高邊坡穩(wěn)定性分析與支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計理論ppt課件

1、高邊坡穩(wěn)定性分析與支擋構(gòu)造高邊坡穩(wěn)定性分析與支擋構(gòu)造設(shè)計實際設(shè)計實際主講人：蘇謙主講人：蘇謙 教授教授報告提綱 三三. 高邊坡穩(wěn)定性分析實際高邊坡穩(wěn)定性分析實際 四四. 常用支擋構(gòu)造類別及開展常用支擋構(gòu)造類別及開展 五五. 支擋構(gòu)造設(shè)計實際支擋構(gòu)造設(shè)計實際 六六. 兩種新型支擋構(gòu)造運用工點分析兩種新型支擋構(gòu)造運用工點分析 一一. 邊坡工程概略邊坡工程概略 二二 高邊坡破壞類型與成因分析高邊坡破壞類型與成因分析一、邊坡工程概略一、邊坡工程概略邊坡工程是巖土工程三大領(lǐng)域中最為常見的邊坡工程是巖土工程三大領(lǐng)域中最為常見的一類工程，邊坡通常指人類經(jīng)濟(jì)活動而開挖一類工程，邊坡通常指人類經(jīng)濟(jì)活動而開挖構(gòu)成

2、的斜坡，它與未經(jīng)過開挖的天然斜坡有構(gòu)成的斜坡，它與未經(jīng)過開挖的天然斜坡有所不同，后者假設(shè)存在易滑動的滑面，那么所不同，后者假設(shè)存在易滑動的滑面，那么即為常說的滑坡，是地質(zhì)災(zāi)禍的一種。即為常說的滑坡，是地質(zhì)災(zāi)禍的一種。 1.1 邊坡工程概念我國丘陵及山地等復(fù)雜地域，經(jīng)常會出現(xiàn)大量坡度高、縱橫向延伸長的高邊坡，經(jīng)各種內(nèi)外要素的影響，其穩(wěn)定性問題便會時常出現(xiàn)。1.1 邊坡工程概念v按構(gòu)成邊坡的物質(zhì)分類： 土質(zhì)邊坡， 巖質(zhì)邊坡，巖土混合邊坡v按邊坡的高度分為： 普通邊坡，巖質(zhì)邊坡總高度在30m以下，土質(zhì)邊坡總高度在1520m。高邊坡，巖質(zhì)邊坡總高度大于30m，土質(zhì)邊坡總高度大于1520mv按邊坡運用年

3、限分為：暫時邊坡，永久邊坡1.2 邊坡的分類v邊坡的自然特征：對于巖質(zhì)邊坡，其特殊的構(gòu)造特征可堅持較為高陡的邊坡。由于高陡邊坡容易發(fā)生滑動，因此必需設(shè)置支擋工程才干堅持其穩(wěn)定。通常高陡邊坡坡體容易被沖刷，需求設(shè)置坡面防護(hù)工程。v邊坡的滑面特征：無論是土質(zhì)邊坡還是巖質(zhì)邊坡，在坡體沒有開挖或填筑之前，坡體內(nèi)不存在明顯滑面，即使坡體中存在脆弱土夾層或脆弱構(gòu)造面，也不能視作滑面，由于它們沒有滑動的趨勢。這正是邊坡與滑坡的不同之處。1.3 邊坡的特征u高邊坡坍塌、破壞中斷交通、侵占河道、呵斥人身財富的損害。1.4 邊坡破壞的危害v邊坡工程作為重要的輔助工程在道路、水邊坡工程作為重要的輔助工程在道路、水利

4、、國防、礦山等領(lǐng)域廣泛出現(xiàn)。利、國防、礦山等領(lǐng)域廣泛出現(xiàn)。v邊坡的穩(wěn)定性直接關(guān)系到人民的生命財富邊坡的穩(wěn)定性直接關(guān)系到人民的生命財富平安以及整個工程工程的施工進(jìn)度和投資平安以及整個工程工程的施工進(jìn)度和投資本錢。本錢。v為了保證主體工程的正常運營，邊坡的平為了保證主體工程的正常運營，邊坡的平安性與否至關(guān)重要。安性與否至關(guān)重要。1.5 邊坡工程的意義二、高邊坡破壞類型與成因分析二、高邊坡破壞類型與成因分析v按其變形規(guī)模和范圍分為坡面變形、邊坡按其變形規(guī)模和范圍分為坡面變形、邊坡變形、坡體變形三類。變形、坡體變形三類。v1坡面變形坡面變形v 范圍：坡體表層范圍：坡體表層12m。v 景象：坡面發(fā)生剝落

5、、碎落、落石、沖景象：坡面發(fā)生剝落、碎落、落石、沖溝溝 、溜坍等變形。、溜坍等變形。v 工程措施：護(hù)面墻、網(wǎng)格骨架內(nèi)植草、漿工程措施：護(hù)面墻、網(wǎng)格骨架內(nèi)植草、漿砌片石護(hù)坡、拱形骨架內(nèi)植草等。砌片石護(hù)坡、拱形骨架內(nèi)植草等。2.1 高邊坡破壞類型2邊坡變形 范圍：普通深度在67m。 景象：以部分契形體滑動、淺層滑坡、坍塌等方式出現(xiàn)。 工程措施：調(diào)整坡形、坡率，或采用仰斜排水孔或錨桿框架2.1 高邊坡破壞類型3坡體變形此類變形規(guī)模大，危害嚴(yán)重，會出現(xiàn)較大規(guī)模的滑坡、參差、坍塌和崩塌等坡體整體失穩(wěn)變形景象，常超出邊坡范圍。工程措施：抗滑擋土墻、預(yù)應(yīng)力錨索框架，抗滑樁等，必要的話，同時可以采取排水及減重

