建筑巖質(zhì)邊坡巖石壓力的計(jì)算方法-杭州.ppt

建筑巖質(zhì)邊坡巖石壓力的計(jì)算方法 中國人民解放軍后勤工程學(xué)院 院士博士生導(dǎo)師 鄭穎人 提綱 1 當(dāng)前巖質(zhì)建筑邊坡設(shè)計(jì)中巖石壓力的計(jì)算現(xiàn)狀 3 邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)上巖石壓力的理論計(jì)算方法 4 結(jié)構(gòu)面參數(shù)的確定 5 巖質(zhì)邊坡巖石壓力的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法 2 巖質(zhì)邊坡的破壞型式 6 理論計(jì)算方法 經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法與統(tǒng)計(jì)數(shù)值的比較 1 當(dāng)前巖質(zhì)建筑邊坡設(shè)計(jì)中巖石壓力的計(jì)算現(xiàn)狀 建筑邊坡一般是指城鎮(zhèn)建設(shè)中因?yàn)槭┕ら_挖或者填方形成的邊坡 坡高在20 30米以下 目前計(jì)算巖質(zhì)邊坡上的巖石壓力 常引用庫侖 朗金土壓力公式 不區(qū)分土體與巖體的不同 不僅導(dǎo)致支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)偏于保守 也會導(dǎo)致設(shè)計(jì)不安全 由于設(shè)計(jì)中巖 土不分 無論巖體完整與否 結(jié)構(gòu)面是外傾還是內(nèi)傾 都采用同樣的巖石壓力與支護(hù)參數(shù) 這就會使邊坡設(shè)計(jì)造成很大浪費(fèi) 規(guī)范提出兩種方法 一方面依靠以往的經(jīng)驗(yàn) 但必須使經(jīng)驗(yàn)更為科學(xué)化 精確化 公認(rèn)化 其合理方法是依據(jù)定性定量的指標(biāo)對巖體邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行科學(xué)分類 并采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算使經(jīng)驗(yàn)更符合實(shí)際 另一方面從理論上尋求解決巖石壓力的計(jì)算問題 即從實(shí)際觀察到的巖體破壞機(jī)理出發(fā) 依據(jù)巖體力學(xué)的觀點(diǎn) 推導(dǎo)出作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的巖石壓力計(jì)算公式 并提出確定抗剪強(qiáng)度參數(shù)的合理方法 巖質(zhì)邊坡按照其破壞型式分為滑移型與崩塌型 滑移型破壞又可以分為有外傾結(jié)構(gòu)面情況 硬性結(jié)構(gòu)面與軟弱結(jié)構(gòu)面 及無外傾結(jié)構(gòu)面的情況 均質(zhì)巖體 破碎巖體與只有內(nèi)傾結(jié)構(gòu)面的巖體 2 巖質(zhì)邊坡的破壞型式 表1巖質(zhì)邊坡破壞形式 無外傾結(jié)構(gòu)面巨塊狀 塊狀巖體 3 邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)上巖石壓力的理論計(jì)算方法 1 巖石壓力的理論計(jì)算公式 沿外傾硬性結(jié)構(gòu)面滑移時(shí)的巖石壓力 包括多階邊坡 有多條外傾結(jié)構(gòu)面時(shí)選其大值 沿外傾軟弱結(jié)構(gòu)面滑移時(shí)的巖石壓力 均質(zhì)巖體 包括碎裂 散體狀巖體 只有內(nèi)傾結(jié)構(gòu)面巖體 可以有傾角35o以下的外傾結(jié)構(gòu)面 圖1巖石壓力計(jì)算簡圖 2 對沿外傾結(jié)構(gòu)面滑動的邊坡 其主動巖石壓力按下式計(jì)算 式中 Eak 主動巖石壓力標(biāo)準(zhǔn)值 kN m Ka 主動巖石壓力系數(shù) H 擋土墻高度 m 巖體重度 kN m3 q 地表均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 