對(duì)比法2.2邊坡失穩(wěn)條件對(duì)比法28目前邊坡穩(wěn)定分方法許多都是建立在極限平衡理論之上，而且大都采用剛體極限平衡法，這些方法簡(jiǎn)單易行。其基本出發(fā)點(diǎn)是把巖塊作為一個(gè)剛體，為方便計(jì)算作一些假定，不考慮巖石的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，因而這種建立在剛體極限平衡理論上的穩(wěn)定分析方法無(wú)法考慮邊坡的變形與穩(wěn)定。

3剛體極限平衡法29廣泛使用的圓弧滑動(dòng)法最初是由瑞典工程師提出的。用于冰川沉積厚層軟粘土3.1瑞典圓弧條分法3.1.1整體圓弧法（瑞典圓弧法）30（一）分析計(jì)算方法

1．假設(shè)條件：

均質(zhì)土

二維

圓弧滑動(dòng)面

滑動(dòng)土體呈剛性轉(zhuǎn)動(dòng)

在滑動(dòng)面上處于極限平衡狀態(tài)ORdW312.平衡條件（各力對(duì)O的力矩平衡）(1)滑動(dòng)力矩：(3)安全系數(shù)：(2)抗滑力矩：ORdCBAW323.1.2條分法的基本原理及分析(1)原理注:無(wú)法求理論解，是一個(gè)邊值問(wèn)題，應(yīng)通過(guò)數(shù)值計(jì)算解決。一個(gè)簡(jiǎn)化解決方法是將滑動(dòng)土體分成條—條分法。實(shí)際是一種離散化計(jì)算方法整體圓弧法：n是l(x,y)的函數(shù)AORCsbB-2-10123456733(2)條分法中的和求解條件第i條土的作用力WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHi34(2)條分法中的力和求解條件Wi是已知的作用在土條體底部的力與作用點(diǎn)：NiTiti共3n個(gè)作用在邊界上的力及作用點(diǎn)：

PiHihi共3(n-1)個(gè)（兩端邊界是已知的）假設(shè)總體安全系數(shù)為Fs(且每條Fs都相等) Fs

共1個(gè)未知數(shù)合計(jì)=3n+3(n-1)+1=6n-2

共n條土的未知量數(shù)目WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHi35(3)力平衡條件（求解條件）各條：水平向靜力平衡條件：

x=0 共n個(gè)垂直向靜力平衡條件：

y=0共n個(gè)力矩平衡條件：

M0=0共n個(gè)在n個(gè)滑動(dòng)面上各條處于極限平衡條件：共n個(gè)求解條件共4n個(gè)36討論由于未知數(shù)為6n-2個(gè)求解條件為4n個(gè)二者相差(2n-2)因而出現(xiàn)了不同的假設(shè)條件，對(duì)應(yīng)不同計(jì)算方法整體圓弧法：n=1, 6n-2=4個(gè)未知數(shù)，4個(gè)方程其他方法： 大多是假設(shè)力作用點(diǎn)位置或忽略一些條間力幾種分析計(jì)算方法的總結(jié)373.1.3簡(jiǎn)單條分法（瑞典條分法）(1)．基本原理：忽略了所有條間作用力，即：

Pi=Hi=hi=0 3n-3ti=li/2

n未知數(shù)：(6n-2)-(4n-3)=2n+1AORCibBidiTiNiWi38(2).安全系數(shù)計(jì)算Ni方向靜力平衡（n個(gè)）求解方程（2n+1）個(gè)

滑動(dòng)面上極限平衡（n個(gè)）

總體對(duì)圓心的力矩平衡滑動(dòng)力矩=抗滑力矩（1個(gè)）39(3).

簡(jiǎn)單條分法計(jì)算步驟圓心O，半徑R（如圖）分條：b=R/10編號(hào)：過(guò)圓心垂線為0#條中線列表計(jì)算liWii變化圓心O和半徑RFs最小ENDAORCsbB-2-10123456740(4).瑞典簡(jiǎn)單條分法的討論由于忽略條間力，有些平衡條件不能滿足

忽略了條間力，所計(jì)算安全系數(shù)Fs偏小，假設(shè)圓弧滑裂面，使Fs偏大，最終結(jié)果是Fs偏小，越大(條間力的抗滑作用越大),Fs越偏小

假設(shè)圓弧滑裂面，與實(shí)際滑裂面有差別一般情況下，F(xiàn)s偏小10%左右工程應(yīng)用中偏于安全413.2畢肖甫（Bishop）法42(1).原理與特點(diǎn)

假設(shè)滑裂面為圓弧

不忽略條間作用力在每條的滑裂面上滿足極限平衡條件每條上作用力在y方向（豎直）上靜力平衡總體對(duì)圓心O力矩平衡

DPi

不出現(xiàn)注：（未考慮各條水平向作用力及各條力矩平衡條件，實(shí)際上條件不夠：缺Hi，共(n-1)個(gè)條件設(shè)Hi=0則條件夠了——簡(jiǎn)化Bishop法，忽略條間切向力）43求解條件平衡條件：2n+1未知數(shù)：6n-21）由于豎向力平衡Pi(Pi)不出現(xiàn)—（n-1）2）不計(jì)各條力矩平衡ti及hi—（2n-1）3)假設(shè)Hi=0（不計(jì)條間切向力）—(n-1)44(2)．安全系數(shù)公式其中45(3)

畢肖甫法計(jì)算步驟圓心O，半徑R設(shè)Fs=1.0計(jì)算mqiYESFs最小END計(jì)算NoYESNo46方法的適用性這類方法用于分析邊坡巖體邊坡穩(wěn)定性，一般說(shuō)來(lái)是不合適的只有在均質(zhì)各向同性的巖或傾向反坡的薄層狀結(jié)構(gòu)的松散巖體構(gòu)成的邊坡中，才有某種近似的意義．在其它一般情況下，巖質(zhì)邊坡的可能滑動(dòng)面都是非圓弧狀的。471．原理與特點(diǎn)（3）6n-2個(gè)未知數(shù)(1)任意形式滑裂面，不一定圓弧共計(jì)6n個(gè)條件(2)假設(shè)Ni作用點(diǎn) nPi作用點(diǎn) n-1極限平衡條件n 3n+13.3普遍條分法（簡(jiǎn)布

Janbu法）48AORCibBidiTiNiWiWihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHiXih假定條塊間水平作用力的位置49

普遍條分法（簡(jiǎn)布

Janbu法）WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHiXihPi=Pi+1-PiH=Hi+1-HiWiNiTi=(cili+Nitan)/Fsii通過(guò)靜力平衡求Pi502345678910111P0=0P11=0Pi=Pi+1-PiH=Hi+1-HiWiNiTi=(cili+Nitan)/FsiiP1=P1P2=P1+P2=P1+P2Pi=Pi

(i=1,j)Pn=Pi=0

(i=1,n)512．安全系數(shù)公式計(jì)算比較繁雜523.4幾種分析計(jì)算方法的總結(jié)方法的適用性這類方法用于分析邊坡巖體邊坡穩(wěn)定性，一般說(shuō)來(lái)是不合適的只有在均質(zhì)各向同性的巖或傾向反坡的薄層狀結(jié)構(gòu)的松散巖體構(gòu)成的邊坡中，才有某種近似的意義．在其它一般情況下，巖質(zhì)邊坡的可能滑動(dòng)面都是非圓弧狀的。533.5傳遞系數(shù)法折線法，是驗(yàn)算山區(qū)土層沿著巖面滑動(dòng)最常用的邊坡穩(wěn)定驗(yàn)算法基本假定：每個(gè)分條范圍內(nèi)的滑動(dòng)面為一直線段，即整個(gè)滑體是沿著折線進(jìn)行滑動(dòng)。進(jìn)行邊坡穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)，可根據(jù)巖面的實(shí)際情況，分割成若干直線，每個(gè)直線段則成為一分條。分條間的反力平行于該分條的滑動(dòng)面，且作用點(diǎn)在分隔面的中央。如第i塊與下面i+1塊間的反力Pi，平行于第i塊的滑動(dòng)面。

54根據(jù)滑動(dòng)面上力的平衡條件，可獲得分條間的反力Pi計(jì)算式

ψi-1稱為傳遞系數(shù)，即對(duì)第i塊而言，上面第i-1塊對(duì)第i塊作用力的傳遞系數(shù)。計(jì)算時(shí)從邊坡頂部第1塊開(kāi)始，順次一直往下進(jìn)行計(jì)算，直算至最末一塊，便可計(jì)算出該邊坡最后一塊的推力P。如果最后一塊的推力P為小于0的數(shù)值，說(shuō)明該邊坡是穩(wěn)定的。