6、等措施以堅持坡體穩(wěn)定。2.1 高邊坡破壞類型v1路塹邊坡受地質(zhì)條件的影響v由于丘陵山區(qū)高速公路沿線地形地質(zhì)條件復(fù)雜，邊坡破壞方式也各不一樣。按規(guī)模劃分，路塹邊坡的破壞分為部分失穩(wěn)和邊坡整體失穩(wěn)。部分失穩(wěn)主要有巖屑、塊體滑動、傾倒、墜落、崩塌或土體流動等；邊坡整體失穩(wěn)主要有弧形滑動和崩塌、傾倒。2.1 高邊坡破壞成因分析v2路塹邊坡受坡形的影響v坡形主要由地形、開挖高度和開挖坡度3個要素決議。v地形對地表徑流和降雨入滲起著控制造用，同時路塹開挖會突破山體和山坡原有的平衡形狀，巖土體需向開挖面進(jìn)展應(yīng)力釋放。假設(shè)坡形設(shè)計合理，應(yīng)力會重新到達(dá)新的平衡以維持邊坡長時間的穩(wěn)定。否那么，將會由于變形過大而導(dǎo)

7、致失穩(wěn)破壞。2.1 高邊坡破壞成因分析v3工程情況對路塹邊坡的影響v個別擋土墻施工不規(guī)范v擋土墻尚未設(shè)置足夠的排水措施v擋土墻頂面高度不滿足要求，不能阻撓土石方的塌落等2.1 高邊坡破壞成因分析三、高邊坡穩(wěn)定性分析實際三、高邊坡穩(wěn)定性分析實際v極限平衡法極限平衡法 1邊坡穩(wěn)定性分析三類方法：邊坡穩(wěn)定性分析三類方法：剛體分析實際，計算前提條件：滑面位置知剛體分析實際，計算前提條件：滑面位置知v數(shù)值模擬法數(shù)值模擬法v概率論法概率論法建立數(shù)值分析模型，進(jìn)展數(shù)值計算。常見方法：建立數(shù)值分析模型，進(jìn)展數(shù)值計算。常見方法：有限單元法、有限差分法、離散元法、有限單元法、有限差分法、離散元法、DDADDA法、

8、法、MEMMEM法法 以可靠度實際為根底，建立邊坡穩(wěn)定的極限形狀方以可靠度實際為根底，建立邊坡穩(wěn)定的極限形狀方程，再進(jìn)展邊坡穩(wěn)定的可靠度或失效概率分析。需程，再進(jìn)展邊坡穩(wěn)定的可靠度或失效概率分析。需求對大量參數(shù)的數(shù)理統(tǒng)計，操作較費事。求對大量參數(shù)的數(shù)理統(tǒng)計，操作較費事。3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際3.1 3.1 簡單邊坡的穩(wěn)定分析簡單邊坡的穩(wěn)定分析 1 1土質(zhì)邊坡土質(zhì)邊坡v圓弧滑動：條分法圓弧滑動：條分法:Fellenius:Fellenius法、法、BishopBishop法法v平面滑動：簡單極限平衡法平面滑動：簡單極限平衡法粘性土邊坡粘性土邊坡砂性土邊坡砂性土邊坡3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際3 高

9、邊坡穩(wěn)定性分析實際瑞典圓弧法：平安系數(shù)定義：Fs抗滑力矩/滑動力矩根本假設(shè)一土條兩側(cè)的條間力，大小相等，方向相反，作用于同一條直線上。運用留意：運用留意：同一坡體坡中存在多個潛在滑面，逐個計算，同一坡體坡中存在多個潛在滑面，逐個計算，找出其中穩(wěn)定系數(shù)最小值者為坡體穩(wěn)定系數(shù)，找出其中穩(wěn)定系數(shù)最小值者為坡體穩(wěn)定系數(shù)，對應(yīng)滑面為最危險滑面或叫臨界滑面。對應(yīng)滑面為最危險滑面或叫臨界滑面。簡單土坡的試算搜索簡易閱歷方法：簡單土坡的試算搜索簡易閱歷方法：1 10 0的土體，臨界滑面經(jīng)過坡腳，根據(jù)的土體，臨界滑面經(jīng)過坡腳，根據(jù)坡角及坡角及a a、b b兩角確定最危險滑動面圓心位置。兩角確定最危險滑動面圓心位

