[理學]土力學-第七章土壓力3+第八章-土坡穩(wěn)定ppt課件

1、擋土墻的根本設計步驟擋土墻的根本設計步驟 一、根本設計資料的搜集；一、根本設計資料的搜集； 二、重力式擋土墻的構造；二、重力式擋土墻的構造； 三、重力式擋土墻的類型；三、重力式擋土墻的類型； 四、墻后填土類型的選擇；四、墻后填土類型的選擇； 五、重力式擋土墻的布置；五、重力式擋土墻的布置； 六、防水排水設計；六、防水排水設計； 七、擋土墻的驗算。七、擋土墻的驗算。 一、根本設計資料的搜集一、根本設計資料的搜集1 1、工程背景資料、工程背景資料2 2、地質勘察資料、地質勘察資料3 3、運用環(huán)境及抗震設防烈度、運用環(huán)境及抗震設防烈度4 4、氣候資料、氣候資料5 5、工程設計參考資料、工程設計參考資

2、料 相關規(guī)范、規(guī)范、設計手冊、參考文獻相關規(guī)范、規(guī)范、設計手冊、參考文獻等。等。二、重力式擋土墻的構造二、重力式擋土墻的構造土壓力土壓力墻墻 后后墻墻 前前墻墻 頂頂墻墻 底底 (基底基底)墻墻 趾趾墻墻 跟跟 (踵踵)墻墻 背背墻墻 面面根底根底 擋土墻的埋深擋土墻的埋深 土質地基不小于土質地基不小于0.5m； 存在凍土層時，埋深在凍土層以下存在凍土層時，埋深在凍土層以下0.25m； 風化巖層，去除風化層并加挖風化巖層，去除風化層并加挖0.150.25m； 斷面尺寸斷面尺寸 滿足墻體的強度與穩(wěn)定性要求；滿足墻體的強度與穩(wěn)定性要求； 塊石擋土墻，墻頂寬度塊石擋土墻，墻頂寬度0.5m, 混凝土擋

3、土墻，墻頂寬度混凝土擋土墻，墻頂寬度可取可取0.20.4m。 沉降縫和伸縮縫沉降縫和伸縮縫 伸縮縫可以兼作沉降縫；伸縮縫可以兼作沉降縫； 每隔每隔1020m設置一道伸縮縫，縫寬約設置一道伸縮縫，縫寬約23cm； 縫內嵌填防水資料。縫內嵌填防水資料。三、重力式擋土墻的類型三、重力式擋土墻的類型仰斜式仰斜式折背式折背式直立式直立式俯斜式俯斜式衡重式衡重式p 根據(jù)工程的實踐情況選擇適宜的擋土墻類型根據(jù)工程的實踐情況選擇適宜的擋土墻類型四、墻后填土類型的選擇四、墻后填土類型的選擇 盡量選擇粗粒土，如砂土、礫石、碎石等。其盡量選擇粗粒土，如砂土、礫石、碎石等。其土壓力小，抗剪強度比較穩(wěn)定，易于排水。土壓

4、力小，抗剪強度比較穩(wěn)定，易于排水。 1. 理想的回填土；卵石，礫石，粗、中砂理想的回填土；卵石，礫石，粗、中砂 2. 可用的回填土；細砂，粉砂，粉質粘土可用的回填土；細砂，粉砂，粉質粘土 3.不能用的回填土。軟粘土，膨脹土和耕植土不能用的回填土。軟粘土，膨脹土和耕植土 五、重力式擋土墻的布置五、重力式擋土墻的布置重力式擋土墻的布置主要指：縱向布置和平面布置重力式擋土墻的布置主要指：縱向布置和平面布置六、防水排水設計六、防水排水設計排水不良會使墻后地下水位提高，一方面添加靜水壓力；排水不良會使墻后地下水位提高，一方面添加靜水壓力；另一方面使土的抗剪強度降低，增大土壓力而呵斥擋土墻另一方面使土的抗