55k-Pn關(guān)系1)上列各式中的抗剪強(qiáng)度安全分項(xiàng)系數(shù)kf、kc，在數(shù)值上是不相同的。摩擦角比較穩(wěn)定，而粘聚力的破壞因素較多，所以通常采用較高的安全分項(xiàng)系數(shù)。在邊坡工程計(jì)算中，摩擦角安全分項(xiàng)系數(shù)kf常采用1.25～1.67；粘聚力安全分項(xiàng)系數(shù)kc常采用2.5～5.0。在工程設(shè)計(jì)中，同一個(gè)項(xiàng)目的計(jì)算中采用兩個(gè)不同的安全分項(xiàng)系數(shù)，計(jì)算比較麻煩，通常采用一個(gè)統(tǒng)一的安全分項(xiàng)系數(shù)k來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

2)利用上式來(lái)計(jì)算邊坡的安全分項(xiàng)系數(shù)，為減少計(jì)算工作量，可先假定若干個(gè)安全分項(xiàng)系數(shù)k，分別計(jì)算出最后一塊的塊間推力Pn值，然后在座標(biāo)紙上繪制k與Pn的關(guān)系曲線，對(duì)應(yīng)于Pn=0的安全分項(xiàng)系數(shù)k，就是邊坡的實(shí)際安全分項(xiàng)系數(shù)。為提高計(jì)算的精度，可利用該安全分項(xiàng)系數(shù)，再逐條進(jìn)行核算，核對(duì)最后分條的Pn值是否為0。56k-Pn關(guān)系曲線57國(guó)家規(guī)范方法：

一般不采用上述抗剪強(qiáng)度指標(biāo)折減的辦法，而是采用將各分條的條間推力乘以一個(gè)大于1.0的系數(shù)k向下傳遞，各分條間的推力，即為下滑力。計(jì)算到最后一塊的推力，即為邊坡的最后下滑力。為此傳遞系數(shù)法的計(jì)算式改寫為：系數(shù)k－－1.25，甲級(jí)；

1.15，乙級(jí)；

1.05，丙級(jí)58指邊坡上具有一組傾向大致與邊坡坡向相同的結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面以上的巖體，很容易沿著結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)。結(jié)構(gòu)面的傾角30～70°小于30°大于70°穩(wěn)定性破壞的可能性可能性最大不太容易不容易3.6單結(jié)構(gòu)面外傾邊坡59

地下水位線以上V1部份:W1=V1γ1

法向力：N1=W1cosα

下滑力：T1=W1sinα

V3部份長(zhǎng)期處于地面水位以下，計(jì)算其重力時(shí)采用浮重度γ’，則該部份的重力為：

W3=V3γ’

法向力：N3=W3cosα

下滑力：T3=W3sinα

V2部份長(zhǎng)期處于地下水位以下，應(yīng)采用飽和重度γsat，則該部份的重力為：W2=V2γsat

法向力：N2=W2cosα

下滑力：T2=W2sinα60

由于結(jié)構(gòu)面上存在著孔隙水壓力，在邊坡穩(wěn)定中，將出現(xiàn)負(fù)面影響，可在上列法向力N2減去孔隙水壓力，孔隙水壓力U可采用下式進(jìn)行計(jì)算：

61指邊坡巖體中具有兩組結(jié)構(gòu)面，且兩組結(jié)構(gòu)面的傾向都與邊坡的坡向基本一致的邊坡主滑面層面較長(zhǎng)輔滑面構(gòu)造性裂隙或卸荷裂隙較陡

3.7雙結(jié)構(gòu)面外傾邊坡62兩個(gè)聯(lián)立方程，3個(gè)未知量：N1、N2和k輔滑面結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面能承受的拉力值是很微弱的，即其中的N1值可假定為0

63

邊坡巖體中存在著兩組結(jié)構(gòu)面，該兩組結(jié)構(gòu)面的走向和傾向，均與邊坡呈斜交狀態(tài)。但兩組結(jié)構(gòu)面有可能在邊坡上形成一棱形體，在一定的時(shí)空條件下，將沿著棱形體的棱線向下滑塌。3.8雙結(jié)構(gòu)面棱形體破壞64在棱形體的兩個(gè)結(jié)構(gòu)面上，可能出現(xiàn)的最大剪力值，是結(jié)構(gòu)面上的抗剪強(qiáng)度，即Nf+cA（其中：f=tanφ，A為結(jié)構(gòu)面的面積），前者是由于法向壓力產(chǎn)生的摩擦阻力，后者是由于結(jié)構(gòu)面上的粘聚力。

棱形體的下滑力為T則該邊坡的安全分項(xiàng)系數(shù)可由下式計(jì)算：3個(gè)未知量：N1、N2、T，可按空間力系的平衡原理

65該方法可用于任意形狀滑面的邊坡穩(wěn)定問(wèn)題。目前在工程地質(zhì)界被認(rèn)為是滑坡計(jì)算考慮比較全面、比較合理的一種邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法。這種方法具有以下三個(gè)特點(diǎn)：1）可根據(jù)滑體的地質(zhì)特性、結(jié)構(gòu)面構(gòu)造，對(duì)滑體進(jìn)行按節(jié)理構(gòu)造的斜分條及不等距分條．使各條塊盡量模擬實(shí)際風(fēng)化巖體。2）可較詳盡地模擬側(cè)面節(jié)理、斷層造成的滑體強(qiáng)度特點(diǎn)。3）滑體滑動(dòng)時(shí)，不僅滑動(dòng)面上的各種力達(dá)到了極限平衡，側(cè)面也達(dá)到了極限平衡。3.9巖質(zhì)邊坡Sarma法66Sarma條分法假定滑裂面為任意形狀，在每一巖土條重心位置作用著一個(gè)水平地震慣性力KWi,由于它的作用，使滑裂面恰好達(dá)到極限狀態(tài)，也就是使滑裂面上的穩(wěn)定安全系數(shù)Fi=1。在解題時(shí)，可以不用試算或迭代，而以臨界地震加速度Kc作為判斷邊坡穩(wěn)定程度的標(biāo)準(zhǔn)，使工作量大為減輕。如果Kc<0，則Fi<1，邊坡不穩(wěn)定;反之，邊坡穩(wěn)定。同時(shí),SARMA條分法還假定沿兩相鄰?fù)翖l的垂直分界面，所有平行于土條底面的斜面均處于極限平衡狀態(tài)，在這個(gè)前提下，推導(dǎo)出切向土條間力X的分布，從而使超靜定問(wèn)題變成靜定問(wèn)題。3.9巖質(zhì)邊坡Sarma法673.9巖質(zhì)邊坡Sarma法683.9巖質(zhì)邊坡Sarma法69

針對(duì)極限平衡法國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行大量的研究，如H.Kumsar等(StabilityAssessmentofRockSlopesAgainstWedgeFailures，RockMech.RockEngng，2000，33介紹了靜力和動(dòng)力荷載條件下楔體滑坡模型實(shí)驗(yàn)研究情況，在極限平衡分析方法中考慮了動(dòng)力的作用，并且在嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)際工程中得到驗(yàn)證；

3.10極限平衡法的發(fā)展70

楊松林(巖體穩(wěn)定分析的廣義條分法初步探討,巖土工程學(xué)報(bào),1999,20（1））針對(duì)傳統(tǒng)豎直條分法和薩爾瑪法應(yīng)用于巖體邊坡的穩(wěn)定性分析的缺點(diǎn)，提出了適用范圍更廣的廣義條分法，廣義條分法考慮了條塊間分界面的應(yīng)力變形關(guān)系，采用條塊間分界面的應(yīng)力變形本構(gòu)關(guān)系代替?zhèn)鹘y(tǒng)的兩類條分法對(duì)條塊分界面上力的大小、方向或作用點(diǎn)的人為假定，這一做法更加符合巖土工程的實(shí)際情況，并采用優(yōu)化搜索的方法給出了相對(duì)最危險(xiǎn)的潛在滑動(dòng)面及其穩(wěn)定系數(shù)71李冬田（巖坡的層分析方法與抗滑系數(shù)圖譜,巖土工程學(xué)報(bào),2001,23(1)

）提出一種三維的巖坡極限平衡法，即應(yīng)用巖坡多層DEM幾何模型，參照簡(jiǎn)化Bishop法的假定，進(jìn)行巖坡穩(wěn)定性分析的層分析方法，進(jìn)而提出了抗滑系數(shù)譜的概念，以反映碎裂巖體穩(wěn)定因素的不均勻性。724、邊坡穩(wěn)定性分析——數(shù)值分析方法

數(shù)值分析法又稱應(yīng)力—應(yīng)變分析法，

運(yùn)用數(shù)值方法進(jìn)行巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算分析有許多優(yōu)點(diǎn)如由于邊坡工程所處的邊界條件和地質(zhì)環(huán)境一般比較復(fù)雜，加之巖體的不連續(xù)性、不均勻性、各向異性等特性，造成邊坡工程問(wèn)題復(fù)雜，而數(shù)值分析方法可以方便地處理這些問(wèn)題；數(shù)值分析法可以根據(jù)巖體的破壞準(zhǔn)則，確定邊坡的塑性區(qū)、拉裂和壓碎區(qū)；分析邊坡漸進(jìn)破壞過(guò)程和確定邊坡起始破壞部位；可以得到巖質(zhì)邊坡的應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)和位移場(chǎng)，可用于分析邊坡工程的分步開(kāi)挖、邊坡巖體與加固結(jié)構(gòu)的相互作用，地下水滲流、爆破和地震等因素對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響等734、邊坡穩(wěn)定性分析——數(shù)值分析方法

