土壓力與土坡穩(wěn)定分析之二

1、第五章 土壓力與土坡穩(wěn)定概述擋土墻是防止土體坍塌的構(gòu)筑物，廣泛用于房屋建筑、水利以及道路和橋梁工程。例如，平整場(chǎng)地時(shí)填方區(qū)使用的擋土墻、房屋地下室的側(cè)墻、橋臺(tái)以及支撐基坑或土坡的板樁墻等，均起到擋土的作用。此外，散料倉庫、地下隧道側(cè)墻等，亦按擋土墻的理論進(jìn)行分析計(jì)算。擋土墻的土壓力計(jì)算十分復(fù)雜，它與填料的性質(zhì)、擋土墻的形狀和位移方向、以及地基土質(zhì)等因素有關(guān)。目前計(jì)算土壓力的理論大多還是沿用古典的朗金（Rankine,1857）庫侖(Coulomb,1773)理論。盡管這些理論都是基于各種不同的假定和簡化，具有各自不同的適用條件，但其計(jì)算簡便，且至今為止，國內(nèi)外大量擋土墻模型試驗(yàn)、原位觀測(cè)及理論

2、研究結(jié)果均表明，這兩個(gè)古典理論仍不失為計(jì)算擋土墻壓力行之有效的實(shí)用計(jì)算方法。隨著現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的提高，楔形試算法、“廣義庫侖理論”以及應(yīng)用塑性理論的土壓力解答等均得到了迅速發(fā)展，尤其是加筋土擋土墻的設(shè)計(jì)理論亦日趨完備。山區(qū)的天然山坡、江河的岸坡以及建筑工程中因平整場(chǎng)地、開挖基坑而形成的人工斜坡，由于某些外界不利因素（如坡頂堆載、雨水侵襲、地震及爆破等）的影響，造成邊坡局部土體滑動(dòng)而喪失穩(wěn)定性。邊坡的坍塌常造成嚴(yán)重的工程事故，并危及人身安全。因此應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)倪吰陆孛?，采取合理的施工方法，必要時(shí)還應(yīng)驗(yàn)算邊坡的穩(wěn)定性以及采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧ㄈ缃ㄔ鞊跬翂Φ龋?，以達(dá)到保證邊坡穩(wěn)定、減少填挖土方量、縮短工期

3、和安全節(jié)約的目的。土壓力計(jì)算和邊坡穩(wěn)定性分析都是建立在土的強(qiáng)度理論基礎(chǔ)之上的。本章主要介紹朗金和庫侖土壓力理論計(jì)算土壓力的方法，并簡要介紹重力式擋土墻和加筋土擋土墻的設(shè)計(jì)和邊坡穩(wěn)定性分析方法。第一節(jié) 土壓力的類型與影響因素一、土壓力的類型在影響擋土墻土壓力大小及其分布的諸多因素中，擋土墻的位移方向和位移量是計(jì)算中要考慮的特殊因素。根據(jù)擋土墻的位移情況和墻后土體所處的應(yīng)力狀態(tài)，可將土壓力分布為以下三種。(一)主動(dòng)土壓力擋土墻在墻后土壓力作用下向前移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墻后土體隨著下滑，達(dá)到一定位移量時(shí)，墻后土體處于極限平衡狀態(tài)。此時(shí)作用于墻背上的土壓力就叫主動(dòng)土壓力，以Ea表示(圖5-1a)。大多數(shù)擋土

4、墻均按主動(dòng)土壓力計(jì)算。(二)靜止土壓力如果擋土墻在土壓力的作用下，不產(chǎn)生任何方向的位移或轉(zhuǎn)動(dòng)而保持原有的位置（圖5-1b），則墻后土體處于彈性平衡狀態(tài)，此時(shí)墻背所受的土壓力稱為靜止土壓力。如房屋地下室的外墻，由于樓面的支撐作用，幾乎無位移發(fā)生，故作用在外墻面上的填土側(cè)壓力可按靜止土壓力計(jì)算，E0。(三)被動(dòng)土壓力擋土墻在外力的作用下向墻背方向轉(zhuǎn)移或移動(dòng)時(shí)（圖5-1c），墻擠壓土體，墻后土壓力逐漸增大，當(dāng)達(dá)到某一位移量時(shí)，墻后土體開始上隆，作用在擋土墻上的土壓力達(dá)最大值。此時(shí)作用在墻背的土壓力稱為被動(dòng)土壓力。如拱橋橋臺(tái)，在拱體傳遞的水平推力作用下，將擠壓土體產(chǎn)生一定量的位移，故作用在臺(tái)背的側(cè)土壓