5、剪強度降低，增大土壓力而呵斥擋土墻失穩(wěn)。普通要在墻頂，坡腳設截水溝，墻體上設排水孔，失穩(wěn)。普通要在墻頂，坡腳設截水溝，墻體上設排水孔，間距為間距為23m，外斜，外斜5%，孔的尺寸宜，孔的尺寸宜100mm。墻前設排。墻前設排水溝。水溝。泄水孔泄水孔粘土夯實粘土夯實濾水層濾水層泄水孔泄水孔粘土夯實粘土夯實粘土夯實粘土夯實截水溝截水溝七、重力式擋土墻的驗算七、重力式擋土墻的驗算墻體抗傾覆穩(wěn)定驗算墻體抗傾覆穩(wěn)定驗算墻體抗滑移穩(wěn)定驗算墻體抗滑移穩(wěn)定驗算地基承載力驗算地基承載力驗算墻身強度驗算墻身強度驗算 擋土墻抗傾覆穩(wěn)定驗算擋土墻抗傾覆穩(wěn)定驗算 擋土墻在土壓力作用下能夠繞墻趾擋土墻在土壓力作用下能夠繞墻

6、趾O點向外傾覆。點向外傾覆。zfEaEazEaxGaa0dOx0 xfbz抗傾覆穩(wěn)定條件抗傾覆穩(wěn)定條件61zExEGxKfaxfaz0t.)cos(d da aaazEE)sin(d da aaaxEEa acotffzbx0fbzza atan 擋土墻抗滑移穩(wěn)定驗算擋土墻抗滑移穩(wěn)定驗算 擋土墻在土壓力作用下能夠沿根底底面發(fā)生滑動。擋土墻在土壓力作用下能夠沿根底底面發(fā)生滑動?？够€(wěn)定驗算條件抗滑穩(wěn)定驗算條件31GEEGKtatanns.)( 0nGGa acos)cos(d da aa a0aanEE0tGGa asin)sin(d da aa a0aatEEEaEanEatdGGnGtaa0

7、O為基底摩擦系數(shù)，根據(jù)土的類別查表得到 擋土墻的地基承載力驗算擋土墻的地基承載力驗算 擋土墻的地基承載力驗算與普通偏心受壓根底的驗擋土墻的地基承載力驗算與普通偏心受壓根底的驗算方法一樣，先求出基底壓力分布，再按淺根底同樣的方算方法一樣，先求出基底壓力分布，再按淺根底同樣的方法進展地基承載力驗算。法進展地基承載力驗算。EEaGEnEtmeO法線法線-0Gx0 xfEazEaxzf0pminpmaxpmax3cceb/2b/2bNO 擋土墻墻身強度驗算按砌體構造驗算擋土墻墻身強度驗算按砌體構造驗算 重力式擋土墻通常需驗算薄弱截面的抗壓強度與抗重力式擋土墻通常需驗算薄弱截面的抗壓強度與抗剪強度。如取

8、圖中剪強度。如取圖中I-I截面作為驗算截面：截面作為驗算截面：IEaIOGEazEaxAhrceb/2b/2NO 計算出墻高為計算出墻高為hr的土壓力的土壓力Ea，墻體自重，墻體自重G； 求出由求出由Ea、G構成的合力在構成的合力在I-I截面上的產生的豎向分力截面上的產生的豎向分力N及其作用位置；及其作用位置； 抗壓驗算：抗壓驗算：AfNa 抗剪驗算抗剪驗算A180fQuva).( 本章作業(yè)：本章作業(yè)：7-17-17-2 7-2 7-37-37-117-117-127-127-137-13第八章第八章 土坡穩(wěn)定分析土坡穩(wěn)定分析一、概述二、無粘性土土坡的穩(wěn)定分析三、粘性土土坡的穩(wěn)定分析四、添加坡