數(shù)值分析法又稱應(yīng)力—應(yīng)變分析法，用離散單元法可以仿真邊坡整體滑移過(guò)程，對(duì)于預(yù)測(cè)邊坡的破壞規(guī)模和方向具有重要意義。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)值方法發(fā)展很快，在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。不連續(xù)變形分析(DDA)方法74其基本思想是利用結(jié)構(gòu)離散化的概念，將連續(xù)介質(zhì)體或復(fù)雜結(jié)構(gòu)體劃分成許多有限大小的子區(qū)域的集合體，每一個(gè)子區(qū)域稱為單元（或元素），單元的集合稱為網(wǎng)格，實(shí)際的連續(xù)介質(zhì)體（或結(jié)構(gòu)體）可以看成是這些單元在它們的節(jié)點(diǎn)上相互連接而組成的等效集合體；通過(guò)對(duì)每個(gè)單元力學(xué)特性的分析，再將各個(gè)單元的特性矩陣組集成可以建立整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)方程式，即力學(xué)計(jì)算模型；按照所選用計(jì)算程序的要求，輸入所需的數(shù)據(jù)和信息，運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行求解。4.1有限元法的基本概念751)計(jì)算范圍①當(dāng)以穩(wěn)定分析為主，主要弄清坡體內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律。②若十分關(guān)心坡面位移，則應(yīng)充分考慮計(jì)算范圍，計(jì)算誤差在允許范圍內(nèi)。2）單元?jiǎng)澐制矫鎲?wèn)題通常為三角形或四邊形單元；主要結(jié)構(gòu)面可用節(jié)理單元或夾層單元；三維問(wèn)題常用四面體和不規(guī)則六面體單元。單元大小應(yīng)按地質(zhì)條件，計(jì)算部位及計(jì)算機(jī)容量來(lái)確定。單元越細(xì)，精度越高，但占機(jī)時(shí)越長(zhǎng)。應(yīng)合理考慮。4.2計(jì)算范圍與單元?jiǎng)澐?64.2計(jì)算范圍與單元?jiǎng)澐?73）當(dāng)有限元程序現(xiàn)成時(shí)，需準(zhǔn)備①節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)：節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、編號(hào)；②單元數(shù)據(jù)：?jiǎn)卧幪?hào)，組成單元的節(jié)點(diǎn)號(hào)及其順序；③材料數(shù)據(jù)；材料種類及其數(shù)值，該材料所在的單元組數(shù)等；④受外力情況：重力、集中力等；⑤邊界條件。784.3計(jì)算結(jié)果的整理79

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法從模擬人腦形象思維入手，具有非線性性、并行性和強(qiáng)泛化性等特點(diǎn)。目前，用于地質(zhì)體的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是BP網(wǎng)絡(luò)，許多文獻(xiàn)研究了這種方法的應(yīng)用。如盧才金等（1999）（改進(jìn)的BP網(wǎng)絡(luò)在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用,巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),1999,18（3）:303~307）結(jié)合前人的研究成果對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的BP算法進(jìn)行綜合改進(jìn)，并將其運(yùn)用于巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)判，并建立了評(píng)判模型。

其它新方法80

應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計(jì)算和模糊數(shù)學(xué)等新興學(xué)科理論，綜合研究巖質(zhì)邊坡工程系統(tǒng)的不確定性和工程經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展出一套切實(shí)可行的智能力學(xué)分析方法，這可能是解決復(fù)雜的邊坡工程涉及問(wèn)題的一條有效途徑。李章明等（露天礦邊坡實(shí)用性專家系統(tǒng)PESOPSV1.0設(shè)計(jì)及應(yīng)用,巖土力學(xué),1996,17(4)

）開(kāi)發(fā)了露天礦邊坡實(shí)用的專家系統(tǒng),用于邊坡問(wèn)題的智能化研究；馮夏庭（智能巖石力學(xué)導(dǎo)論,科學(xué)出版社,2000

）對(duì)影響邊坡穩(wěn)定性的因素進(jìn)行了分析，提出了邊坡穩(wěn)定性分析的綜合集成理論和方法

其它新方法81吳振君;王水林;葛修潤(rùn);約束隨機(jī)場(chǎng)下的邊坡可靠度隨機(jī)有限元分析方法，巖土力學(xué),2009年10期把隨機(jī)場(chǎng)理論和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)中的區(qū)域化變量理論結(jié)合起來(lái),建立約束隨機(jī)場(chǎng),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行Monte-Carlo隨機(jī)有限元分析。計(jì)算實(shí)例表明,在高變異性條件下約束隨機(jī)場(chǎng)能有效降低完全隨機(jī)場(chǎng)的模擬方差,得到更低的破壞概率。對(duì)比了隨機(jī)有限元和簡(jiǎn)化法的計(jì)算結(jié)果表明,簡(jiǎn)化法在土體強(qiáng)度變異性很高時(shí)其結(jié)果并非偏于保守。另外也指出了可靠度分析中存在的邊坡尺度效應(yīng)和簡(jiǎn)化法的適用條件。其它方法邊坡工程中的巖體結(jié)構(gòu)控制理論巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，其穩(wěn)定性取決于邊坡的各類結(jié)構(gòu)面的特征。中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所孫廣忠提出了“巖體結(jié)構(gòu)控制論”，并出版了《巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)》，將赤平投影法和實(shí)體比例投影法應(yīng)用于邊坡工程。美國(guó)華裔學(xué)者石根華提出了“關(guān)鍵塊體理論”，南京大學(xué)等提出了巖坡優(yōu)勢(shì)面控制論，認(rèn)為巖坡的變形破壞受巖坡內(nèi)的優(yōu)勢(shì)面所控制。王思敬等把斷裂力學(xué)引入巖體結(jié)構(gòu)。邊坡工程中的分形理論分形理論是美國(guó)數(shù)學(xué)家(B．B．Mandelbort)在1973年首次提出來(lái)的，主要研究自然界中一些具有相似但沒(méi)有特征長(zhǎng)度的圖形或現(xiàn)象，其研究方法是通過(guò)確定圖形或現(xiàn)象的分維數(shù)，以揭示該現(xiàn)象或圖形的內(nèi)在本質(zhì)和規(guī)律。我國(guó)謝和平做出了重要的突破，周維垣、張公瑞將分形技術(shù)引入巖體網(wǎng)絡(luò)生成，孫鈞等提出了分形塊體力學(xué)。研究表明，邊坡巖體結(jié)構(gòu)常呈不規(guī)則分形體態(tài)，可以用分維來(lái)表征，利用分維可以定量地描述斷層、層理、節(jié)理、泥化夾層等宏觀結(jié)構(gòu)面的形態(tài)特征、分布、產(chǎn)狀及粗糙度等。同樣，巖體的微觀結(jié)構(gòu)面或破壞面也呈不規(guī)則的分形狀態(tài)，這種不規(guī)則反應(yīng)了巖體破壞時(shí)的能量耗散及微觀結(jié)構(gòu)效應(yīng)，也可用分維來(lái)表示。分維數(shù)是巖體變形破壞的某一統(tǒng)計(jì)特征量，分維數(shù)可以充當(dāng)巖體變形破壞變量的角色進(jìn)行巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性演化過(guò)程的分析。邊坡工程中的3S理論在信息社會(huì)中，全球是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，3S系統(tǒng)已在地學(xué)領(lǐng)域取得初步嘗試，1996年國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)年會(huì)上，利用3S技術(shù)在巖石工程建設(shè)中的作用已引起極大注意。所謂3S系統(tǒng)是指地理信息系統(tǒng)(GIS-GeographyInformationSystem)、遙感系統(tǒng)(RS-RemoteSensingsystem)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPSGlobalPositioningSystem)。三者融為一體為邊坡工程的防治與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供了新一代觀測(cè)手段、描述語(yǔ)言和思維工具。從1997年開(kāi)始，崔政權(quán)、何滿潮著手建立“三峽庫(kù)區(qū)邊坡穩(wěn)態(tài)3S實(shí)時(shí)工程分析系統(tǒng)”。邊坡工程的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(簡(jiǎn)稱NN-NeuralNetwork)是指由大量簡(jiǎn)單神經(jīng)元經(jīng)廣泛互連構(gòu)成的一種計(jì)算結(jié)構(gòu)，是一種廣義的并行處理系統(tǒng)。針對(duì)露天礦發(fā)生的順層滑坡，使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理，建立了邊坡系統(tǒng)狀態(tài)識(shí)別人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，選擇海州露天礦66次滑坡實(shí)例和34個(gè)典型非失穩(wěn)邊坡模型作為樣本進(jìn)行訓(xùn)練和預(yù)測(cè)，取得了顯著成果。86破壞（失穩(wěn)）定義—5穩(wěn)定性判別計(jì)算的邊坡穩(wěn)定（安全）系數(shù)設(shè)計(jì)（允許）安全系數(shù)（一般由規(guī)范規(guī)定）875.1穩(wěn)定性判別方法（１）剩余下滑力法剩余下滑力△F=下滑力–抗滑力若△F=0邊坡處于極限平衡狀態(tài)若△F＜0邊坡處于安全狀態(tài)若△F＞

0邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)88（2）應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算結(jié)果規(guī)律判斷法數(shù)值計(jì)算89FS

=抗滑力/下滑力若FS=1.0邊坡處于極限平衡狀態(tài)若FS＞1.0邊坡處于安全狀態(tài)若FS＜1.0邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)力、力矩AORCsbB-2-101234567（２）穩(wěn)定系數(shù)法１

抗滑力與下滑力比值法90（３）穩(wěn)定系數(shù)法－２材料強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)、折減系數(shù)土坡沿著某一滑裂面的安全系數(shù)F將土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)降低為c’/F,tan’/F,則土體沿著此滑裂面處處達(dá)到極限平衡，即=c’e+’e

tan’ec’e=c’/Ftan’e=tan’/F91數(shù)值分析強(qiáng)度折減法的基本原理不斷降低巖土C、值，直到破壞。

至破壞時(shí)C、降低倍數(shù)就是安全系數(shù)，上世紀(jì)70年代末提出。92數(shù)值分析中邊坡破壞的判據(jù)。

邊坡達(dá)到破壞狀態(tài)時(shí)，滑動(dòng)面上的位移將產(chǎn)生突變，產(chǎn)生很大的且無(wú)限制的塑性流動(dòng)，有限元計(jì)算都不收斂，因此采用力或位移不收斂作為邊坡破壞的判據(jù)是合理的。

邊坡失穩(wěn)后形成的直線滑動(dòng)面

有爭(zhēng)議，完善中93數(shù)值分析強(qiáng)度折減法的優(yōu)越性。（1）具有數(shù)值分析方法的優(yōu)點(diǎn)；（2）能算出無(wú)支護(hù)情況下邊坡滑動(dòng)面與穩(wěn)定安全系數(shù)?；瑒?dòng)面為一局部塑性應(yīng)變剪切帶，在水平位移突變的地方94（3）能對(duì)有支護(hù)情況下邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。

不加錨桿時(shí)的塑性區(qū)

加錨桿時(shí)的塑性區(qū)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.1有錨桿支護(hù)時(shí)安全系數(shù)為1.595（4）能根據(jù)巖土介質(zhì)與支擋結(jié)構(gòu)共同作用計(jì)算出支擋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。（5）能模擬施工過(guò)程。96數(shù)值分析強(qiáng)度折減系數(shù)法精度分析

（1）要有一個(gè)成熟的數(shù)值分析程序；（2）可供實(shí)用的彈塑性模型和強(qiáng)度屈服準(zhǔn)則；（3）計(jì)算范圍、邊界條件、網(wǎng)格劃分要滿足計(jì)算要求；應(yīng)用數(shù)值分析強(qiáng)度折減法需要滿足的條件：97屈服準(zhǔn)則的影響模型：理想彈塑性體.準(zhǔn)則：莫爾—庫(kù)侖（近似）；德魯克普拉格（DP）外角圓、內(nèi)角圓；等面積圓；平面應(yīng)變莫爾—庫(kù)侖匹配圓內(nèi)切圓（正交）、匹配圓（非正交）；平面上的屈服曲線。

平面上的屈服曲線98（４）穩(wěn)定系數(shù)法－３

超載系數(shù)（加載系數(shù)、荷載增量系數(shù)）填方挖方超載法是在假定邊坡巖體強(qiáng)度參數(shù)不變的前提下，逐級(jí)增加荷載，通過(guò)量測(cè)邊坡臨界失穩(wěn)相應(yīng)荷載與邊坡正常工作荷載之比來(lái)推求穩(wěn)定系數(shù)。

99（5）設(shè)計(jì)（允許）安全系數(shù)在邊坡穩(wěn)定性分析中,邊坡穩(wěn)定與否,常用穩(wěn)定（安全）系數(shù)表示。穩(wěn)定（安全）系數(shù)的定義為滑坡體上滑動(dòng)面的抗滑力與滑動(dòng)力之比。安全系數(shù)大于1,意味著邊坡是穩(wěn)定的;小于1則是不穩(wěn)定的;等于1時(shí)說(shuō)明邊坡處于臨界狀態(tài)。由于穩(wěn)定性計(jì)算中含有若干不確定性,為保證設(shè)計(jì)的邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài),應(yīng)使計(jì)算的安全系數(shù)大于1,以使其具有一定的安全儲(chǔ)備,也就是要規(guī)定一個(gè)設(shè)計(jì)限值。計(jì)算的邊坡穩(wěn)定（安全）系數(shù)與設(shè)計(jì)（允許）安全系數(shù)（一般由規(guī)范規(guī)定）進(jìn)行對(duì)比的方法來(lái)加以判斷，當(dāng)邊坡穩(wěn)定系數(shù)大于設(shè)計(jì)安全系數(shù)時(shí)邊坡安全穩(wěn)定，否則，就認(rèn)為是不穩(wěn)定、不安全的。

100（5）設(shè)計(jì)（允許）安全系數(shù)香港《邊坡巖土工程手冊(cè)）推薦的邊坡穩(wěn)定系數(shù)值—設(shè)計(jì)（允許）安全系數(shù)。

101（5）設(shè)計(jì)（允許）安全系數(shù)我國(guó)大陸相關(guān)規(guī)范規(guī)定的邊坡穩(wěn)定系數(shù)值—設(shè)計(jì)（允許）安全系數(shù)。

102（5）設(shè)計(jì)（允許）安全系數(shù)取值規(guī)律①建議的Fs值多取在l.05~1.50之間；②新設(shè)計(jì)邊坡Fs的取值大于己有邊坡穩(wěn)定演算時(shí)的值；③造成生命財(cái)產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)高的邊坡取值大于風(fēng)險(xiǎn)低的值；④要求長(zhǎng)期保持穩(wěn)定邊坡的取值大于要求短期保持穩(wěn)定邊坡的值；⑤采用峰值抗剪強(qiáng)度參數(shù)計(jì)算時(shí)取大值．采用殘余抗剪強(qiáng)度參數(shù)計(jì)算時(shí)取小值；⑥Fs取值時(shí)需要考慮所采用的計(jì)算方法及勘察（包括試驗(yàn)）資料的可靠性。103（6）其他方法可靠度及風(fēng)險(xiǎn)分析法填方挖方穩(wěn)定（安全）系數(shù)法是一種基于極限平衡理論的定數(shù)論方法,它未考慮邊坡體的可變性。然而,恰恰是這種可變性妨礙了邊坡穩(wěn)定性的精確程度,造成某些設(shè)計(jì)計(jì)算是穩(wěn)定的邊坡,卻發(fā)生了不穩(wěn)定。1046、邊坡穩(wěn)定性分析實(shí)例

實(shí)例1：重慶石板坡邊坡立體綠化工程穩(wěn)定性分析105工程概況106107立體綠化分三個(gè)層次：第一個(gè)層次是邊坡基部綠化，主要是利用基部人行道上綠化帶，補(bǔ)植高大、直立的常綠喬木。第二層次是邊坡綠化，主要是利用邊坡有一定寬度的自然臺(tái)階，用普通磚砌筑高30—40公分栽植藤蔓植物及低矮花灌木。第三層次是邊坡頂部綠化，主要是利用頂部居住群與便道之間的大塊空地，開(kāi)辟修建綠帶，種植大喬木。設(shè)置一休閑觀景平臺(tái)。108剖面圖（部分）

109邊坡穩(wěn)定性分析方法邊坡穩(wěn)定性分析采用了規(guī)范法進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)驗(yàn)算(極限平衡分析)及數(shù)值模擬分析二種方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。（1）極限平衡分析按照重慶市地方規(guī)范《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（DB50／5018－2001）中的有關(guān)規(guī)定，對(duì)施加綠化工程荷載后的邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算(極限平衡分析)。（2）數(shù)值模擬分析

110地質(zhì)條件、邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)概況及計(jì)算參數(shù)

地質(zhì)條件石板坡邊坡場(chǎng)地屬丘陵河流侵蝕地貌，為黃花園大橋石板坡立交的北側(cè)，原地形起伏較大，為陡崖、懸崖及階梯狀陡邊坡，地面標(biāo)高在221.40~253.22m之間，最大高差31.82m。場(chǎng)地地層自上而下按堆積年代主要有第四系松散沉積和侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組巖層。第四系松散土層包括填筑土和厚度約0~1.65m的殘坡積粉質(zhì)粘土層；侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組砂、泥巖互層，產(chǎn)狀較緩，傾向135°，傾角16°。場(chǎng)地位于川東弧形構(gòu)造帶龍王洞背斜東翼，巖質(zhì)邊坡主要發(fā)育有三組軟弱結(jié)構(gòu)面，兩組“X”節(jié)理和巖層面，其產(chǎn)狀分別為：I組220°∠65°、II組290°∠70°，III組（層面裂隙）135°∠16°。場(chǎng)地內(nèi)無(wú)斷裂構(gòu)造、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。地下水主要補(bǔ)給來(lái)源于大氣降水和少量生活廢水，由于坡度較大，大部地段覆蓋層較薄，巖層的傾向與坡向同向斜交，坡體不具地下水賦存條件，勘察鉆孔中未見(jiàn)地下水。111邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)概況