10、置。2 200的土體，臨界滑面普通仍經(jīng)過坡腳，的土體，臨界滑面普通仍經(jīng)過坡腳，在在EOEO線的延伸線上任取點試算最危險滑動面線的延伸線上任取點試算最危險滑動面圓心位置。圓心位置。3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際Bishop法：思索法向條間力的作用，忽略切向條間力，即假設(shè)條間合力方向為程度方向。關(guān)鍵點：關(guān)鍵點：1 1穩(wěn)定系數(shù)定義為穩(wěn)定系數(shù)定義為K KSi/iSi/i，在各土條滑面，在各土條滑面上相等；上相等；2 2單個土條豎向力的平衡；單個土條豎向力的平衡；3 3整膂力矩平衡，即各個土條所受力對滑整膂力矩平衡，即各個土條所受力對滑動中心的力矩代數(shù)和為零。動

11、中心的力矩代數(shù)和為零。留意：留意： 在迭代試算過程中，對于起抗滑作用的土條，在迭代試算過程中，對于起抗滑作用的土條，即即i0i0時，應(yīng)留意分母項時，應(yīng)留意分母項mimi能否會趨近于零？能否會趨近于零？假設(shè)是，那么假設(shè)是，那么K K計算式無效。普通假設(shè)出現(xiàn)計算式無效。普通假設(shè)出現(xiàn)mimi不不大于大于0.20.2情況，情況，K K值就會產(chǎn)生很大誤差，值就會產(chǎn)生很大誤差，BishopBishop法失效，應(yīng)思索采用別的穩(wěn)定性分析方法。法失效，應(yīng)思索采用別的穩(wěn)定性分析方法。3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際各種條分法的對比：3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際各種條分法的對比：3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際

12、各種條分法的對比：3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際平面滑動土坡分析穩(wěn)定系數(shù)定義：K=抗滑力/下滑力2 2平面滑動的巖石邊坡平面滑動的巖石邊坡極限平衡法：抗滑力部分、下滑力部分極限平衡法：抗滑力部分、下滑力部分穩(wěn)定系數(shù)定義：穩(wěn)定系數(shù)定義： K K極限抗滑力極限抗滑力/ /下滑力下滑力極限抗滑力部分：摩擦力重力的正壓力分極限抗滑力部分：摩擦力重力的正壓力分量對應(yīng)的抗滑部分量對應(yīng)的抗滑部分+ +粘聚力粘聚力下滑力部分：重力的下滑分量下滑力部分：重力的下滑分量3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際3 3強(qiáng)度折減法強(qiáng)度折減法3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際1、強(qiáng)度折減法是經(jīng)過折減邊坡的強(qiáng)度目的來得到邊坡平安系數(shù)的方法。2、有限元/有

13、限差分強(qiáng)度折減法就是在彈塑性有限元或有限差分計算中,對巖土體的抗剪強(qiáng)度 進(jìn)展逐漸折減，直到邊坡到達(dá)極限破壞形狀。3、目前，有限元和有限差分強(qiáng)度折減法遇到的困難是，尚沒有一種一致的邊坡失穩(wěn)判據(jù)，即平安系數(shù)求解的終止條件。3 3強(qiáng)度折減法強(qiáng)度折減法3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際對于摩爾-庫侖本構(gòu)模型，其屈服準(zhǔn)那么為：故有：因此，在對強(qiáng)度進(jìn)展折減時，將c、 值同時除以折減系數(shù)FS，得到一組新的強(qiáng)度目的ci、i，然后進(jìn)展有限元分析。tanctantantanSSSScccFFFF3 3強(qiáng)度折減法強(qiáng)度折減法3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際即：反復(fù)計算直至邊坡到達(dá)臨界破壞形狀，此時采用的強(qiáng)度目的與巖土體原有的強(qiáng)度目的之

14、比即為該邊坡的平安系數(shù)Fs。以下圖為強(qiáng)度折減法分析邊坡穩(wěn)定性時，邊坡破壞原理表示圖。iSccFtan1tan,arctan(tan)iiSSFF3 3強(qiáng)度折減法強(qiáng)度折減法3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際圖中，F(xiàn)s為平安系數(shù)，當(dāng)c、 同時除以平安系數(shù) FS時，邊坡到達(dá)臨界破壞，即抗剪強(qiáng)度線與摩爾圓相切。邊坡穩(wěn)定系數(shù)的定義問題：邊坡穩(wěn)定系數(shù)的定義問題：1 1FelleniusFellenius法極限平衡法可用法極限平衡法可用2 2BishopBishop法極限平衡法可用法極限平衡法可用3 3強(qiáng)度折減法數(shù)值模擬分析多用、極限平強(qiáng)度折減法數(shù)值模擬分析多用、極限平衡法可用衡法可用3 高邊坡穩(wěn)定性分析實際四、常用

15、支擋構(gòu)造類別及開展四、常用支擋構(gòu)造類別及開展4.1 常用支擋構(gòu)造類別常用的支擋構(gòu)造主要為以下幾種：常用的支擋構(gòu)造主要為以下幾種： 重力擋土墻、卸荷板式擋土墻、懸臂及扶重力擋土墻、卸荷板式擋土墻、懸臂及扶壁式擋土墻、加筋土擋土墻、錨定板擋土墻、壁式擋土墻、加筋土擋土墻、錨定板擋土墻、抗滑樁及樁板式擋土墻、錨桿擋土墻、土釘抗滑樁及樁板式擋土墻、錨桿擋土墻、土釘墻、預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)造、樁基托梁擋土墻、槽墻、預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)造、樁基托梁擋土墻、槽型擋土墻和其他新型支擋構(gòu)造。型擋土墻和其他新型支擋構(gòu)造。4.1 常用支擋構(gòu)造類別1 1重力式擋土墻重力式擋土墻適用于普通地域、浸水地域、地震地域的邊坡支擋工程，當(dāng)?shù)鼗?/p>