5、力可按被動(dòng)土壓力計(jì)算。，以Ep表示。(a)主動(dòng)土壓力 (b)靜止土壓力 (c)被動(dòng)土壓力圖5-1 擋土墻上的三種土壓力三種土壓力與擋土墻位移的關(guān)系以及它們之間的大小可用圖所示曲線表示。從圖中可見，產(chǎn)生被動(dòng)土壓力所需的位移量比產(chǎn)生主動(dòng)土壓力所需的位移量要大得多。在相同的墻高和填土的條件下，主動(dòng)土壓力小于靜止土壓力，而靜止土壓力又小于被動(dòng)土壓力，即： 三種土壓力與擋土墻位移的關(guān)系二、影響土壓力的因素理論分析與擋土墻的模型試驗(yàn)均證明：對(duì)同一擋土墻，在填土的物理力學(xué)性質(zhì)相同的條件下，主動(dòng)土壓力小于靜止土壓力，而靜止土壓力小于被動(dòng)土壓力。由此可見檔土墻土壓力不是一個(gè)常數(shù)，其土壓力的性質(zhì)、大小及沿墻高的分

6、布規(guī)律與很多因素有關(guān)，歸納起來主要有：(1)擋土墻的位移方向和位移量；(2)擋土墻的形狀、墻背的光滑程度和結(jié)構(gòu)形式；(3)墻后填土的性質(zhì)，包括填土的重度、含水量、內(nèi)摩擦角和黏聚力的大小及填土面的傾斜程度。第二節(jié) 靜止土壓力計(jì)算地下室外墻、地下水池側(cè)壁、涵洞的側(cè)墻以及其它不產(chǎn)生位移的擋土構(gòu)筑物可按靜止土壓力計(jì)算。靜止土壓力猶如彈性半空間土體內(nèi)一點(diǎn)在土的自重作用下無側(cè)向變形時(shí)的水平側(cè)壓力x，可按下式計(jì)算 （5-1）式中 土的側(cè)壓力系數(shù)或靜止土壓力系數(shù)；墻后填土的重度（）；計(jì)算土壓力點(diǎn)的深度（m）。注：本章中，土中自重應(yīng)力及等分別寫成及。靜止土壓力系統(tǒng)與土的性質(zhì)、密實(shí)程度等因素有關(guān)，一般可取砂土；粘

7、性土。對(duì)正常固結(jié)土，也可近似地按下列半經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： （5-2）式中 土的有效內(nèi)摩擦角（°）。圖5-2 靜止土壓力的分布由式5-1可分析出，沿墻高為三角形分布。若沿著墻的長度方向取單位墻長為計(jì)算單元，則整個(gè)背墻上作用的土壓力應(yīng)為土壓力強(qiáng)度分布圖形面積： （5-2）式中 單位墻長上的靜止土壓力(kN/m)； h擋土墻高度(m)。靜止土壓力的作用點(diǎn)在距墻底h/3處，即三角形的形心處。第三節(jié) 朗肯土壓力理論基本概念：朗金通過研究彈性半空間土體內(nèi)一點(diǎn)，在自重作用下，由于某種原因而處于極限平衡狀態(tài)時(shí)提出的土壓力計(jì)算方法。由第二章可知，彈性半空間土體表面深度處，土的豎向自重應(yīng)力和水平應(yīng)力分別為：

8、，。而水平及豎向的剪應(yīng)力均為零，即和分別為大、小主應(yīng)力。假定有一擋土墻墻背豎直、光滑，填土面水平（圖5-2）。根據(jù)這些假定，墻背與填土間無摩擦力，因而無剪應(yīng)力，亦即墻背為主應(yīng)力面。如果擋土墻無位移，墻后土體處于彈性狀態(tài)，則作用在墻背上的應(yīng)力狀態(tài)與彈性半空間土體應(yīng)力狀態(tài)相同。在離填土面深度z處，。用與作成的摩爾應(yīng)力圓與土的抗剪強(qiáng)度曲線不相切，如圖中圓所示。當(dāng)擋土墻離開土體向左移動(dòng)時(shí)（圖5-3b），墻后土體有伸張趨勢(shì)。此時(shí)豎向應(yīng)力不變，墻面法向應(yīng)力減小，和仍為大小主應(yīng)力。當(dāng)擋土墻位移使減小到土體達(dá)極限平衡狀態(tài)時(shí)，達(dá)最小值，、和的摩爾應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度包線相切（圖5-3d中圓2）。土體形成一系列滑裂面