9、體穩(wěn)定性的措施主主 要要 內內 容容 坡肩 坡頂坡面坡角坡趾坡高1、土坡、土坡具有傾斜面的土體具有傾斜面的土體一、概述土坡普通分為：天然土坡和人工土坡土坡普通分為：天然土坡和人工土坡1天然土坡天然土坡 江、河、湖、海岸坡江、河、湖、海岸坡一、概述一、概述 山、嶺、丘、崗、天然坡山、嶺、丘、崗、天然坡1天然土坡天然土坡一、概述一、概述 挖方：溝、渠、坑、池挖方：溝、渠、坑、池露露天天礦礦坑坑2人工土坡人工土坡一、概述一、概述填方：堤、壩、路基、堆料填方：堤、壩、路基、堆料小浪底土石壩小浪底土石壩一、概述一、概述2人工土坡人工土坡2、滑坡、滑坡什么是滑坡？什么是滑坡？為什么會滑坡？為什么會滑坡？滑

10、坡滑坡一部分土體在外因作用下，相對于另一一部分土體在外因作用下，相對于另一部分土體滑動。部分土體滑動。一、概述一、概述滑坡是艱苦的自然災禍，滑坡的危害宏大?；率瞧D苦的自然災禍，滑坡的危害宏大?；碌姆绞交碌姆绞胶浅饣碌木売珊浅饣碌木売?l l外力的作用破壞了土體內原來的應力平衡形狀。外力的作用破壞了土體內原來的應力平衡形狀。 開挖、填筑、外荷載、土體內水的滲流、地震力的作用等開挖、填筑、外荷載、土體內水的滲流、地震力的作用等 2 2土的抗剪強度由于遭到外界各種要素的影響而降低，土的抗剪強度由于遭到外界各種要素的影響而降低， 促使土坡失穩(wěn)破壞。促使土坡失穩(wěn)破壞。 氣候條件的變化、雨水的浸

11、入、土的液化或觸變等。氣候條件的變化、雨水的浸入、土的液化或觸變等。影響土坡穩(wěn)定的要素影響土坡穩(wěn)定的要素影響土坡穩(wěn)定有多種要素，包括土坡的邊境條件、土質條件和影響土坡穩(wěn)定有多種要素，包括土坡的邊境條件、土質條件和外界條件。詳細要素分述如下：外界條件。詳細要素分述如下：1、土坡坡度、土坡坡度2、土坡高度、土坡高度 H 越小，土坡越穩(wěn)定；越小，土坡越穩(wěn)定； 3、土的性質、土的性質 其性質越好，土坡越穩(wěn)定；其性質越好，土坡越穩(wěn)定；4、氣候條件、氣候條件 晴朗枯燥土的強度大，穩(wěn)定性好；晴朗枯燥土的強度大，穩(wěn)定性好；5、地下水的浸透、地下水的浸透 土坡中存在與滑動方向浸透力；土坡中存在與滑動方向浸透力；

12、6、劇烈地震、劇烈地震 在地震區(qū)遇劇烈地震，會使土的強度降低，且在地震區(qū)遇劇烈地震，會使土的強度降低，且地震力或使土體產生孔隙水壓力，那么對土坡穩(wěn)定性不利。地震力或使土體產生孔隙水壓力，那么對土坡穩(wěn)定性不利。紫坪鋪水庫2號泄洪洞出口滑坡云南徐村水電站溢洪道土坡滑坡 )(ABCW 1 1根本假設根本假設 均質砂性土構成的土坡，均質砂性土構成的土坡， 破壞時滑動面大多近似于平面破壞時滑動面大多近似于平面二、無粘性土土坡的穩(wěn)定分析二、無粘性土土坡的穩(wěn)定分析B CAaTTWNl 滑動土體滑動土體ABCABC的重力為：的重力為： W W在滑動面在滑動面ACAC上的平均法向分力上的平均法向分力N N及由此