112計(jì)算參數(shù)113計(jì)算荷載

立體綠化分三個(gè)層次進(jìn)行，對(duì)原有邊坡穩(wěn)定性構(gòu)成影響的是第二、三層次的綠化荷載。據(jù)綠化設(shè)計(jì)資料，第二層次的綠化作用于邊坡的臺(tái)階上，綠化荷載為：22kN/m3×0.4m=8.8kPa，考慮施工影響，取為8.8×2=17.6kPa。第三層次的綠化作用于邊坡的頂部，綠化荷載主要是種植的大喬木、修建的觀景平臺(tái)及人群荷載，考慮施工影響，總體荷載可取為：14kN/m2×2=28kPa（相當(dāng)于兩層磚混房屋的荷重）。114邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)驗(yàn)算結(jié)果分析

(極限平衡分析)115極限平衡分析116邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬分析計(jì)算方案、網(wǎng)格劃分及邊界條件117綠化工程實(shí)施前邊坡的豎向位移分布等值線圖綠化工程實(shí)施后邊坡的豎向位移分布等值線圖

118綠化工程實(shí)施前邊坡的水平位移分布等值線圖

綠化工程實(shí)施后邊坡的水平位移分布等值線圖119綠化工程實(shí)施前邊坡大主應(yīng)力等值線圖

綠化工程實(shí)施后邊坡大應(yīng)力等值線圖

120

綠化工程實(shí)施前的拉應(yīng)力、塑性點(diǎn)分布圖

綠化工程實(shí)施后的拉應(yīng)力、塑性點(diǎn)分布圖121最大不平衡力歷時(shí)曲線圖122滑坡工程穩(wěn)定性分析實(shí)例2：123工程概況:工程地質(zhì)條件（1）地形及地貌長(zhǎng)江橫貫萬(wàn)州城區(qū)，地貌特征為沿河谷地勢(shì)低緩，向南北兩岸地勢(shì)則逐漸增高。主峰高達(dá)2118m，相對(duì)高差500～800m，局部地帶可達(dá)1000～1500m，屬高中山深切河谷區(qū)，區(qū)域地形地貌受巖性及構(gòu)造的控制，背斜呈長(zhǎng)條狀低中山，兩側(cè)則形成梳狀及塊狀中、低山。臺(tái)狀山地與條狀山澗為寬谷丘陵。地殼的間歇性抬升。在長(zhǎng)江兩岸造就了多級(jí)平臺(tái)及河流階地、斷續(xù)分布于長(zhǎng)江兩岸。（2）地層及巖性區(qū)內(nèi)出露地層為侏羅系和第四系地層。而測(cè)區(qū)出露基巖為侏羅系上統(tǒng)遂寧組(J3S1)和中統(tǒng)上沙溪廟組(J2S3)地層。1）第四系：成因分為滑坡堆積（Qdel），殘坡堆積（Qel+dl）及人工堆積（Qml）。2）基巖：出露基巖為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組第三段(J2S3)中上部地層，為一套以紫紅色為主的碎屑巖相沉積。巖性以紫紅色粘土巖為主。其次為泥質(zhì)粉砂巖與紫灰色長(zhǎng)石砂巖。侏羅上統(tǒng)遂寧組(J3S1)的地層，巖性為黃褐色粘土巖與長(zhǎng)石砂巖不等厚互層。124滑帶土的物理力學(xué)性質(zhì)125巖土物理力學(xué)指標(biāo)建議值126滑坡災(zāi)害體基本特征及穩(wěn)定性分析

滑坡災(zāi)害體基本特征分布特征、規(guī)模及主要變形特征（1）分布特征、規(guī)模127滑體變形特征

滑體變形破壞主要產(chǎn)生于滑體東部，順新建移民小區(qū)公路外側(cè)分布，形成東西寬約250m、縱向長(zhǎng)150m的變形破壞區(qū)。古滑體分為未變形區(qū)（I）、輕微變形區(qū)（II）、弱變形區(qū)（III）和強(qiáng)變形區(qū)（IV）四個(gè)區(qū)域，如圖所示。128變形區(qū)129滑坡體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)計(jì)算剖面選用地質(zhì)剖面3—3’

經(jīng)計(jì)算，其穩(wěn)定系數(shù)FOS=1.1246，穩(wěn)定系數(shù)大于1，表明輕微變形區(qū)整體是處于穩(wěn)定狀態(tài)。其公路內(nèi)側(cè)房屋的輕微變形是由于弱變形區(qū)發(fā)生滑動(dòng)，導(dǎo)致12條塊處地下水位下降，使12、11條塊滲透壓力增大所至。通過(guò)分析，萬(wàn)州區(qū)大河壩滑坡整體是穩(wěn)定的，人工活動(dòng)和雨季水的作用是滑坡體局部變形失穩(wěn)的誘發(fā)因素。弱變形區(qū)的變形是自身的穩(wěn)定性差，它的變形或蠕滑受輕微變形區(qū)的影響較小。130滑坡數(shù)值模擬分析

滑坡穩(wěn)定性數(shù)值分析方法較多，如有限單元法、邊界元法、有限差分法等，但目前而言，有限單元法在滑坡穩(wěn)定計(jì)算中是最為成熟而廣泛應(yīng)用，因此應(yīng)用平面彈塑性有限元法對(duì)治理與不治理兩種情況位移應(yīng)力情況作一簡(jiǎn)單分析比較，以研究治理工程的效果。數(shù)值模擬方法的選擇131計(jì)算參數(shù)、計(jì)算模型及數(shù)值模擬網(wǎng)格劃分

計(jì)算采用Ansys軟件進(jìn)行平面計(jì)算分析，巖土材料強(qiáng)度準(zhǔn)則采用D-P準(zhǔn)則，抗滑樁假設(shè)為彈性體，計(jì)算參數(shù)是根據(jù)勘察成果及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行取值132網(wǎng)格單元?jiǎng)澐?/p>

計(jì)算中取3-3地質(zhì)剖面作為典型計(jì)算剖面，整個(gè)范圍長(zhǎng)192.75m，最高為49.41m，滑帶土取0.3m厚，單元采用三角形六節(jié)點(diǎn)單元，有限元網(wǎng)格劃分有2347個(gè)單元，節(jié)點(diǎn)總數(shù)為4902個(gè)，網(wǎng)格單元?jiǎng)澐智闆r如圖。

模型的左右邊界的水平位移被約束，底面邊界沿垂直方向約束位移。地表建筑荷載，磚混每層每平方米14kN，即四層為56kN/m2。有限元計(jì)算分步、分工況進(jìn)行，以模擬天然狀態(tài)下和飽和狀態(tài)無(wú)抗滑設(shè)施的邊坡情況，及有抗滑設(shè)施的邊坡情況。133計(jì)算結(jié)果分析

天然狀態(tài)下的水平位移及豎向位移等值線云圖。由圖中可知，古滑體巖土在自重及地表荷載繼續(xù)作用下，產(chǎn)生的最大水平位移及豎向位移分別為8.6cm和39.3cm。

134

上圖為天然狀態(tài)下邊坡巖土體產(chǎn)生的塑性區(qū)情況圖，從圖結(jié)果中可以看出，在地表荷載作用下的古滑體內(nèi)部產(chǎn)生了一定的塑性變形。135飽和狀態(tài)下無(wú)抗滑設(shè)施時(shí)

左圖分別是飽和狀態(tài)下無(wú)抗滑設(shè)施時(shí)的水平位移及豎向位移等值線云圖。由圖中可知，古滑體巖土在降雨時(shí)，巖土性質(zhì)進(jìn)一步弱化，物理力學(xué)參數(shù)降低，在自重及地表荷載繼續(xù)作用下，從而使建筑場(chǎng)地范圍內(nèi)地基土發(fā)生了較大位移，最大的水平位移及豎向位移分別為26.8cm和56.8cm，飽和狀態(tài)條件下比天然狀態(tài)條件下的水平位移及豎向位移新增值分別為18.6cm和17.5。由此也說(shuō)明了水對(duì)巖土體的弱化作用致使古滑體的進(jìn)一步滑移，且直接導(dǎo)致了建筑場(chǎng)地范圍內(nèi)地基土的變形不均衡，致使房屋及公路路面開(kāi)裂。136飽和狀態(tài)下無(wú)抗滑設(shè)施時(shí)

上圖為飽和狀態(tài)下無(wú)抗滑設(shè)施時(shí)巖土體產(chǎn)生的塑性區(qū)分布圖，從圖中可以看出，巖土體性質(zhì)在弱化后，在建筑場(chǎng)地范圍內(nèi)地基土的塑性變形進(jìn)一步擴(kuò)大化，基本貫穿了地表建筑物附加應(yīng)力作用范圍。由此可見(jiàn)，該滑坡若不治理，其后果是非常嚴(yán)重的。137飽和狀態(tài)下設(shè)了抗滑樁時(shí)的水平位移及豎向位移等值線云圖