9、，面上各點(diǎn)都處于極限平衡狀態(tài)，稱為主動(dòng)朗金狀態(tài)。此時(shí)墻面上的法向應(yīng)力為最小主應(yīng)力，即朗金主動(dòng)土壓力?；衙娴姆较蚺c大主應(yīng)力作用面（即水平面）成。同理，若當(dāng)擋土墻在外力作用下向右擠壓土體，仍不變，而隨著擋土墻位移增加而逐步增大，當(dāng)超過時(shí)，為大主應(yīng)力，則為小主應(yīng)力。當(dāng)擋土墻位移擠壓土體使增大到土體達(dá)極限平衡狀態(tài)時(shí)，達(dá)最大值，摩爾應(yīng)力圓亦與抗剪強(qiáng)度包線相切（圖中圓3）。土體形成一系列滑動(dòng)面，此種狀態(tài)稱被動(dòng)朗金狀態(tài)。此時(shí)墻面上的法向應(yīng)力為最大主應(yīng)力，即朗金被動(dòng)土壓力?；衙媾c水平面成。一、主動(dòng)土壓力計(jì)算根據(jù)土的強(qiáng)度理論（第四章），當(dāng)土體中某點(diǎn)處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，大、小主應(yīng)力和應(yīng)滿足以下關(guān)系式：粘性土：

10、 （4-6） （4-7）無粘性土： （4-8） （4-9）當(dāng)墻背豎直光滑、填土面水平、擋土墻偏離土體位移時(shí)，墻背任一深度z處豎向應(yīng)力為大主應(yīng)力，為小主應(yīng)力，故可得朗金主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為： 粘性土： （5-4）無粘性土： （5-5）式中 沿深度方向的主動(dòng)土壓力分布強(qiáng)度（KPa）； 主動(dòng)土壓力系數(shù)，； 填土的粘聚力（KPa）。由式可知，無粘性土的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高的壓力分布為三角形（圖5-b），如取縱向單位墻長計(jì)算，則主動(dòng)土壓力為： 且通過三角形形心，即作用在離墻底處。粘性土的土壓力強(qiáng)度由兩部分組成。一部分是由土的自重引起的土壓力；另一部分是由粘聚力引起的土壓力，但這部分側(cè)壓為負(fù)值。這

11、兩部分土壓力疊加的結(jié)果如圖5-3所示，圖中ade部分為負(fù)側(cè)壓力。由于墻面光滑，土對(duì)墻面產(chǎn)生的拉力將使土脫離墻體，故在計(jì)算土壓力時(shí)，該部分應(yīng)略去不計(jì)。因此粘性土的土壓力實(shí)際上僅是abc部分。點(diǎn)離填土面的深度稱為臨界深度。在填土面無荷載的條件下，可令式深處按式計(jì)算的為零，即: 故臨界深度： （5-7）若取單位墻長計(jì)算，則主動(dòng)土壓力為： （5-8）主動(dòng)土壓力通過三角形壓力分布圖abc的形心，即作用在離墻底處。（有陰線的三角形）形心處。方向垂直于墻背（圖5-3）。 （5-8）式中 被動(dòng)土壓力強(qiáng)度(kPa)，為被動(dòng)土壓力沿墻高的應(yīng)力分布； 被動(dòng)土壓力系數(shù)。被動(dòng)土壓力合力為土壓力強(qiáng)度分布圖面積，其計(jì)算式：

12、無黏性土： （5-9）黏性土： （5-10）合力作用點(diǎn)位置分別在土壓力強(qiáng)度分布圖有陰影線的三角形及梯形面積形心處。力向垂直于墻背(圖5-4)。圖5-4 朗肯被動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布圖 習(xí)題：5-2 某擋土墻符合朗肯土壓力條件，H=10m，C=18Kpa，=15°，=10KN/m3，求靜止土壓力E0、主動(dòng)土壓力Ea和被動(dòng)主動(dòng)土壓力Ep大小及作用方向。第四節(jié) 庫倫土壓力理論 庫倫土壓力理論(Coulomb，1773)是根據(jù)墻后滑動(dòng)楔體的靜力平衡條件建立的，并作了如下假定； (1)擋土墻是剛性的，墻后填土為無黏性土（c = 0）； (2)滑動(dòng)楔體為剛體；(3)楔體沿著墻背及一個(gè)通過墻踵的平面滑動(dòng)