16、承載力較低或地質(zhì)條件較復(fù)雜時應(yīng)適當(dāng)控制墻高。4.1 常用支擋構(gòu)造類別2 2卸荷板式擋土墻卸荷板式擋土墻優(yōu)點：減少了衡重式擋土墻下墻的土壓力，添加了全墻的抗傾覆穩(wěn)定性。4.1 常用支擋構(gòu)造類別3 3懸臂式、扶臂式擋土墻懸臂式、扶臂式擋土墻沿墻長方向每隔一定間隔設(shè)置一道扶壁，以減小立壁下部的彎矩。4.1 常用支擋構(gòu)造類別4 4加筋土擋土墻加筋土擋土墻依托拉筋與填土間的摩阻力維持墻體穩(wěn)定，拉筋宜采用土工格柵。4.1 常用支擋構(gòu)造類別5 5抗滑樁抗滑樁由錨固段側(cè)向地基抗力來抵抗懸臂段的土壓力或滑坡下滑力。4.1 常用支擋構(gòu)造類別6 6預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)造預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)造預(yù)應(yīng)力錨索框架梁預(yù)應(yīng)力錨索在工程中的運用

17、大大地改善了框架梁的受力形狀，降低了工程造價4.2 支擋構(gòu)造開展 近二十年來，我國巖土工程技術(shù)高速開近二十年來，我國巖土工程技術(shù)高速開展，支擋構(gòu)造方式已從單純依托墻身自重來展，支擋構(gòu)造方式已從單純依托墻身自重來平衡邊坡土壓力和滑坡下滑力的重力式擋土平衡邊坡土壓力和滑坡下滑力的重力式擋土墻，開展為采用支撐、土筋復(fù)合構(gòu)造以及錨墻，開展為采用支撐、土筋復(fù)合構(gòu)造以及錨固技術(shù)等多種新型、輕型支擋新技術(shù)，并在固技術(shù)等多種新型、輕型支擋新技術(shù)，并在我國鐵路、公路領(lǐng)域陡坡路基工程中得到了我國鐵路、公路領(lǐng)域陡坡路基工程中得到了廣泛運用，例如，懸臂式、扶壁式、錨桿式、廣泛運用，例如，懸臂式、扶壁式、錨桿式、加筋土

18、式、錨定板式等新類型的擋土墻等新加筋土式、錨定板式等新類型的擋土墻等新型的支擋構(gòu)造，這些新方法加強(qiáng)了工程技術(shù)型的支擋構(gòu)造，這些新方法加強(qiáng)了工程技術(shù)人員抑制陡峻地形和不良地質(zhì)困難工程的技人員抑制陡峻地形和不良地質(zhì)困難工程的技術(shù)手段術(shù)手段 。4.2 支擋構(gòu)造開展1、第一階段20世紀(jì)50年代以前，采用抗滑擋墻結(jié)合支撐錨桿，獲得了一定效果，但由于滑坡的推力較大，致使抗滑擋墻的體積龐大，墻基須置于滑面以下一定深度，施工開挖對滑體的穩(wěn)定影響大。2、第二階段20世紀(jì)70年代，采用抗滑樁支擋，工程效果比較明顯。國內(nèi)采用矩形截面的鋼筋混凝土挖孔樁，由于抗滑樁提供的抗力大，施工對滑體的擾動小、平安、見效快，因此曾

19、被廣泛采用。3、第三階段20世紀(jì)80年代以后，隨著錨固技術(shù)的開展，預(yù)應(yīng)力錨索在邊坡加固中得到了廣泛的運用，在不斷的工程實際中演化出了各種各樣的構(gòu)造方式。五、支擋構(gòu)造設(shè)計實際五、支擋構(gòu)造設(shè)計實際 傳統(tǒng)的重力式擋土墻設(shè)計普通是基于庫倫土壓傳統(tǒng)的重力式擋土墻設(shè)計普通是基于庫倫土壓力實際：力實際：5.1 支擋構(gòu)造傳統(tǒng)設(shè)計實際l當(dāng)墻體向外傾斜變形使墻后土體到達(dá)自動土壓力當(dāng)墻體向外傾斜變形使墻后土體到達(dá)自動土壓力形狀時，按滑動土契的極限平衡或第二破裂面法形狀時，按滑動土契的極限平衡或第二破裂面法求解自動土壓力；求解自動土壓力；l當(dāng)墻體向內(nèi)傾斜使墻后土體到達(dá)被動土壓力形狀當(dāng)墻體向內(nèi)傾斜使墻后土體到達(dá)被動土壓