kPa 巖體對擋土墻墻背的摩擦角 度 填土表面與水平面的夾角 度 支擋結(jié)構(gòu)墻背與水平面的夾角 度 外傾結(jié)構(gòu)面傾角 度 cj 外傾結(jié)構(gòu)面粘聚力 kPa j 外傾結(jié)構(gòu)面內(nèi)摩擦角 度 巖石與擋墻背的摩擦角 度 取 0 33 0 5 當(dāng)有多組外傾結(jié)構(gòu)面時(shí) 應(yīng)算出每組結(jié)構(gòu)面的主動巖石壓力 并取其大值 3 對沿緩傾的外傾軟弱結(jié)構(gòu)面滑動的邊坡 主動巖石壓力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算 式中 G 四邊形滑裂體重量 kN a 四邊形滑裂體寬度 根據(jù)地質(zhì)情況確定 m L 滑裂面長度 m j 滑裂面內(nèi)摩擦角 度 cj 滑裂面的粘聚力 kPa 其它符號含義同前 對沿外傾結(jié)構(gòu)面滑動的邊坡 巖石側(cè)向壓力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算 4 考慮地震作用時(shí)側(cè)向巖石壓力的計(jì)算 外傾結(jié)構(gòu)面的等效內(nèi)摩擦角 度 墻背與豎直線的夾角 度 滑體自重G與其和水平慣性力F的合力G1之間的夾角 稱為地震角 度 表2不同屈服準(zhǔn)則所得最小安全系數(shù) 5 側(cè)向巖石壓力計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定 a 對無外傾結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡 以巖體等效內(nèi)摩擦角按側(cè)向土壓力方法計(jì)算側(cè)向巖壓力 確定滑裂面時(shí) 類邊坡巖體可取75 左右 其余情況的破裂角取45 2 b 當(dāng)有外傾硬性結(jié)構(gòu)面時(shí) 應(yīng)分別以外傾硬性結(jié)構(gòu)面的參數(shù)按6 3 2或6 3 4的方法和以巖體等效內(nèi)摩擦角按側(cè)向土壓力方法計(jì)算 取兩種結(jié)果的大值 除 類邊坡巖體外 破裂角取外傾結(jié)構(gòu)面傾角和45 2兩者中的小值 表2不同屈服準(zhǔn)則所得最小安全系數(shù) c 當(dāng)邊坡沿外傾軟弱結(jié)構(gòu)面破壞時(shí) 側(cè)向巖石壓力按6 3 2計(jì)算 破裂角取該外傾結(jié)構(gòu)面的視傾角 同時(shí)應(yīng)按1和2款進(jìn)行驗(yàn)算 d 當(dāng)坡頂有建筑物基礎(chǔ)且存在外傾軟弱結(jié)構(gòu)面時(shí) 應(yīng)按兩種情況分別計(jì)算 取其大值 6 側(cè)向巖土壓力的修正 對支護(hù)結(jié)構(gòu)變形有控制要求或坡頂有重要建 構(gòu) 筑物時(shí) 表2側(cè)向巖石壓力的修正 注 1 Ea為主動巖石壓力 Eo為靜止巖石壓力 2 1為靜止巖石壓力折減系數(shù) 根據(jù)邊坡巖體類別確定 對 類取0 3 0 45 對 類取0 4 0 55 對 類取0 5 0 65 對 類取0 6 0 75 裂隙發(fā)育時(shí)取大值 裂隙不發(fā)育時(shí)取小值 3 當(dāng)基礎(chǔ)淺埋時(shí)H為邊坡高度 4 結(jié)構(gòu)面參數(shù)確定 1 選取參數(shù)的原則 充分考慮邊坡的安全性 參數(shù)選擇應(yīng)充分考慮現(xiàn)場測試結(jié)果 包括現(xiàn)行規(guī)范 國標(biāo) 工程巖體分類標(biāo)準(zhǔn) 94年c值 硬性結(jié)構(gòu)面0 08 0 22以上軟弱結(jié)構(gòu)面0 0 08 1 選取參數(shù)的原則 國標(biāo) 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范 99年c值無填充結(jié)構(gòu)面0 05 0 15巖屑夾泥0 05 0 10泥夾巖屑0 02 0 05泥0 002 0 