13、。庫侖土壓力理論適用于砂土或碎石填料（）的擋土墻計(jì)算，其可考慮墻背傾斜、填土面傾斜（角）以及墻面與填土之間的摩擦（角）等各種因素的影響。分析時(shí)，一般沿墻縱長方向取1m墻長考慮。一、主動(dòng)土壓力計(jì)算如圖5-6，設(shè)擋土墻高為h，墻后填土為無黏性土(c = 0)，填土表面與水平面的夾角為；墻背材料與填土的摩擦角為；以土楔體ABC為脫離體(圖5-6a)，其重力為G，AB面上有正壓力及向上的摩擦力所引起的合力(在法線以下)；AC面上有正壓力及向上的摩擦力所引起的合力R(在法線以下)。土楔體ABC在重力G、破裂面上反力R、墻背反力E三個(gè)力的作用下處于靜力平衡狀態(tài)(圖5-6b)。由力三角形正弦定律： （5-1

14、1）圖5-6 庫侖主動(dòng)土壓力計(jì)算圖(a)滑動(dòng)楔體；(b)力三角形；(c)合力作用點(diǎn)；(d)壓強(qiáng)分布 （5-13）式(5-12)可寫成 （5-14）式中 庫倫主動(dòng)土壓力系數(shù)，按式(5-13)確定； 墻背與水平面的夾角（°）； 墻后填土面的傾角（°）； 填土對(duì)擋土墻的摩擦角，可查表5-2確定； 主動(dòng)土壓力增大系數(shù)，土坡高度小于5m取1.0；58m取1.1；高度大于8m取1.2。 二、被動(dòng)土壓力計(jì)算 如圖5-7墻背AB在外力作用下向后移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，迫使土體體積收縮。當(dāng)達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，出現(xiàn)滑裂面BC，此時(shí)土楔體ABC向上滑動(dòng)。土楔體在自重G、反力R和的作用下平衡，R和的方向都分別

15、在AC和AB法線的上方。按上述求主動(dòng)土壓力同樣的原理可求得被動(dòng)土壓力的庫倫公式為：圖5-7 庫侖被動(dòng)土壓力計(jì)算圖(a)滑動(dòng)楔體；(b)力三角形；(c)合力作用點(diǎn)；(d)壓強(qiáng)分布（5-16）令 （5-17）則式(5-16)變?yōu)椋?（5-18）式中 庫倫被動(dòng)土壓力系數(shù)，其余符號(hào)意義同前。如墻背垂直，光滑，填土面水平，式（5-16）變?yōu)椋?（5-19）可見上述條件下庫倫的被動(dòng)土壓力公式也與朗肯公式相同。被動(dòng)土壓力強(qiáng)度可按下式計(jì)算： （5-20）三、粘性土庫侖土壓力計(jì)算前面已經(jīng)提到，庫侖土壓力理論假設(shè)墻后填土是理想的散體，即填土只有內(nèi)摩擦角而無粘聚力，因此理論上只適用于無粘性填土。但實(shí)際工程中常不得不

16、采用粘性土，為考慮粘性土的粘聚力對(duì)土壓力數(shù)值的影響，以往常采用“等值內(nèi)摩擦角”，再按照前述公式計(jì)算：根據(jù)抗剪強(qiáng)度相等原理，求出土的“等值內(nèi)摩擦角”，即：=tan+C=tandd=tan-1（tan+C/）=2/3rh第五節(jié) 特殊情況的土壓力計(jì)算 一、填土表面有均布荷載我們先假設(shè)填土為無黏性土(c0)，而土的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度，即是由垂直的壓應(yīng)力與的乘積組成，當(dāng)填土表面有豎向均布荷載q時(shí)，填土中深度z處的垂直向應(yīng)力增加為，故其主動(dòng)土壓力強(qiáng)度： （5-21）由圖5-9所示，土壓力強(qiáng)度圖形成梯形，合力作用點(diǎn)在梯形形心。 圖5-9 填土面有均布荷載的土壓力計(jì)算 圖5-10 成層填土的土壓力計(jì)算 二、墻后填

