擋土墻設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定

第五章土壓力與邊坡穩(wěn)定§5.1概述§5.2朗肯土壓力理論§5.3庫(kù)侖土壓力理論§5.4庫(kù)倫理論與郎肯理論的比較§5.5擋土墻設(shè)計(jì)§5.6邊坡穩(wěn)定分析當(dāng)前第1頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)一、概述擋土結(jié)構(gòu)是一種常見(jiàn)的巖土工程建筑物，它是為了防止邊坡的坍塌失穩(wěn)，保護(hù)邊坡的穩(wěn)定，人工完成的構(gòu)筑物，用于公路，鐵路，水壩建設(shè)，水土保持，山體滑坡等領(lǐng)域?！?.4擋土墻設(shè)計(jì)當(dāng)前第2頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)路堤擋土墻新建公路當(dāng)前第3頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)邊坡?lián)跬翂Ξ?dāng)前第4頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)地下室側(cè)墻當(dāng)前第5頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)橋臺(tái)擋土墻當(dāng)前第6頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)基坑支護(hù)擋土墻當(dāng)前第7頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)駁岸擋土墻當(dāng)前第8頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)互嵌式景觀擋土墻當(dāng)前第9頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)自嵌式景觀擋土墻當(dāng)前第10頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)當(dāng)前第11頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)綠化加筋擋土墻當(dāng)前第12頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)錨索樁板墻處治當(dāng)前第13頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)巖石邊坡噴射植生混凝土防護(hù)當(dāng)前第14頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)噴錨支護(hù)掛網(wǎng)當(dāng)前第15頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)上海路抗滑樁工程當(dāng)前第16頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)擋土墻的設(shè)計(jì)步驟1.選擇擋土墻類(lèi)型，初步擬定墻身斷面尺寸2.墻身材料強(qiáng)度驗(yàn)算3.地基穩(wěn)定性驗(yàn)算4.擋土墻抗傾覆、抗滑移驗(yàn)算5.變形驗(yàn)算§6.4擋土墻設(shè)計(jì)當(dāng)前第17頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)§6.4擋土墻設(shè)計(jì)二、擋土墻類(lèi)型1.重力式擋土墻塊石、磚或素混凝土砌筑而成，靠自身重力維持穩(wěn)定，墻體抗拉、抗剪強(qiáng)度都較低。墻身截面尺寸大，一般用于墻高H＜8米的低擋土墻。墻頂墻基墻趾墻面墻背E1仰斜E2直立E3俯斜E1＜E2＜E3當(dāng)前第18頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)重力式擋墻當(dāng)前第19頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)2.懸臂式擋土墻鋼筋混凝土建造，立臂、墻趾懸臂和墻踵懸臂三塊懸臂板組成，靠墻踵懸臂上的土重維持穩(wěn)定，墻體內(nèi)拉應(yīng)力由鋼筋承擔(dān)，墻身截面尺寸小，充分利用材料特性，市政工程中常用，適用于墻高H＞5米。墻趾墻踵立壁鋼筋當(dāng)前第20頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)3.扶壁式擋土墻針對(duì)懸臂式擋土墻立臂受力后彎矩和撓度過(guò)大缺點(diǎn)，增設(shè)扶壁，扶壁間距（0.3～0.6）h，墻體穩(wěn)定靠扶壁間填土重維持，適用于墻高H＞10米。墻趾墻踵扶壁當(dāng)前第21頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)4.錨定板式與錨桿式擋土墻預(yù)制鋼筋混凝土面板、立柱、鋼拉桿和埋在土中錨定板組成，穩(wěn)定由拉桿和錨定板來(lái)維持墻板錨定板基巖錨桿當(dāng)前第22頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)當(dāng)前第23頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)預(yù)制鋼筋混凝土面板、土工合成材料制成拉筋承受土體中拉力是一種新型的擋土結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)輕、柔性大、節(jié)約材料、工程造價(jià)低、抗震性能好、適用于承載力較低的地基等特點(diǎn)，因此目前在鐵路、公路建設(shè)等方面應(yīng)用很多。拉筋面板5.加筋土擋土結(jié)構(gòu)當(dāng)前第24頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)加筋土擋土墻綠化當(dāng)前第25頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)土工格柵加筋建成5～6.5m高的加筋擋土墻當(dāng)前第26頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)采用樁基礎(chǔ)，打入地基一定深度，形成板樁墻，用做擋土結(jié)構(gòu)，基坑工程中應(yīng)用較廣支護(hù)樁6.樁撐擋土結(jié)構(gòu)當(dāng)前第27頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)三、擋土墻驗(yàn)算1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定2.地基承載力驗(yàn)算3.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算4.變形驗(yàn)算當(dāng)前第28頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)zfEaEazEaxGaa0d抗傾覆穩(wěn)定條件：擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點(diǎn)向外傾覆Ox0xfbz1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算當(dāng)前第29頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)zfEaEazEaxGaa0d抗傾覆穩(wěn)定條件：擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點(diǎn)向外傾覆Ox0xfbz不滿足時(shí)應(yīng)采取的措施：擴(kuò)大墻斷面尺寸，增加墻身重量墻趾伸長(zhǎng)修改墻背形狀在擋土墻垂直墻背上做卸荷臺(tái)1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算當(dāng)前第30頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)抗滑穩(wěn)定條件：EaEanEatdGGnGtaa0O擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動(dòng)m為基底摩擦系數(shù)，根據(jù)土的類(lèi)別查表4-3得到1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算當(dāng)前第31頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)抗滑穩(wěn)定條件：EaEanEatdGGnGtaa0O擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動(dòng)不滿足時(shí)應(yīng)采取的措施：擴(kuò)大墻斷面尺寸，增加墻身重量擋土墻底面作砂、石墊層擋土墻底作逆坡在墻趾處加阻滑短樁或在墻踵后加拖板1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算當(dāng)前第32頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)2.地基承載力驗(yàn)算當(dāng)前第33頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)3.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算當(dāng)前第34頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)當(dāng)前第35頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)四、重力式擋土墻的體型與構(gòu)造1.墻背傾斜形式重力式擋土墻按墻背傾斜方向分為仰斜、直立和俯斜三種形式，三種形式應(yīng)根據(jù)使用要求、地形和施工情況綜合確定E1仰斜E2直立E3俯斜E1＜E2＜E3當(dāng)前第36頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)2.擋土墻截面尺寸砌石擋土墻頂寬不小于0.5m，混凝土墻可縮小為0.20m～0.40m，重力式擋土墻基礎(chǔ)底寬約為墻高的1/2～1/3為了增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性，將基底做成逆坡當(dāng)墻高較大，基底壓力超過(guò)地基承載力時(shí)，可加設(shè)墻趾臺(tái)階逆坡墻趾臺(tái)階擋土墻基底埋深一般應(yīng)不小于0.5m當(dāng)前第37頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)3.墻后排水措施擋土墻后填土由于雨水入滲，抗剪強(qiáng)度降低，土壓力增大，同時(shí)產(chǎn)生水壓力，對(duì)擋土墻穩(wěn)定不利，因此擋土墻應(yīng)設(shè)置很好的排水措施，增加其穩(wěn)定性墻后填土宜選擇透水性較強(qiáng)的填料，例如砂土、礫石、碎石等，若采用粘土，應(yīng)混入一定量的塊石，增大透水性和抗剪強(qiáng)度，墻后填土應(yīng)分層夯實(shí)4.填土質(zhì)量要求泄水孔粘土夯實(shí)濾水層泄水孔粘土夯實(shí)粘土夯實(shí)截水溝當(dāng)前第38頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)§5.6邊坡穩(wěn)定分析無(wú)粘性土土坡穩(wěn)定分析粘性土土坡穩(wěn)定分析學(xué)習(xí)要求：