138飽和狀態(tài)下、設(shè)置抗滑樁后

由圖可知，在臨近建筑場(chǎng)地設(shè)置了抗滑樁后，即使古滑體巖土在降雨時(shí)，巖土性質(zhì)進(jìn)一步弱化，物理力學(xué)參數(shù)也隨之降低，在自重及地表荷載繼續(xù)作用下，巖土體繼續(xù)要發(fā)生變形，但由于抗滑樁的有效阻滑作用，從而使建筑場(chǎng)地范圍內(nèi)地基土的位移比無(wú)抗滑結(jié)構(gòu)時(shí)的位移發(fā)生了很大的變化，古滑體前緣的水平位移成了整個(gè)位移場(chǎng)中的最大水平位移，而建筑場(chǎng)地范圍內(nèi)地基土的水平方向和豎向方向的位移最大值分別為9.3cm和40.6cm，比天然狀態(tài)下的位移分別新增0.7cm和1.3cm。顯然，設(shè)置抗滑樁后其治理效果是明顯的，且由于滑坡治理是綜合治理，排水治理必將是有效的，因此，經(jīng)治理后，即使在降雨條件下，巖土體的弱化現(xiàn)象是必將是有限的，所以滑坡工程綜合治理效果將是顯而易見(jiàn)的。139實(shí)例３強(qiáng)度折減法140實(shí)例4超載法重慶市桂花園小區(qū)舊城改造工程計(jì)劃修建5幢12層的高層住宅樓，總建筑面積近二萬(wàn)平方米。建筑物下面五層為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，上面七層為磚混結(jié)構(gòu)。建筑場(chǎng)地位于嘉陵江東岸的岸坡頂部，場(chǎng)地西側(cè)為高達(dá)20～30m的陡崖邊坡，坡面傾角為60°～80°。場(chǎng)地西側(cè)為厚層及巨厚層狀砂巖與薄層砂質(zhì)泥巖的嘉陵江陡峭岸坡，具有高、陡、長(zhǎng)的特點(diǎn)。但崖坡的傾向與巖層傾向近于正交，巖層在崖坡剖面上的視傾角僅5o～6o，且向內(nèi)傾，沿巖層層面的穩(wěn)定性較好。陡崖頂部邊緣附近較發(fā)育的裂隙，雖與邊坡平行，傾向與邊坡坡向一致，但裂隙傾角大于邊坡坡面傾角，不會(huì)在陡崖面上出露，形成下滑楔體。141實(shí)例4超載法計(jì)算方案為分析坡頂修建高層建筑情況下邊坡的失穩(wěn)過(guò)程及破壞規(guī)律，計(jì)算分步進(jìn)行，采用超載法進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬計(jì)算分三步進(jìn)行：第一步：模擬坡頂建房前邊坡的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)；第二步：作用上部建筑物實(shí)際荷載；第三步：逐步加大坡頂建筑物荷載，直至破壞。142實(shí)例4超載法擬采用的安全控制指標(biāo)

主要根據(jù)邊坡的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定兩個(gè)方面確定：

1)邊坡整體剪切破壞模式的安全控制指標(biāo)。

以邊坡關(guān)鍵承載區(qū)損傷度，即以塑性區(qū)在承載區(qū)開(kāi)展度來(lái)判斷。邊坡關(guān)鍵承載區(qū)是指坡頂建筑基底至坡腳間的巖體。塑性區(qū)主要是坡頂拉應(yīng)力區(qū)拉裂破壞塑性區(qū)和坡腳剪切破壞塑性區(qū)。在坡頂加載的情況下，主要根據(jù)坡腳剪切破壞塑性區(qū)開(kāi)展高度作為關(guān)鍵區(qū)塑性破壞指標(biāo)。

2）坡頂關(guān)鍵塊體穩(wěn)定控制指標(biāo)。

坡頂關(guān)鍵塊體的穩(wěn)定性主要通過(guò)對(duì)數(shù)值計(jì)算得到的邊坡變形狀況進(jìn)行分析得到，或當(dāng)邊坡局部的位移發(fā)生突變異常，數(shù)值計(jì)算不收斂時(shí)，即為極限狀態(tài)。另外坡頂關(guān)鍵塊體作為坡頂建筑物的地基，塑性區(qū)的范圍應(yīng)滿足現(xiàn)行地基規(guī)范要求。143實(shí)例4超載法計(jì)算結(jié)果在實(shí)際建筑物荷載作用下，邊坡的穩(wěn)定系數(shù)小于1，必須進(jìn)行加固144實(shí)例4超載法145實(shí)例5結(jié)構(gòu)面控制邊坡失穩(wěn)實(shí)錄１10舍原擋墻B區(qū)博士后公寓環(huán)境擋墻滑塌2005146實(shí)例5結(jié)構(gòu)面控制邊坡失穩(wěn)實(shí)錄１147實(shí)例5結(jié)構(gòu)面控制邊坡失穩(wěn)實(shí)錄２148B

地基處理§5.1概述

土木工程建設(shè)中，當(dāng)天然地基不能滿足建（構(gòu)）筑物對(duì)地基強(qiáng)度或變形或穩(wěn)定性的要求時(shí)，需對(duì)天然地基進(jìn)行加固改良，形成人工地基，以滿足建（構(gòu)）筑物對(duì)地基的要求，保證其安全與正常使用。這種地基加固改良稱為地基處理。概述2.地基常需解決的問(wèn)題壓縮及不均勻沉降問(wèn)題。強(qiáng)度及穩(wěn)定性問(wèn)題。滲流和滲透穩(wěn)定問(wèn)題。動(dòng)力荷載引起的液化、震陷等災(zāi)害問(wèn)題。區(qū)域性特殊土的不良特性問(wèn)題。概述地基薄弱違規(guī)加蓋

，鄭州七層樓房坍塌

。概述3.地基處理的目的（1）改善地基的剪切性能、提高地基承載力及其穩(wěn)定性。（2）改善地基的變形性質(zhì)、減少其沉降及不均勻沉降變形量。（3）改善地基的滲透性、加強(qiáng)其滲透穩(wěn)定性。（4）改善地基的動(dòng)力特性、提高其抗震性能。（5）改善地基的不良特性、滿足其工程的需要。概述4.地基處理的對(duì)象

1）淤泥土與淤泥質(zhì)土---簡(jiǎn)稱軟土淤泥:孔隙比e>1.5,w>wl(Il>1.0)淤泥質(zhì)土:孔隙比e=1.0~1.5,w>wl(Il

>1.0)工程特性*高含水量w=40~90%*高壓縮性a>0.5~3.0MPa-1*高流變性:次固結(jié)量隨時(shí)間增加*低強(qiáng)度cu<30kPa，φ

≈0*低滲透性k=10-6~10-8cm/s，固結(jié)過(guò)程長(zhǎng)*高結(jié)構(gòu)性St

>4

泥炭,泥炭質(zhì)土：有機(jī)含量>25%

2）填土概述

雜填土：人類活動(dòng)所形成的無(wú)規(guī)則堆積物。如建筑垃圾、工業(yè)廢料及生活垃圾等。主要特性：強(qiáng)度低，壓縮性高，不均勻，不穩(wěn)定。

沖填土：利用水力將泥砂沖填到岸邊形成的沉積土。主要特性：含粘粒多的細(xì)、呈流動(dòng)狀態(tài)，低強(qiáng)度、高壓縮且欠固結(jié)；以粉土或粉細(xì)砂為主的，則容易產(chǎn)生液化。概述

3）粉細(xì)砂、粉土和粉質(zhì)土：易震陷、液化4）砂土、砂礫石等：透水性大、抗?jié)B、防止管

涌和流土5）其他類土：

濕陷性黃土：濕陷性

膨脹土：脹縮性

紅粘土：特殊結(jié)構(gòu)性

巖溶、土洞：塌陷概述5.地基處理方法的分類按處理深度可分為淺層處理和深層處理；按時(shí)間可分為臨時(shí)處理和永久處理；按處理土性對(duì)象可分為砂性土處理和粘性土處理；

按地基處理作用機(jī)理可分為置換、夯實(shí)、擠密、排水、

膠結(jié)、加筋等處理方法。作用機(jī)理振動(dòng)擠密法換填法碾壓與夯實(shí)換土墊層法褥墊法振沖擠密灰土擠密重錘夯實(shí)機(jī)械碾壓振動(dòng)壓實(shí)強(qiáng)夯堆載預(yù)壓砂井（塑料排水板）預(yù)壓真空預(yù)壓概述按作用機(jī)理排水固結(jié)法井點(diǎn)降水沉樁擠密爆破擠密其他方法置換及拌入灌漿托換振沖置換沖抓置換深層攪拌石灰樁土工合成材料錨桿（索）樹(shù)根樁概述按作用機(jī)理加筋法加筋土凍結(jié)糾偏高壓噴射注漿概述6.地基處理方法選用原則