17、土分層仍以無黏性土為研究對(duì)象，當(dāng)墻后填土為不同種類的水平土層組成時(shí)，求出深度z處的垂直向應(yīng)力，再乘以即可(圖5-10)。由上計(jì)算可見，計(jì)算分層填土中某點(diǎn)土的土壓力強(qiáng)度時(shí)，只須將該點(diǎn)土的有效自重應(yīng)力乘上相應(yīng)點(diǎn)土質(zhì)的土壓力系數(shù)（或），并同時(shí)計(jì)入相應(yīng)點(diǎn)的粘聚力的影響。注意到這種計(jì)算模式在兩層土層交界處雖有效自重應(yīng)力相等，但由于相應(yīng)的土質(zhì)指標(biāo)不同，因此應(yīng)分別計(jì)算，從而使土壓力強(qiáng)度曲線出現(xiàn)突變點(diǎn)。圖5-11 填土中有地下水的土壓力計(jì)算三、墻后填土有地下水墻后填土常會(huì)部分或全部處于地下水位以下，由于滲水或排水不暢也會(huì)導(dǎo)致墻后填土含水量增加。工程上一般可以忽略水對(duì)砂土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的影響，但對(duì)粘性土，隨著含水

18、量的增加，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)明顯降低，從而墻背土壓力增大。因此，擋土墻應(yīng)具有良好的排水措施，對(duì)于重要工程，計(jì)算時(shí)還應(yīng)考慮適當(dāng)降低抗剪強(qiáng)度指標(biāo)和。此外，地下水位以下土的重度取浮重度，但應(yīng)計(jì)入地下水對(duì)擋土墻產(chǎn)生的靜水壓力（圖5-15）。因此，作用在墻背上的總側(cè)壓力為土壓力和水壓力之和。將上述三種情況推廣到黏性土中結(jié)論同樣成立，只需將代入計(jì)算過程既可。圖5-12 例題5-3附圖 圖5-13 例題5-4附圖圖5-14 例題5-5附圖 第六節(jié) 擋土墻設(shè)計(jì)擋土墻的設(shè)計(jì)包括墻型選擇、穩(wěn)定性驗(yàn)算、地基承載力驗(yàn)算、墻身材料強(qiáng)度驗(yàn)算以及一些設(shè)計(jì)中的構(gòu)造要求和措施等。常用的擋土墻結(jié)構(gòu)型式有重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿及錨

19、定板式和加筋土擋墻等。一般根據(jù)工程需要、土質(zhì)情況、材料供應(yīng)、施工技術(shù)以及造價(jià)等因素合理地選擇一、擋土墻的類型 擋土墻是防止土體坍塌的構(gòu)造物。主要有如下類型： (一)重力式擋土墻一般由塊石或混凝土材料砌筑、墻身截面較大。根據(jù)墻背傾斜方向可分為仰斜、直立和俯斜三種。墻高一般小于8 m，當(dāng)h=812m時(shí)，宜用衡重式。重力式擋土墻依靠墻身自重抵抗土壓力引起的傾覆彎矩。其結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，能就地取材，在建筑工程中應(yīng)用最廣。（圖5-15a）。 (二)懸臂式擋土墻 一般用鋼筋混凝土建造，它由直立壁、墻趾懸臂和墻踵懸臂組成。一般由鋼筋混凝土建造，墻的穩(wěn)定主要依靠墻踵懸壁以上土重維持。墻體內(nèi)設(shè)置鋼筋承受拉應(yīng)力

20、，故墻身截面較小。其適用于墻高大于5 m、地基土質(zhì)差、當(dāng)?shù)厝鄙偈系惹闆r。多用于市政工程及貯料庫房。墻體穩(wěn)定主要由墻踵懸臂上的土重維護(hù)，墻體內(nèi)部拉應(yīng)力由鋼筋承受。由于鋼筋混凝土的受力特性被充分利用，故此類擋土墻的墻身截面尺小，在市政工程中常用（圖5-15b）。 (三)扶臂式擋土墻 當(dāng)墻高大于10 m時(shí)，擋土墻立壁撓度較大。為了增強(qiáng)立壁的抗彎性能，常沿墻縱向每隔一定距離（0.30.6h）設(shè)置一道扶壁，故稱為扶壁式擋土墻。扶壁間填土可增加抗滑和抗傾覆能力，一般用于重要的大型土建工程。扶壁式擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)，可按圖初選截面尺寸，然后可將墻身及墻踵作為三邊固定的板，用有限元和有限差分計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算