掌握土坡滑動(dòng)失穩(wěn)的機(jī)理，砂土土坡、粘土土坡的整體穩(wěn)定分析方法和了解成層土土坡穩(wěn)定分析條分法。當(dāng)前第39頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)一、土坡穩(wěn)定概述天然土坡人工土坡由于地質(zhì)作用而自然形成的土坡

在天然土體中開(kāi)挖或填筑而成的土坡

山坡、江河湖海岸坡基坑、基槽、路基、堤壩坡底坡腳坡角坡頂坡高土坡穩(wěn)定分析問(wèn)題當(dāng)前第40頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)一、土坡穩(wěn)定概述土坡失穩(wěn)含義：填方或挖方土坡由于坡角過(guò)陡、坡頂荷重過(guò)大、振動(dòng)以及地下水自坡面溢出等因素導(dǎo)致土坡滑動(dòng)、喪失穩(wěn)定土坡失穩(wěn)原因：1、外界力的作用破壞了土體內(nèi)原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài),土坡內(nèi)剪應(yīng)力增加2、土的抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降低，促使土坡失穩(wěn)破壞。當(dāng)前第41頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)1.土坡坡度：土坡坡度有兩種表示方法：一種以高度與水平尺度之比來(lái)表示，一種以坡角表示，坡角越小土坡越穩(wěn)定，但不經(jīng)濟(jì)；2.土坡高度：H越小，土坡越穩(wěn)定；3.土的性質(zhì)：其性質(zhì)越好，土坡越穩(wěn)定；4.氣象條件：晴朗干燥土的強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好；5.地下水的滲透：土坡中存在與滑動(dòng)方向滲透力，不利；6.強(qiáng)烈地震：在地震區(qū)遇強(qiáng)烈地震，會(huì)使土的強(qiáng)度降低，且地震力或使土體產(chǎn)生孔隙水壓力，則對(duì)土坡穩(wěn)定性不利。影響土坡穩(wěn)定的因素當(dāng)前第42頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)穩(wěn)定分析方法：采用極限平衡理論，假定滑動(dòng)面形狀，用庫(kù)侖定律，計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)K坡底坡腳坡角坡頂坡高坡面坡肩當(dāng)前第43頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)基本假設(shè)