技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量

地基處理方法很多，沒(méi)有一種方法是萬(wàn)能的。對(duì)每一具體工程均應(yīng)進(jìn)行具體細(xì)致分析，從地基條件、處理要求（處理后地基應(yīng)達(dá)到的各項(xiàng)指標(biāo)、處理的范圍、工程進(jìn)度等）、工程費(fèi)用以及材料、機(jī)具來(lái)源等各方面進(jìn)行綜合考慮，以確定合適的地基處理方法。概述7.地基處理方法的選擇步驟

（1）根據(jù)上部結(jié)構(gòu)及建筑場(chǎng)地條件和環(huán)境，初步選定幾種

可供考慮的處理方案；

（2）對(duì)初步選定的各種地基處理方案進(jìn)行綜合分析，進(jìn)行

技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和對(duì)比，確定最佳的地基處理方案；

（3）對(duì)已確定的地基處理方案，在有代表性的場(chǎng)地上進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或試驗(yàn)性施工及必要的測(cè)試，以期達(dá)到最佳處理效果。

§5.2墊層法

當(dāng)軟弱土地基的承載力和變形滿足不了設(shè)計(jì)要求，可將基礎(chǔ)底面下一定范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖除，然后分層換填強(qiáng)度較大的砂（碎石、素土、灰土、爐渣、粉煤灰）或其他性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的材料，并壓實(shí)至要求的密實(shí)度為止，這種地基處理方法稱為換土墊層法，簡(jiǎn)稱墊層法。

定義深厚軟土深厚軟土軟土地基沉降太大、強(qiáng)度不足墊層法地基處理過(guò)程示意墊層法墊層的類型按墊層材料分

砂墊層

砂卵石墊層

碎石墊層

素土墊層

灰土墊層

粉煤灰墊層

礦渣墊層適用范圍：軟弱地基的淺層處理。墊層法墊層的主要作用

不同材料的墊層,其作用也各不相同。1）提高持力層的承載力：高強(qiáng)度材料置換軟弱土，強(qiáng)度提高；

2）減少地基的沉降量：基礎(chǔ)下淺層土的壓縮占基礎(chǔ)總沉降的比例較大，低壓縮性材料置換高壓縮性土，減少沉降；

3）加速軟土的排水固結(jié)：透水性大且性能穩(wěn)定材料做墊層，可加速軟土的排水固結(jié)，提高地基強(qiáng)度；

4）防止地基土的凍脹：采用粗粒土使土中水分不能遷移；

5）消除黃土、膨脹土的濕陷性、脹縮性?；靥钔翂|層法墊層的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的基本要求

既要求有足夠的厚度置換可能剪切破壞的軟弱土層，并使通過(guò)墊層擴(kuò)散到軟土層的附加應(yīng)力，滿足軟土層強(qiáng)度和變形的要求；又要求有足夠的寬度以防止墊層向兩側(cè)擠出。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容確定其斷面的合理厚度和寬度。b′dz墊層法砂墊層設(shè)計(jì)的步驟1)墊層厚度的確定要求:

作用在墊層底面處土的自重應(yīng)力σcz與附加應(yīng)力σz之和不大于墊層底面下土的承載力。軟弱下臥土層經(jīng)深度修正的承載力特征值cdp0回填土dzCZzbZp0回填土b′=b+2ztandzCZzcdbZ墊層法z的簡(jiǎn)化計(jì)算壓力擴(kuò)散角法條形基礎(chǔ)矩形基礎(chǔ)σcd=γmd墊層法

試算法確定墊層厚度

（1）初定z為1~2m；

（2）計(jì)算墊層底面處的σcz和σz；

（3）按式σcz+σz≤

faz

驗(yàn)算；

若不滿足要求則重新取值，直到滿足要求為止。

注意:

墊層厚度的確定僅考慮了應(yīng)力擴(kuò)散的作用，忽略了墊層的約束作用和排水固結(jié)對(duì)地基承載力提高的影響，所以實(shí)際的承載力比考慮深度修正后的天然地基承載力大。對(duì)重要工程，建議通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)來(lái)確定。

墊層厚度不宜>3m，墊層也不宜<0.5m。

墊層法2)墊層寬度的確定要求:（1）滿足應(yīng)力擴(kuò)散的要求；（2）防止墊層側(cè)向擠出。寬度計(jì)算

按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或壓力擴(kuò)散角法回填土b′≥

b+2ztandzzb

墊層底寬：墊層頂寬：按開(kāi)挖坡度確定例：某磚混結(jié)構(gòu)辦公樓，承重墻下

為條形基礎(chǔ)，寬度1.2m，埋深

1.0m，承重墻傳至基頂?shù)暮奢d

Fk=180kN/m。地表為厚1.5m

的雜填土，γ

=17.0kN/m3，下

面為深厚的淤泥質(zhì)土，天然重

度γ

=18.0kN/m3，其承載力特

征值fak=72kPa。采用換土墊層

法加固地基，試設(shè)計(jì)該墊層。

墊層法d~~~~雜填土淤泥質(zhì)土墊層法地基變形驗(yàn)算

采用換填法對(duì)地基進(jìn)行處理后，由于墊層下軟弱土層的變形，建筑物地基往往仍將產(chǎn)生一定的沉降量及差異沉降量。因此，在墊層的厚度和寬度確定后，對(duì)于重要的建筑物或墊層下存在軟弱下臥層的建筑物，還應(yīng)進(jìn)行地基的變形計(jì)算。換填后地基沉降墊層的壓縮墊層下軟土的變形可忽略不計(jì)按常規(guī)法計(jì)算墊層法墊層材料的選擇

（1）砂石：宜選用碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、粗砂、

中砂或石屑（粒徑<2mm的部分不應(yīng)超過(guò)總重的45％）,

應(yīng)級(jí)配良好，不含植物殘?bào)w、垃圾等雜質(zhì)。當(dāng)使用粉細(xì)

砂時(shí)，應(yīng)摻入不少于總重30％的碎石或卵石。砂石的最

大粒徑不宜大于50mm。

（2）粉質(zhì)粘土：土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過(guò)5％，當(dāng)含有碎

石時(shí)，粒徑不宜大于50mm。（3）其他材料：如灰土、粉煤灰、礦渣等。

注意：

砂墊層不宜用于處理

濕陷性黃土地基

墊層法墊層施工要點(diǎn)

（1）關(guān)鍵是如何將填土加密到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度。加密方法

可采用機(jī)械碾壓法、重錘夯實(shí)法和平板振動(dòng)法。應(yīng)根據(jù)

不同的換填材料選擇施工機(jī)械。

（2）分層鋪填厚度、每層壓實(shí)遍數(shù)等宜通過(guò)試驗(yàn)確定。一般

情況下，墊層的分層鋪填厚度可取200～300mm

。

（3）基坑開(kāi)挖時(shí)應(yīng)避免坑底土層受擾動(dòng)。（4）作好基坑的排水工作，必要時(shí)應(yīng)采取降低地下水位的措

施。采用振實(shí)時(shí)，應(yīng)保證水源補(bǔ)給與排水暢通，水面宜

保持與砂面齊平。褥墊法

褥墊簡(jiǎn)介

褥墊是在基礎(chǔ)底面下一定深度范圍內(nèi)，將局部壓縮性低的巖石鑿去，換填壓縮性較大的材料，然后分層夯實(shí)形成墊層作為基礎(chǔ)的部分持力層，使基礎(chǔ)變形協(xié)調(diào)的地基處理方法。換土墊層法---以硬換軟，主要提高強(qiáng)度，降低沉降；褥墊法---以軟換硬，主要是調(diào)整地基的相對(duì)變形。褥墊法褥墊巖層土層

褥墊的設(shè)計(jì)與構(gòu)造褥墊厚度的確定：1）確定要求褥墊的沉降量：

s2

=s1-[Δs]≤s12）確定褥墊的厚度：

或

褥墊材料的壓縮性比被換填的地基大要求設(shè)計(jì)關(guān)鍵是確定其厚度褥墊頂?shù)酌娴钠骄郊討?yīng)力褥墊材料試樣的高度在p~s曲線上褥墊所受壓力的變形量褥墊材料的壓縮模量墊層法

工程實(shí)例褥墊法褥墊材料的選擇

褥墊材料一般采用爐渣、中粗砂、土夾石或粘性土等。其中爐渣調(diào)整沉降的幅度較大，夯實(shí)密度較為穩(wěn)定，也不受水的影響；中粗砂雖性能穩(wěn)定亦不受水的影響，但因其壓縮性低調(diào)整沉降的幅度不大；土夾石調(diào)整沉降比較靈活，但水對(duì)其有一定影響；粘性土雖調(diào)整沉降的靈活性大，但水的影響也比較大。注意：防止水泥、石灰等膠結(jié)材料混入，使褥墊失去作用§5.3排水固結(jié)法

在建筑物建造以前，對(duì)天然地基或已設(shè)置各種排水體的地基施加預(yù)壓荷載，使土體中的孔隙水排出，地基逐漸固結(jié)沉降，同時(shí)強(qiáng)度逐步提高的方法。