20、力形狀時，按照假定的平面或者復(fù)合滑動面來計算被動時，按照假定的平面或者復(fù)合滑動面來計算被動土壓力。土壓力。 新型支擋構(gòu)造的出現(xiàn)帶動了對支擋構(gòu)造設(shè)計實新型支擋構(gòu)造的出現(xiàn)帶動了對支擋構(gòu)造設(shè)計實際的實驗研討，如：際的實驗研討，如：5.2 支擋構(gòu)造設(shè)計實際開展l加筋土擋土墻、錨定板擋土墻及土釘墻等復(fù)合型加筋土擋土墻、錨定板擋土墻及土釘墻等復(fù)合型擋土墻研討時，其根據(jù)各種構(gòu)造的特點進(jìn)展了室擋土墻研討時，其根據(jù)各種構(gòu)造的特點進(jìn)展了室內(nèi)模型實驗和現(xiàn)場測試，修正了墻背的土壓力計內(nèi)模型實驗和現(xiàn)場測試，修正了墻背的土壓力計算公式；算公式；l抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)造的推行，使得支擋構(gòu)造抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)造的推行，使得

21、支擋構(gòu)造與被支擋體之間曾經(jīng)不能簡單用極限平衡條件來與被支擋體之間曾經(jīng)不能簡單用極限平衡條件來解釋，應(yīng)充分思索滑坡體與支擋構(gòu)造間的相互作解釋，應(yīng)充分思索滑坡體與支擋構(gòu)造間的相互作用，如采用彈性實際或彈塑性實際等方法對其進(jìn)用，如采用彈性實際或彈塑性實際等方法對其進(jìn)展分析。展分析。 目前常用的巖土分析軟件主要有以下幾種：目前常用的巖土分析軟件主要有以下幾種：5.2 支擋構(gòu)造設(shè)計實際開展 GeoStudio是一套專業(yè)、高效而且功能強(qiáng)大的適是一套專業(yè)、高效而且功能強(qiáng)大的適用于巖土工程和巖土環(huán)境模擬計算的仿真分析軟件，用于巖土工程和巖土環(huán)境模擬計算的仿真分析軟件，是全球巖土工程界首選的專業(yè)巖土分析仿真軟件

22、。是全球巖土工程界首選的專業(yè)巖土分析仿真軟件。其分析模塊主要包括以下幾種：其分析模塊主要包括以下幾種：1、geoslope分析軟件分析軟件lSLOPE/W邊坡穩(wěn)定性分析模塊：全球巖土邊坡穩(wěn)定性分析模塊：全球巖土工程界首選的穩(wěn)定性分析軟件；工程界首選的穩(wěn)定性分析軟件；lSEEP/W地下水滲流分析模塊：第一款全面地下水滲流分析模塊：第一款全面處置非飽和土體滲流問題的商業(yè)化軟件；處置非飽和土體滲流問題的商業(yè)化軟件；5.2 支擋構(gòu)造設(shè)計實際開展lSIGMA/W巖土應(yīng)力變形分析模塊：完全基于巖土應(yīng)力變形分析模塊：完全基于土巖體本構(gòu)關(guān)系建立的專業(yè)有限元軟件；土巖體本構(gòu)關(guān)系建立的專業(yè)有限元軟件；lQUAKE

23、/W地震呼應(yīng)分析模塊：線性、非線地震呼應(yīng)分析模塊：線性、非線性土體的程度向與豎向耦合動態(tài)呼應(yīng)分析軟件；性土體的程度向與豎向耦合動態(tài)呼應(yīng)分析軟件；lVADOSE/W綜合滲流蒸發(fā)區(qū)和土壤表層分析模綜合滲流蒸發(fā)區(qū)和土壤表層分析模塊：設(shè)計實際完善和全面的環(huán)境土工設(shè)計軟件；塊：設(shè)計實際完善和全面的環(huán)境土工設(shè)計軟件；lSeep3D三維滲流分析模塊：將強(qiáng)大的交互三維滲流分析模塊：將強(qiáng)大的交互式三維設(shè)計引入飽和、非飽和地下水的建模中，式三維設(shè)計引入飽和、非飽和地下水的建模中，可以迅速分析各種各樣的地下水滲流問題。可以迅速分析各種各樣的地下水滲流問題。5.2 支擋構(gòu)造設(shè)計實際開展2、FLAC3D分析軟件分析軟件

24、 FLACFast Lagrangian Analysis of Continua由美國由美國Itasca公司開發(fā)的延續(xù)介質(zhì)力公司開發(fā)的延續(xù)介質(zhì)力學(xué)分析軟件，其稱號源于采用的快速拉格朗日延學(xué)分析軟件，其稱號源于采用的快速拉格朗日延續(xù)介質(zhì)方法。由于拉格朗日延續(xù)介質(zhì)法屬有限差續(xù)介質(zhì)方法。由于拉格朗日延續(xù)介質(zhì)法屬有限差分法，所以分法，所以FLAC軟件是有限差分軟件而不是有軟件是有限差分軟件而不是有限元軟件。限元軟件。FLAC軟件有二維和三維兩個版本，軟件有二維和三維兩個版本，分別是分別是FLAC2D和和FLAC3D。其中。其中FLAC3D是是FLAC的擴(kuò)展程序，它不僅包括的擴(kuò)展程序，它不僅包括FLA