21、。使設(shè)計(jì)最為經(jīng)濟(jì)合理。擋土墻穩(wěn)定性由扶臂間填土維持(圖5-15c)。 (四)錨定板與錨桿式擋土墻 錨定板擋土墻由預(yù)制的鋼筋混凝土立柱、墻面、鋼拉桿和埋在填土中的錨定板在現(xiàn)場(chǎng)拼裝而成。這種結(jié)構(gòu)依靠填土與結(jié)構(gòu)的相互作用力而維持其自身穩(wěn)定。與重力式擋土墻相比，其結(jié)構(gòu)輕、柔性大、工程量少、造價(jià)低、施工方便，特別適用于地基承載力不大的地區(qū)。設(shè)計(jì)時(shí)，為了維持錨定板擋土結(jié)構(gòu)內(nèi)力平衡，必須保證錨定板的抗拔力大于墻面上的土壓力；為了保證錨定板擋土結(jié)構(gòu)周邊的整體穩(wěn)定，必須滿足土的摩擦阻力大于由土自重和超載引起的土壓力。錨桿式擋土墻是利用嵌入堅(jiān)實(shí)巖層的灌漿錨桿作拉桿的一種擋土墻。錨桿式擋土墻則是由伸入巖層的錨桿承受

22、土壓力的擋土結(jié)構(gòu)(圖5-15d)。這兩種結(jié)構(gòu)有時(shí)聯(lián)合使用。 (五)其他類型擋土墻混合式擋土墻,構(gòu)架式擋土墻,板樁擋土墻,土工合成材料擋土墻,土釘,內(nèi)撐擋土墻等。板樁墻是深基坑開挖的一種臨時(shí)性支護(hù)結(jié)構(gòu)，由統(tǒng)長的鋼板樁或預(yù)制鋼筋混凝土板樁組成。也可在板樁上加設(shè)支撐，以改善其受力性能(圖5-15e)。(a) (b) (c ) (d) (e)圖5-15 擋土墻主要類型圖(a)重力式擋土墻；(b)懸臂式擋土墻；(c)扶臂式擋土墻； (d)錨桿、錨定板式擋土墻；(e)板樁墻二、重力式擋土墻的計(jì)算與構(gòu)造()重力式擋土墻的計(jì)算設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)，一般是先根據(jù)荷載大小、地基工程地質(zhì)條件、填土的性質(zhì)、建筑材料等條件憑經(jīng)

23、驗(yàn)初步擬定截面尺寸，然后逐項(xiàng)進(jìn)行驗(yàn)算。若不滿足，則修改截面尺寸或采取其他措施。擋土墻的驗(yàn)算一般有如下內(nèi)容：1.穩(wěn)定性驗(yàn)算包括抗傾覆和抗滑移驗(yàn)算兩大內(nèi)容。必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行地基的深層穩(wěn)定性驗(yàn)算（可采用圓弧滑動(dòng)面法)。2.地基承截力驗(yàn)算（max+min）/2fmax1.2f3.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算方法參見相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。(二)擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算1擋土墻抗滑移驗(yàn)算如圖5-16將土壓力及墻重力G各分解成平行及垂直于基底的兩個(gè)分力 。分力使墻沿基底平面滑移，及產(chǎn)生磨擦力抵抗滑移，抗滑移穩(wěn)定性應(yīng)按下式計(jì)算： （5-22） 式中 G擋土墻每延米自重(KN)； 擋土墻基底的傾角(°)； 土對(duì)擋土墻基底的摩擦系

24、數(shù)。由試驗(yàn)確定，也可按表5-3選用； 擋土墻墻背的傾角(°)； 土對(duì)擋土墻墻背的摩擦角(°)。土對(duì)擋土墻基底的摩擦系數(shù) 表5-3注：1.對(duì)易風(fēng)化的軟質(zhì)巖和塑性指數(shù)大于22的黏性土，基底摩擦系數(shù)應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定；2.對(duì)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。 圖5-16 擋土墻抗滑移 圖5-17 擋土墻抗傾覆 穩(wěn)定驗(yàn)算示意 穩(wěn)定驗(yàn)算示意2擋土墻的抗傾覆驗(yàn)算如圖5-17，在土壓力作用下墻將繞墻趾O點(diǎn)向外轉(zhuǎn)動(dòng)而失穩(wěn)。將分解成水平及垂直兩個(gè)分力。水平分力使墻發(fā)生傾覆；垂直分力及墻重力G抵抗傾覆?？箖A覆穩(wěn)定性應(yīng)按下式驗(yàn)算： （5-23） 式中 G擋土墻每延米自重(KN)；