定義排水固結(jié)法

設(shè)土的天然固結(jié)壓力為σ0′,孔隙比e0，相應(yīng)于e~σ′坐標(biāo)上的a點(diǎn)，當(dāng)壓力增加Δσ′

，固結(jié)穩(wěn)定到c點(diǎn)，孔隙比減少Δe，曲線abc稱為壓縮曲線；此時(shí)τ與σ′成正比由a→c

，故土體固結(jié)時(shí)，一方面e減小產(chǎn)生壓縮，一方面τ提高。如卸除壓力Δσ′

,則土體回彈，cef為回彈曲線；從f再加壓Δσ′

,土體再壓縮沿虛線變化到c′,相應(yīng)的τ也增大到c′,而孔隙比減少為Δe′。

原理

飽和粘性土地基的固結(jié)是加壓和排水兩種作用效應(yīng)的結(jié)果。排水固結(jié)法

條件排水系統(tǒng)排水固結(jié)法加壓系統(tǒng)作用主要是改變地基原有的排水邊界條件，增加孔隙水排出的途徑，縮短排水距離。作用主要是使地基土的固結(jié)壓力增加而產(chǎn)生固結(jié)，達(dá)到提高強(qiáng)度，減少沉降的目的。充分條件必要條件排水系統(tǒng)加壓系統(tǒng)豎向排水體系堆載法真空法降水法聯(lián)合法排水固結(jié)水平排水體系電滲法排水固結(jié)法普通砂井塑料排水板袋裝砂井砂墊層土工合成材料排水固結(jié)法

土層的排水效果與其排水邊界條件有關(guān)，當(dāng)飽和土厚度不大時(shí)，土中孔隙水向上下透水層（水平排水層）排出使土體固結(jié)，稱為豎向排水固結(jié)；為加速土的固結(jié)，最有效的辦法是增加排水途徑，縮短排水距離，即設(shè)置豎向排水體系（砂井、塑料排水板等）。粘性土固結(jié)所需時(shí)間與排水距離的平方成正比排水固結(jié)法砂井砂井的作用

在地基中增加排水通道，縮短滲流途徑，加速地基的固結(jié)。井徑與間距的關(guān)系

縮短砂井間距比增大砂井直徑對(duì)加速固結(jié)的效果好。細(xì)而密塑料排水帶施工實(shí)況一

塑料排水帶施工實(shí)況二

袋裝砂井施工實(shí)況一

袋裝砂井施工實(shí)況二

砂墊層施工實(shí)況

排水固結(jié)法排水固結(jié)法預(yù)壓方法（1）堆載預(yù)壓（2）降水預(yù)壓增加有效應(yīng)力（3）真空預(yù)壓密封層排水固結(jié)法’-u排水固結(jié)法真空預(yù)壓法

利用大氣壓力作為預(yù)壓荷載，即在需加固地基表面鋪設(shè)一層透水砂墊層，然后設(shè)置豎系向排水管道，再用不透氣封閉膜使其與大氣隔絕，通過(guò)墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管進(jìn)行抽氣，使其形成真空的負(fù)壓界面，逐漸吸出土中孔隙水，從而達(dá)到預(yù)壓效果。排水固結(jié)法砂墊層堆載真空泵封閉膜水平排水管水箱塑料排水板砂墊層鋪筑

塑料排水板施工

布置抽真空主濾管

鋪設(shè)密封膜

回填密封溝并壓實(shí)

抽真空系統(tǒng)安裝

基坑降水預(yù)固結(jié)設(shè)計(jì)坑底坑底降水深度D坑底降水線板樁排水固結(jié)法’z降水預(yù)壓z排水固結(jié)法排水固結(jié)法可解決以下兩個(gè)問(wèn)題（1）沉降問(wèn)題。使地基的沉降在加載預(yù)壓期間大部分或基本完成，使建筑物在使用期間不致產(chǎn)生不利的沉降和沉降差。（2）穩(wěn)定問(wèn)題。加速地基土的抗剪強(qiáng)度的增長(zhǎng)，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。排水固結(jié)法適用于處理淤泥質(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和粘性土地基。排水固結(jié)法

應(yīng)用復(fù)合地基5.4深層水泥攪拌法5.5高壓噴射注漿法5.65.7部分復(fù)合地基理論

一、復(fù)合地基的概念

復(fù)合地基是由基體（天然地基土體）和增強(qiáng)體（樁體或帶形體）兩部分組成，共同承受上部結(jié)構(gòu)荷載并協(xié)調(diào)變形的人工地基。夯擴(kuò)載體CFG樁施工設(shè)備及結(jié)果二、復(fù)合地基有兩個(gè)基本特點(diǎn)：

（1）

復(fù)合地基是由兩種剛度（或模量）不同的材料（增強(qiáng)體和基體）兩部分組成，是非均質(zhì)和各向異性的；（2）

復(fù)合地基在荷載作用下，基體和增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載并協(xié)調(diào)變形。區(qū)別于樁基礎(chǔ)。區(qū)別于均質(zhì)地基三、復(fù)合地基的分類按成樁材料分類1）散體材料樁：如砂樁、碎石樁、礦渣樁等；2）水泥土類樁：水泥攪拌樁、高壓旋噴樁等；3）混凝土類樁：水泥粉煤灰碎石樁CFG、樹(shù)根樁、錨桿靜壓樁。按成樁后樁體的剛度（或強(qiáng)度）分類1）柔性樁：散體材料類樁；2）半剛性樁：水泥土類樁；3）剛性樁：混凝土類樁。3.按增強(qiáng)體的方向分類1）豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基：由不同材料形成不同強(qiáng)度樁體的復(fù)合地基。

2）橫向增強(qiáng)體復(fù)合地基：由土工合成材料、金屬材料格柵等形成的復(fù)合地基。

四、復(fù)合地基作用機(jī)理（1）

樁體作用。（2）

排水固結(jié)作用。（3）

擠密作用。（4）

加筋作用。復(fù)合地基的基本概念1.面積置換率m正方形布樁等邊三角形布樁一根樁體的橫截面積一根樁體的加固面積2.樁土應(yīng)力比n基礎(chǔ)剛性時(shí)，樁與樁間土沉降一致，但模量不一致，因此荷載向樁體集中，樁體所受壓力pp大于基底平均壓力p，樁間土的壓力ps小于p。柔性樁（散體材料樁），n=2~4如：振沖碎石樁半剛性樁，n=3~12如：水泥土樁，旋噴樁復(fù)合地基5.4深層水泥攪拌法5.5高壓噴射注漿法5.65.7部分§5.4

深層水泥攪拌法

水泥攪拌樁法是以水泥作為固化劑，通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械，將固化劑（漿液或粉體）和地基土強(qiáng)制攪拌，由固化劑與軟土間所產(chǎn)生的一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的樁體的地基處理方法。(CDM法）水泥攪拌樁法水泥漿攪拌法---深層水泥攪拌法粉體噴射攪拌法---干噴法深層攪拌的工藝流程圖深層水泥攪拌法水泥攪拌機(jī)深層水泥攪拌法三軸水泥攪拌機(jī)深層水泥攪拌法加固的機(jī)理(1)水泥的水解和水化反應(yīng)。

(2)離子交換和團(tuán)?；饔?。

(3)硬凝反應(yīng)。

深層水泥攪拌法深層水泥攪拌法

特點(diǎn)1）在地基加固中無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音、對(duì)環(huán)境無(wú)污染；2）攪拌時(shí)對(duì)軟土無(wú)側(cè)向擠壓，對(duì)鄰近建筑物影響很??；3）固化劑與原地基軟土就地?cái)嚢?，最大限度地利用了原土?）土體加固后重度基本不變，其下軟弱層不致產(chǎn)生附加沉降；5）可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)需要，靈活采用多種加固形狀；6）可有效提高地基強(qiáng)度；7）施工機(jī)具較簡(jiǎn)單，工期較短，造價(jià)低廉。深層水泥攪拌法深層水泥攪拌法

應(yīng)用水泥土樁的計(jì)算復(fù)合地基承載力特征值P225§5.5

高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法又稱旋噴法，它是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層的預(yù)定位置后,高壓脈沖泵（工作壓力在20MPa以上），將水和漿液通過(guò)鉆桿下端的噴射裝置形成高壓射流噴射出來(lái),沖擊破壞土體,同時(shí)鉆桿以一定速度漸漸向上提升,使?jié){液與土粒強(qiáng)制攪拌混合,漿液凝固后在土中形成水泥土加固體的地基處理方法。旋噴法噴射注漿施工順序

a-開(kāi)始鉆進(jìn)b-鉆進(jìn)結(jié)束c-高壓旋噴開(kāi)始d-噴嘴邊旋轉(zhuǎn)邊提升e-懸噴結(jié)束高壓旋噴注漿四種方法單管旋噴注漿(漿液)二重管旋噴注漿(漿液+氣體)三重管旋噴注漿(水+氣體+漿液)旋噴法旋噴法高壓噴射注漿三種型式1.旋轉(zhuǎn)噴射注漿；

旋噴法2.定向噴射注漿