25、C的一切功能，的一切功能，還可模擬三維巖土體與其他工程構(gòu)造的受力和變還可模擬三維巖土體與其他工程構(gòu)造的受力和變形形狀。形形狀。六、兩種新型支擋構(gòu)造運用工六、兩種新型支擋構(gòu)造運用工點分析點分析l長江邊滑坡地帶深基坑支擋構(gòu)造長江邊滑坡地帶深基坑支擋構(gòu)造l新型板椅式支擋構(gòu)造新型板椅式支擋構(gòu)造6.1 長江邊滑坡地帶深基坑支擋構(gòu)造長江邊滑坡地帶深基坑支擋構(gòu)造1.工程概略 重慶市萬州區(qū)和平廣場滑坡堆積體位于萬州區(qū)主城區(qū)內(nèi)，地處長江左岸與其一級支流苧溪河交匯處，為長江三峽工程庫區(qū)重點勘察防治的“四大滑坡之一，屬三峽庫區(qū)列入規(guī)劃須治理的地質(zhì)災(zāi)禍體。三峽水庫蓄水后，其穩(wěn)定性直接影響著面積約60萬m2的萬州老城區(qū)

26、的平安。鑒于此情況，有必要對深基坑施工技術(shù)進(jìn)展立項研討。1.工程概略施工區(qū)西方接近萬州和平廣場滑坡后緣，東方毗鄰長江河道，地勢由西至東逐漸減小。施工需對廣場部分分級開挖，而西方滑坡區(qū)上已有成型建筑構(gòu)造。2.施工過程引見 2019年7月1日進(jìn)場施工，前期施工購物中心、酒店部分支護(hù)樁，并對1、2#商鋪區(qū)域內(nèi)土方進(jìn)展開挖、平整，出土約10萬方。2019年8月4日進(jìn)展購物中心中心島開挖。2019年8月12日發(fā)現(xiàn)西側(cè)居民區(qū)發(fā)生位移。2019年9月5日全面停頓施工。居民區(qū)內(nèi)房屋變形主要為不均勻沉降所致，其緣由一是土層厚度變化大，塊碎石分布不均；二是地下水位下降。2019年12月2日復(fù)工，進(jìn)展了1、2#商鋪

27、人工挖孔樁、分流道土方、錨桿、錨索及工程樁施工。2019年1月由于工期要求，在錨桿、錨索等未到達(dá)設(shè)計強(qiáng)度就必需進(jìn)展下部土方及下排錨桿的施工。在2019年1月14日西側(cè)居民區(qū)再次發(fā)生位移，對此于采用沙包反壓技術(shù)，并于18日完成，反壓后居民區(qū)變形根本穩(wěn)定。2019年1月20日在滑坡變形區(qū)前緣添加了兩排抗滑樁和抗滑鍵。2019年3月4日針對施工組織與設(shè)計進(jìn)展討論，在原來的根底上添加每段15根錨索，滑坡體與臨近建筑處于穩(wěn)定形狀。3.變形體處房屋不均勻沉降43。該變形坡體一旦失穩(wěn)滑移，將呵斥宏大損失。4.工程處治措施5.工程特點滑坡體土體變形規(guī)律研討滑坡體土體變形規(guī)律研討滑坡地帶深基坑開挖變形控制技術(shù)研

28、討滑坡地帶深基坑開挖變形控制技術(shù)研討滑坡地帶深基坑開挖對既有建筑物影響研討滑坡地帶深基坑開挖對既有建筑物影響研討長江水位變化對深基坑工程影響長江水位變化對深基坑工程影響 6.工程措施對比 主要針對斷面主要針對斷面4-4、3-3、2-2典型斷面進(jìn)展分析，從不同的挖深典型斷面進(jìn)展分析，從不同的挖深思索基坑支護(hù)構(gòu)造、一次滑坡體治理、二次滑坡體治理不同工況條思索基坑支護(hù)構(gòu)造、一次滑坡體治理、二次滑坡體治理不同工況條件下，模擬基坑開挖對邊坡體變形的影響。以斷面件下，模擬基坑開挖對邊坡體變形的影響。以斷面4-4為例為例2-23-34-4受基坑開挖影響，上緣土層在受基坑開挖影響，上緣土層在本身重力作用以及上

29、部建筑物本身重力作用以及上部建筑物外荷載作用下，上緣土層產(chǎn)生外荷載作用下，上緣土層產(chǎn)生了相對施工開挖區(qū)的滑動，縱了相對施工開挖區(qū)的滑動，縱向向U1方向是主要的位移方方向是主要的位移方向，主要影響范圍在間隔施工向，主要影響范圍在間隔施工開挖區(qū)開挖區(qū)50-80m范圍內(nèi)，位移滑范圍內(nèi)，位移滑動面呈弧狀，最大位移處位于動面呈弧狀，最大位移處位于開挖支護(hù)樁所在位置。開挖支護(hù)樁所在位置。前前4次基坑開挖對整體構(gòu)造產(chǎn)生次基坑開挖對整體構(gòu)造產(chǎn)生的位移滑動影響明顯，后的位移滑動影響明顯，后4次開次開挖時整體構(gòu)造根本趨于穩(wěn)定。挖時整體構(gòu)造根本趨于穩(wěn)定。u整體構(gòu)造位移分析整體構(gòu)造位移分析1、無抗滑樁加固、無抗滑樁加