根據(jù)實(shí)際觀測(cè)，由均質(zhì)砂性土構(gòu)成的土坡，破壞時(shí)滑動(dòng)面大多近似于平面，成層的非均質(zhì)的砂類(lèi)土構(gòu)成的土坡，破壞時(shí)的滑動(dòng)面也往往近于一個(gè)平面，因此在分析砂性土的土坡穩(wěn)定時(shí)，一般均假定滑動(dòng)面是平面。二、無(wú)粘性土坡穩(wěn)定分析當(dāng)前第44頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)

簡(jiǎn)單土坡是指土坡的坡度不變，頂面和底面都是水平的，且土質(zhì)均勻，無(wú)地下水。二、無(wú)粘性土坡穩(wěn)定分析當(dāng)前第45頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)二、無(wú)粘性土坡穩(wěn)定分析TT均質(zhì)的無(wú)粘性土土坡，在干燥或完全浸水條件下，土粒間無(wú)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(gè)坡面就是穩(wěn)定的

單元體穩(wěn)定T>T土坡整體穩(wěn)定NW當(dāng)前第46頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)WTTN穩(wěn)定條件：T>T砂土的內(nèi)摩擦角抗滑力與滑動(dòng)力的比值

穩(wěn)定性系數(shù)，取1.1～1.5當(dāng)前第47頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)自然休止角（安息角）砂性土坡所形成的最大坡角就是砂土的內(nèi)摩擦角根據(jù)這一原理，工程上可以通過(guò)堆砂錐體法確定砂土內(nèi)摩擦角當(dāng)前第48頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)

均質(zhì)粘性土土坡在失穩(wěn)破壞時(shí)，其滑動(dòng)面常常是一曲面，通常近似于圓柱面，在橫斷面上則呈現(xiàn)圓弧形。實(shí)際土坡在滑動(dòng)時(shí)形成的滑動(dòng)面與坡角b、地基土強(qiáng)度以及土層硬層的位置等有關(guān)，一般可形成如下三種形式：

1.坡腳圓（a）；2.坡面圓（b）；3.中點(diǎn)圓（c）三、粘性土土坡穩(wěn)定分析

當(dāng)前第49頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)三、粘性土土坡穩(wěn)定分析

1、瑞典圓弧滑動(dòng)法2、條分法3、泰勒穩(wěn)定因素法當(dāng)前第50頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)三、粘性土土坡穩(wěn)定分析

1、瑞典圓弧滑動(dòng)法NfWROBd假定滑動(dòng)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(dòng)面上的最大抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比,取1.1～1.5CA當(dāng)前第51頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)Ks是任意假定某個(gè)滑動(dòng)面的抗滑安全系數(shù)，實(shí)際要求的是與最危險(xiǎn)滑動(dòng)面相對(duì)應(yīng)的最小安全系數(shù)

假定若干滑動(dòng)面

最小安全系數(shù)

NfWROBdCA當(dāng)前第52頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)2、條分法abcdiβiOCRABH對(duì)于外形復(fù)雜、

>0的粘性土土坡，土體分層情況時(shí)，要確定滑動(dòng)土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強(qiáng)度的分布不同，一般采用條分法分析

各土條對(duì)滑弧圓心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩滑動(dòng)土體分為若干垂直土條土坡穩(wěn)定安全系數(shù)當(dāng)前第53頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)2、條分法abcdiβiOCRABH1.假定問(wèn)題為平面問(wèn)題2.假定危險(xiǎn)滑動(dòng)面（即剪切面）為圓弧面3.假定抗剪強(qiáng)度全部得到發(fā)揮4.不考慮各分條之間的作用力當(dāng)前第54頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)條分法分析步驟abcdiβiOCRABH1.按比例繪出土坡剖面

2.任選一圓心O，確定滑動(dòng)面，將滑動(dòng)面以上土體分成幾個(gè)等寬或不等寬土條

3.每個(gè)土條的受力分析

cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi靜力平衡假設(shè)兩組合力(Pi，Xi)＝(Pi＋1，Xi＋1)當(dāng)前第55頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)條分法分析步驟4.滑動(dòng)面的總滑動(dòng)力矩

5.滑動(dòng)面的總抗滑力矩

6.確定安全系數(shù)

abcdiβiOCRABHcdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTi條分法是一種試算法，應(yīng)選取不同圓心位置和不同半徑進(jìn)行計(jì)算，求最小的安全系數(shù)當(dāng)前第56頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)3、泰勒穩(wěn)定因素法土坡的穩(wěn)定性相關(guān)因素：抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和、重度、土坡的尺寸坡角

和坡高H泰勒（Taylor,D.W，1937）用圖表表達(dá)影