005重慶公路所現(xiàn)場測試c值 0 04 0 11三峽船閘高邊坡測試c值 較平滑 0 04 0 20較粗糙 0 1 0 55碎屑充填 0 04 0 10 計(jì)算結(jié)果應(yīng)符合重慶成熟經(jīng)驗(yàn) 有經(jīng)驗(yàn)后逐步修正 按統(tǒng)計(jì)結(jié)果 有外傾結(jié)構(gòu)面的 類圍巖 邊坡高度20m 9m2錨桿1 7根 一般3 5根 按理論計(jì)算公式 9m2錨桿0 7 2根 類巖體 一般0 2根 類巖體 一般0 4根 個(gè)別情況下為5 7根 按經(jīng)驗(yàn)公式 類巖體 0 9 2 2根 類巖體 2 2 4根 2 巖體結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場原位試驗(yàn)確定試驗(yàn)應(yīng)符合GB T50266 工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn) 4 2的規(guī)定 當(dāng)無條件進(jìn)行試驗(yàn)時(shí) 對于二 三級邊坡工程可按表3并結(jié)合反算分析確定 表3結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值 軟弱結(jié)構(gòu)面 硬性結(jié)構(gòu)面 3 巖體結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度可按表4確定 表4結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度 6 巖質(zhì)邊坡巖石壓力的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法 1 邊坡巖體穩(wěn)定性分類分類目的 一是評估巖體的穩(wěn)定性 二是估算支護(hù)型式與數(shù)量 2 影響邊坡穩(wěn)定性的三大要素 巖體的完整性 結(jié)構(gòu)面的傾向與傾角 結(jié)構(gòu)面傾角接近最不利 結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度 分結(jié)合一般 含結(jié)合好 及結(jié)合差 水的影響單獨(dú)考慮 6 巖質(zhì)邊坡巖石壓力的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法 3 邊坡巖體分 類 極穩(wěn)定 類 穩(wěn)定 類 中等穩(wěn)定 類 不穩(wěn)定 三個(gè)指標(biāo)均良好劃為 類 三個(gè)指標(biāo)中有二個(gè)指標(biāo)良好劃為 類 三個(gè)指標(biāo)中有一個(gè)指標(biāo)良好劃為 類 三個(gè)指標(biāo)全不好劃為 類 表5巖質(zhì)邊坡巖體分類 條件 表5巖質(zhì)邊坡巖體分類 續(xù) 判定條件 邊坡巖體類型 表6巖體完整程度劃分 4 按邊坡巖體類型確定綜合內(nèi)摩擦角邊坡巖體等效內(nèi)摩擦角按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定 當(dāng)無經(jīng)驗(yàn)時(shí)可按表4 5 5確定 其取值不宜超過表4 5 5的上限值 表7邊坡巖體等效內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值 6 理論計(jì)算方法 經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法與統(tǒng)計(jì)數(shù)值的比較 1 25m高邊坡 類巖體 按理論計(jì)算 0 9 2根 當(dāng)時(shí)為0根 常用0 5 8根 個(gè)別情況下為5 8 9 2根 按經(jīng)驗(yàn)計(jì)算 2 7 5根 類巖體為1 4 2 7根 按工程統(tǒng)計(jì)值 2 8根 2 20m高邊坡 類巖體 按理論計(jì)算 0 7 2根 當(dāng)時(shí)為0根 常用0 2 3根個(gè)別情況下為2 3 7 2根 按經(jīng)驗(yàn)