30、固u支護(hù)樁位移分析支護(hù)樁位移分析由上圖可知，在上緣土體滑動作用影響下，支護(hù)樁產(chǎn)生位移，其中開挖面以上由上圖可知，在上緣土體滑動作用影響下，支護(hù)樁產(chǎn)生位移，其中開挖面以上部分位移值大于開挖面以下部分。部分位移值大于開挖面以下部分。1、無抗滑樁加固、無抗滑樁加固u整體構(gòu)造位移分析整體構(gòu)造位移分析 受基坑開挖影響，上緣土層產(chǎn)受基坑開挖影響，上緣土層產(chǎn)生滑動，縱向生滑動，縱向U1方向是主要的方向是主要的位移方向，主要影響范圍在間隔施位移方向，主要影響范圍在間隔施工開挖區(qū)上部工開挖區(qū)上部50-80m范圍內(nèi)，位移范圍內(nèi)，位移滑動面呈弧狀，最大位移處位于開滑動面呈弧狀，最大位移處位于開挖支護(hù)樁所在位置。由于

31、抗滑樁作挖支護(hù)樁所在位置。由于抗滑樁作用的效應(yīng)，相比于沒有抗滑樁加固，用的效應(yīng)，相比于沒有抗滑樁加固，基坑開挖產(chǎn)生的構(gòu)造整體位移減小，基坑開挖產(chǎn)生的構(gòu)造整體位移減小，滑動面發(fā)生變化，抗滑樁所在處分滑動面發(fā)生變化，抗滑樁所在處分擔(dān)了部分滑動效應(yīng)。擔(dān)了部分滑動效應(yīng)。 與無抗滑樁加固時基坑開挖類與無抗滑樁加固時基坑開挖類似，前似，前4次開挖對構(gòu)造整體位移變次開挖對構(gòu)造整體位移變化影響明顯，待土體穩(wěn)定后，開挖化影響明顯，待土體穩(wěn)定后，開挖所產(chǎn)生的影響趨于平穩(wěn)。所產(chǎn)生的影響趨于平穩(wěn)。2、有抗滑樁加固、有抗滑樁加固u支護(hù)樁位移分析支護(hù)樁位移分析在上緣土體滑動作用影響下，支護(hù)樁整體向滑動方向有位移，其中開挖

32、面以上部在上緣土體滑動作用影響下，支護(hù)樁整體向滑動方向有位移，其中開挖面以上部分位移值大于開挖面以下部分。由于抗滑樁存在，相比于無抗滑樁加固的時候，分位移值大于開挖面以下部分。由于抗滑樁存在，相比于無抗滑樁加固的時候，沿滑動方向位移值減小。沿滑動方向位移值減小。2、有抗滑樁加固、有抗滑樁加固受基坑開挖影響，上緣土層產(chǎn)生受基坑開挖影響，上緣土層產(chǎn)生了相對施工開挖區(qū)的滑動，縱向了相對施工開挖區(qū)的滑動，縱向U1方向是主要的位移方向，方向是主要的位移方向，主要影響范圍在間隔施工開挖區(qū)主要影響范圍在間隔施工開挖區(qū)上部上部50-80m范圍內(nèi)，位移滑動面范圍內(nèi)，位移滑動面呈弧狀，最大位移處位于開挖支呈弧狀，

33、最大位移處位于開挖支護(hù)樁所在位置。比較前兩種工況，護(hù)樁所在位置。比較前兩種工況，在打入埋入式抗滑鍵以后，位移在打入埋入式抗滑鍵以后，位移滑動面會由于抗滑鍵的位置而發(fā)滑動面會由于抗滑鍵的位置而發(fā)生改動，滑弧走向產(chǎn)生變化，另生改動，滑弧走向產(chǎn)生變化，另外整體構(gòu)造的位移值相較前兩種外整體構(gòu)造的位移值相較前兩種工況減小，可見埋入式抗滑鍵能工況減小，可見埋入式抗滑鍵能有效抵抗整體構(gòu)造受深基坑開挖有效抵抗整體構(gòu)造受深基坑開挖產(chǎn)生的滑動影響。產(chǎn)生的滑動影響。u整體構(gòu)造內(nèi)位移分析整體構(gòu)造內(nèi)位移分析3、埋入式抗滑鍵加固、埋入式抗滑鍵加固打入了抗滑鍵以后，抗滑樁的內(nèi)力效應(yīng)打入了抗滑鍵以后，抗滑樁的內(nèi)力效應(yīng)值相比于

34、前兩種工況減小，從上面對比值相比于前兩種工況減小，從上面對比的云圖可以發(fā)現(xiàn)，的云圖可以發(fā)現(xiàn)，1號樁應(yīng)力最大處位號樁應(yīng)力最大處位于樁頂部位，于樁頂部位，2號樁應(yīng)力最大處位于于號樁應(yīng)力最大處位于于基巖接觸的部位?；鶐r接觸的部位。1、2號抗滑樁沿滑動方向位移相近，號抗滑樁沿滑動方向位移相近，1號樁稍大，主要產(chǎn)生位移的部位位于基號樁稍大，主要產(chǎn)生位移的部位位于基巖上土層范圍內(nèi)。巖上土層范圍內(nèi)。3、埋入式抗滑鍵加固、埋入式抗滑鍵加固可以比較得出，經(jīng)過抗滑樁和抗滑鍵可以比較得出，經(jīng)過抗滑樁和抗滑鍵的加固，能減小基坑開挖對整體構(gòu)造的加固，能減小基坑開挖對整體構(gòu)造土層以及支護(hù)樁產(chǎn)生的內(nèi)力變化效應(yīng)，土層以及支護(hù)