25、 擋土墻基底的傾角(°)；擋土墻墻背的傾角(°)；z土壓力作用點(diǎn)離墻踵的高度(m)；擋土墻重心離墻踵的水平距離(m)； b基底的水平投影寬度(m)。(三)重力式擋土墻的構(gòu)造 (1)重力式擋土墻根據(jù)墻背的傾角不同可分為仰斜式、垂方式、俯斜式。仰斜式承受的土壓力最小，作護(hù)坡時(shí)仰斜式最為合理；如在填方地段則宜采用俯斜式或垂直式（見圖5-18）。(2)砌石擋土墻頂寬不宜小于0.4m，混凝土墻不宜小于0.2m?；讓捈s為墻高的1/21/3。(3)為增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性，可將基底做成逆坡。對(duì)于土質(zhì)地基，基底逆坡坡度不宜大于1：10；對(duì)于巖質(zhì)地基，基底逆坡坡度不宜大于1：5(見圖5-1

26、8)。(4)擋土墻必須有良好的排水設(shè)施，以免墻后填土因積水而造成地基松軟，從而導(dǎo)致承載力不足。若填土凍脹，則會(huì)使擋土墻開裂或倒塌。故常沿墻長設(shè)置間距為23m，直徑不小于100mm的泄水孔。墻后做好濾水層和必要的排水盲溝，在墻頂?shù)孛驿佋O(shè)防水層。當(dāng)墻后有山坡時(shí)，還應(yīng)在坡下設(shè)置截水溝(圖5-19)。擋土墻應(yīng)每隔1020m設(shè)置伸縮縫。圖5-18 重力式擋土墻類型(a)仰斜式；(b)垂直式；(c)俯斜式圖5-19 擋土墻排水設(shè)施 故墻體穩(wěn)定性驗(yàn)算合格。 第七節(jié) 土坡穩(wěn)定分析 土坡是具有傾斜坡面的土體，包括天然的山坡和由于平整場(chǎng)地和開挖基坑而成的人工斜坡。長期自然地質(zhì)作用形成的土坡，如：山坡、江河湖海的岸

27、坡。人工挖方和填土形成的土坡稱為人工土坡，如：開挖基坑、渠道、填筑路堤等所形成的土坡。在工程中采用多大坡度的人工邊坡才符合經(jīng)濟(jì)及安全的要求？如何進(jìn)行土坡穩(wěn)定性分析？這些是本節(jié)要著重討論的問題。一、影響邊坡穩(wěn)定的因素邊坡的滑動(dòng)一般系指邊坡在一定的范圍內(nèi)整體地沿某一個(gè)滑動(dòng)面向下和向外滑動(dòng)而喪失其穩(wěn)定性。影響邊坡穩(wěn)定的因素一般有以下幾方面：（1）邊坡作用力發(fā)生變化。如在坡頂堆放材料或建造建筑物使坡頂受荷，或因打樁、車輛行駛、爆破、地震等引起振動(dòng)而改變?cè)瓉淼钠胶鉅顟B(tài)；（2）土體抗剪強(qiáng)度降低。如土體中含水量或孔隙水壓力增加；（3）靜水壓力的作用。如雨水或地面水流入邊坡中的豎向縫隙，對(duì)邊坡產(chǎn)生側(cè)壓力，并使

28、土的抗剪強(qiáng)度降低，從而促進(jìn)邊坡的滑動(dòng)。因此粘性土邊坡發(fā)生裂縫常是邊坡穩(wěn)定性的不利因素，也是滑坡的預(yù)兆之一。此外，還有動(dòng)水力作用。在開挖邊坡時(shí)，若地下水豐富，地下水會(huì)向低處滲流，對(duì)邊坡土體產(chǎn)生動(dòng)水力。動(dòng)水力對(duì)土體穩(wěn)定不利，嚴(yán)重的會(huì)引起流砂現(xiàn)象。流砂：土中松散的細(xì)顆粒被地下水飽和后在滲透力作用下產(chǎn)生懸浮流動(dòng)的現(xiàn)象，流土多發(fā)生在顆粒級(jí)配均勻，而可顆粒較小粉細(xì)砂等土中，有時(shí)粉土也發(fā)生。管涌：在滲透力作用下，全細(xì)小顆粒被沖走，巖土的孔隙逐漸增大，形成一種能穿越地基土的細(xì)管狀滲流通道，掏空土體，產(chǎn)生失穩(wěn)變形破壞。二、邊坡的設(shè)計(jì)要求邊坡設(shè)計(jì)的前提是首先要對(duì)場(chǎng)地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)查與評(píng)價(jià)。對(duì)有潛在