13、產生的抗滑力及由此產生的抗滑力TT為：為： W W在滑動面在滑動面ACAC上產生的平均下滑力上產生的平均下滑力T T為：為： 土坡的滑動穩(wěn)定平安系數(shù)土坡的滑動穩(wěn)定平安系數(shù)K K為：為： 平安系數(shù)平安系數(shù)K K隨傾角隨傾角a a而變化，而與坡高而變化，而與坡高H H無關。當無關。當a=b a=b 時滑動穩(wěn)定時滑動穩(wěn)定平安系數(shù)最小，工程中普通要求平安系數(shù)最小，工程中普通要求K1.1K1.11.51.5。 tancostancosWNTWN sinWT tantansintancos WWTTK5 .11 .1 WdRLMMKADfsr 三、粘性土土坡穩(wěn)定性分析三、粘性土土坡穩(wěn)定性分析 強度參數(shù)：粘

14、聚力C，內摩擦角 破壞方式：危險滑裂面位置在土坡深處，對于均勻土坡，在平面應變條件下，其滑動面可用一圓弧近似。OR目前常用的方法有：瑞典圓弧法、條分法、畢肖普法以及傳送目前常用的方法有：瑞典圓弧法、條分法、畢肖普法以及傳送系數(shù)法等。系數(shù)法等。 對于均質簡單土坡，其圓弧滑動體的穩(wěn)定分析可采用整體穩(wěn)對于均質簡單土坡，其圓弧滑動體的穩(wěn)定分析可采用整體穩(wěn)定分析法進展。所謂簡單土坡是指土坡頂面與底面程度，坡定分析法進展。所謂簡單土坡是指土坡頂面與底面程度，坡面面BCBC為一平面的土坡。為一平面的土坡。 分析左圖所示均質簡單土坡，假設能夠的圓弧滑動面為AD，其圓心為O，滑動圓弧半徑為R。滑動土體ABCD的

15、重力為W，它是促使土坡滑動的滑動力。沿著滑動面AD上分布土的抗剪強度f將構成抗滑力T。將滑動力W及抗滑力f 分別對滑動面圓心O取矩，得滑動力矩Ms及抗滑力矩Mr。A整體圓弧滑動法：整體圓弧滑動法：K.E. Petterson, 1915瑞典條分法瑞典條分法BCoRiiWiWiNiTidiiiWNcos假定條塊間的作用力大小相等，方向現(xiàn)方向相反，相互抵消。根據(jù)徑向力的平衡關系：KlcNTiiiii tan根據(jù)滑弧面上的極限平衡關系：iiiiRWdWsin重力力矩：抗力力矩：KRl cWKRl cNRTiiiiiiiiii )tancos()tan( KRlcWRWiiiiiii )tancos(

16、sin 根據(jù)力矩平衡關系： iiiiiiiWlcWK sin)tancos(0)sin(cos11 iiiiiiEWNa aa aa a瑞典條分法是忽略了條間作用力的一種簡化方法，它只滿足了力矩平衡關系，而不滿足力的平衡關系。傳送系數(shù)法傳送系數(shù)法假定條塊間的作用力的合力作用假定條塊間的作用力的合力作用在條間高度的中點處，方向與該在條間高度的中點處，方向與該土條底面平行。土條底面平行。根據(jù)力的平衡關系：根據(jù)力的平衡關系： 0cossin11 iiiiiiiEWETa aa aa a iiiiiiiluNlcKT tan)(1Ti又可以表達為：又可以表達為： iiiiiiiiiiiiEl uWl cKWE 1tan)cos(1sin a aa aiWBCoiNiT1 iE1 ia aiEia aia a)sin(tan)cos(11iiiiiiKa aa a a aa a NoImage傳送系數(shù)傳送系數(shù)i 1、添加抗力、添加抗力 坡底堆載、設置擋墻、埋設抗滑樁、增設坡底堆載、設置擋墻、埋設抗滑樁、增設 錨桿、固化土體等。錨桿、固化土體等。 2、減小下滑力、減小下滑力 削坡、坡