35、樁產(chǎn)生的內(nèi)力變化效應(yīng)，相應(yīng)的，在抗滑樁及抗滑鍵與基巖的相應(yīng)的，在抗滑樁及抗滑鍵與基巖的接觸部分有應(yīng)力集中景象。在抗滑樁接觸部分有應(yīng)力集中景象。在抗滑樁前方進(jìn)展一次埋入式抗滑鍵加固，也前方進(jìn)展一次埋入式抗滑鍵加固，也能減少抗滑樁產(chǎn)生的內(nèi)力及位移變化能減少抗滑樁產(chǎn)生的內(nèi)力及位移變化效應(yīng)。效應(yīng)。進(jìn)展了抗滑樁及抗滑鍵加固能有效的減弱基坑開挖對上部整體構(gòu)造的進(jìn)展了抗滑樁及抗滑鍵加固能有效的減弱基坑開挖對上部整體構(gòu)造的影響。在主要產(chǎn)生滑動比較明顯的區(qū)域打入抗滑樁及抗滑鍵，可以改影響。在主要產(chǎn)生滑動比較明顯的區(qū)域打入抗滑樁及抗滑鍵，可以改動滑動面，提早抵御了上部構(gòu)造沿滑坡方向的滑動，從而減小了臨近動滑動面，

36、提早抵御了上部構(gòu)造沿滑坡方向的滑動，從而減小了臨近開挖區(qū)的滑動累積。開挖區(qū)的滑動累積。4、不同工程措施處置結(jié)果對比、不同工程措施處置結(jié)果對比6.2 新型板椅式支擋構(gòu)造新型板椅式支擋構(gòu)造6.2 新型板椅式支擋構(gòu)造 1板椅式新型支擋構(gòu)造提出的背景板椅式新型支擋構(gòu)造提出的背景 敘大線龍山車站地形條件復(fù)雜，地表覆蓋土層較敘大線龍山車站地形條件復(fù)雜，地表覆蓋土層較厚，部分達(dá)厚，部分達(dá)20m；上部填土較厚，對擋墻高度要；上部填土較厚，對擋墻高度要求較大，傳統(tǒng)樁基托梁衡重式擋土墻不能滿足支求較大，傳統(tǒng)樁基托梁衡重式擋土墻不能滿足支擋構(gòu)造的設(shè)計要求。擋構(gòu)造的設(shè)計要求。 以龍山車站以龍山車站DK64+331DK

37、64+580左側(cè)工點為依左側(cè)工點為依托，提出適用于深沉表層斜坡路基的板椅式新型托，提出適用于深沉表層斜坡路基的板椅式新型支擋構(gòu)造，根據(jù)其擋墻高度大，覆蓋土層厚的特支擋構(gòu)造，根據(jù)其擋墻高度大，覆蓋土層厚的特殊性展開相關(guān)研討。殊性展開相關(guān)研討。 2定義及特點定義及特點l板椅式支擋構(gòu)造由鋼筋混凝土樁基、橫梁、承載板椅式支擋構(gòu)造由鋼筋混凝土樁基、橫梁、承載板與擋土板以及路基填土組成，主要起支擋作用板與擋土板以及路基填土組成，主要起支擋作用的一種新型樁板墻構(gòu)造，其綜合了樁板墻支擋構(gòu)的一種新型樁板墻構(gòu)造，其綜合了樁板墻支擋構(gòu)造與雙排抗滑樁的技術(shù)特點。造與雙排抗滑樁的技術(shù)特點。l在板椅式支擋構(gòu)造中，上部豎向

38、荷載經(jīng)過承載板在板椅式支擋構(gòu)造中，上部豎向荷載經(jīng)過承載板與橫梁傳送到樁體，再由樁基分散到土體和基巖；與橫梁傳送到樁體，再由樁基分散到土體和基巖；填土程度推力與滑坡推力經(jīng)過樁基直接傳送到地填土程度推力與滑坡推力經(jīng)過樁基直接傳送到地基中，靠山側(cè)與臨空側(cè)樁基經(jīng)過橫梁銜接共同抵基中，靠山側(cè)與臨空側(cè)樁基經(jīng)過橫梁銜接共同抵抗推力作用抗推力作用 。如以下圖所示。如以下圖所示。6.2 新型板椅式支擋構(gòu)造 2定義及特點定義及特點 板椅式支擋構(gòu)造斷面圖板椅式支擋構(gòu)造斷面圖 6.2 新型板椅式支擋構(gòu)造 3分析方法分析方法l實際分析方法實際分析方法l數(shù)值分析方法數(shù)值分析方法6.2 新型板椅式支擋構(gòu)造 板椅式支擋構(gòu)造處在斜坡上，其可簡化成樁板墻板椅式支擋構(gòu)造處在斜坡上，其可簡化成樁板墻和門式抗滑樁兩部分組成，因此可先對樁板墻進(jìn)和門式抗滑樁兩部分組成，因此可先對樁板墻進(jìn)展分析，然后將樁板墻樁底的彎矩、剪力及軸力展分