29、威脅或直接危害的整體不穩(wěn)定的山坡地帶，一般不宜選作建筑場(chǎng)地，因特殊原因需要而無法避開時(shí)，應(yīng)采取可靠的防治措施。在山坡整體穩(wěn)定情況下，邊坡的開挖應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）邊坡的坡度允許值，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，參照同類土（巖）體的穩(wěn)定坡度值確定。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好，土（巖）質(zhì)比較均勻時(shí)，可按表確定。在特殊情況下，例如：要求開挖的邊坡高度大于表5-4的規(guī)定時(shí)；地下水比較豐富或具有軟弱結(jié)構(gòu)面的傾斜地層；開挖邊坡的坡面方向與巖層的走向平行，易造成順層滑坡現(xiàn)象等，都是導(dǎo)致邊坡不穩(wěn)定的較為明顯的不利因素。此時(shí)，開挖邊坡的穩(wěn)定坡度值應(yīng)通過調(diào)查研究和力學(xué)分析方法綜合確定。（2）為了確保邊坡的穩(wěn)定性，在施工過程中要有相應(yīng)的保

30、護(hù)措施以及恰當(dāng)?shù)氖┕し椒ê褪┕ろ樞颉＠?，?duì)于土質(zhì)邊坡或易于軟化巖石邊坡，在開挖時(shí)要妥善的保護(hù)坡腳和坡面；要作好排水溝，把危及邊坡穩(wěn)定的積水及時(shí)排除；施工時(shí)要從上而下一次開挖，挖、填方應(yīng)力求平衡；開挖的土石方應(yīng)分散堆放，在特殊情況下，必須在坡頂或坡腰堆土?xí)r，要進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析。三、簡單土坡的穩(wěn)定性分析土坡穩(wěn)定性分析與土壓力計(jì)算一樣，都是土力學(xué)中的穩(wěn)定性問題，也是工程中非常重要和實(shí)際的問題。這里主要介紹簡單土坡的穩(wěn)定性分析方法。所謂簡單土坡，系指土坡的坡度不變，頂面和底面水平，且土質(zhì)均勻，沒有地下水，如圖所示。對(duì)于稍為復(fù)雜的土坡則可由此引申分析。簡單土坡名稱 無粘性土坡穩(wěn)定性分析一、無黏性土坡的

31、穩(wěn)定性分析由于無粘性土顆粒間無粘聚力存在，因此，只要位于坡面上的各土粒能保持穩(wěn)定狀態(tài)不致下滑，則該土坡就是穩(wěn)定的。如圖5-21所示的無黏性土坡，坡角，土的內(nèi)摩擦角，取坡面的任一單元重力，可知：坡面的滑動(dòng)力 （5-24）坡面的法向分力 （5-25）由N引起的摩擦力 （5-26）穩(wěn)定安全系數(shù) （5-27）從上式可知，當(dāng)時(shí)，K=1，土處于極限平衡狀態(tài)。無黏性土的穩(wěn)定性只取決于坡角，只要，土坡即穩(wěn)定。工程中一般取K=1.11.5，以保證土坡有足夠得安全儲(chǔ)備。當(dāng)坡面受水的滲流力作用時(shí)，無粘性土坡穩(wěn)定性系數(shù)與干坡相比，約降低1/2多。在滲流力作用下，只有當(dāng)坡角/2時(shí)，才能穩(wěn)定，因此，工程中應(yīng)盡可能消除滲透

32、水流影響。處于水下土坡，其穩(wěn)定坡角為無粘性土的水下內(nèi)摩擦角。二、黏性土坡的穩(wěn)定性分析粘性土坡的滑動(dòng)和當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)條件有關(guān)，其實(shí)際滑動(dòng)面位置總是發(fā)生在受力情況最不利或者土性最薄弱地方。均質(zhì)土土坡失去穩(wěn)定時(shí)，沿著曲面滑動(dòng)。通?；瑒?dòng)曲面接近圓弧面，在理論分析時(shí)粘性土坡穩(wěn)定性分析的常用方法有：瑞典圓弧法、穩(wěn)定系數(shù)法（如泰勒Taylor,1937）以及條分法等。其中條分法計(jì)算比較簡單合理，在工程中應(yīng)用較廣；而泰勒穩(wěn)定數(shù)法使用方便，常用于坡高在10m以內(nèi)的邊坡設(shè)計(jì)。因此下面主要介紹條分法和泰勒穩(wěn)定數(shù)法的計(jì)算方法。1整體園弧滑動(dòng)法土坡穩(wěn)定性分析： 簡單均質(zhì)土土坡，其滑動(dòng)時(shí)滑動(dòng)面空間形狀為一曲面，近似圓周面，剖面為一圓弧，簡稱滑弧，分析滑弧體平衡條件：穩(wěn)定系數(shù)K=抗滑力矩