第五章土壓力與土坡穩(wěn)定性

第五章土壓力與土坡穩(wěn)定5.1概述5.2靜止土壓力計(jì)算5.3朗肯土壓力理論5.4庫(kù)侖土壓力理論5.5擋土墻設(shè)計(jì)5.6土坡的穩(wěn)定性分析5.1

概述擋土結(jié)構(gòu)物(擋土墻)

用來(lái)支撐天然或人工斜坡不致坍塌以保持土體穩(wěn)定性，或使部分側(cè)向荷載傳遞分散到填土上的一種結(jié)構(gòu)物。擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力

由于土體自重、土上荷載或結(jié)構(gòu)物的側(cè)向擠壓作用，擋土結(jié)構(gòu)物所承受的來(lái)自墻后填土的側(cè)向壓力。1、剛性擋土墻本身變形極小，只能發(fā)生整體位移重力式懸臂式扶壁式

錨拉式（錨碇式）一、擋土墻剛性擋土墻的位移及土壓力分布垮塌的重力式擋墻垮塌的護(hù)坡?lián)鯄κХ€(wěn)的立交橋加筋土擋土墻懸臂式擋土墻重力式擋土墻加筋式擋土墻2、柔性擋土墻本身會(huì)發(fā)生變形，墻上土壓力分布形式復(fù)雜錨桿板樁板樁變形板樁上土壓力實(shí)測(cè)計(jì)算臨時(shí)支撐系統(tǒng)的位移及土壓力分布3、臨時(shí)支撐土壓力分布受施工過(guò)程和變位條件的影響剛性擋土墻土壓力計(jì)算比較簡(jiǎn)單，其它類型的土壓力計(jì)算大都以剛性墻為依據(jù)本章要討論的中心問(wèn)題

剛性擋土墻上的土壓力性質(zhì)及土壓力計(jì)算，包括土壓力的大小、方向、分布及合力作用點(diǎn)

一、擋土墻擋土結(jié)構(gòu)物及其土壓力支撐天然斜坡E地下室側(cè)墻E填土E填土堤岸擋土墻拱橋橋臺(tái)E靜止土壓力被動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力土壓力二、土壓力的類型作用在擋土墻上的土壓力墻體位移與土壓力類型擋土墻所受土壓力的大小并不是一個(gè)常數(shù)，而是隨位移量的變化而變化。E橋面拱橋橋臺(tái)二、土壓力的類型1、靜止土壓力：墻本身不發(fā)生變形和任何位移（移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)），土處于彈性平衡狀態(tài)。堅(jiān)硬地基上，斷面較大E02、主動(dòng)土壓力：墻離開(kāi)填土向前發(fā)生位移至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)。一般擋土墻Ea3、被動(dòng)土壓力：墻向填土方向發(fā)生位移至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)。橋臺(tái)Ep三、影響土壓力的因素1、填土性質(zhì)：包括填土重度、含水量、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力的大小及填土表面的形狀（水平、向上傾斜、向下傾斜）等。2、擋土墻形狀、墻背光滑程度、結(jié)構(gòu)形式。3、擋土墻的位移方向和位移量。5.2

靜止土壓力計(jì)算靜止土壓力墻體不發(fā)生任何位移=0相當(dāng)于天然地基土的應(yīng)力狀態(tài)（側(cè)限狀態(tài)）嵌巖的擋土墻地下室對(duì)于側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)，理論上：K0=μ/(1-μ)

svsvshσ0=shzK0:靜止土壓力系數(shù)

對(duì)于砂土、正常固結(jié)粘土由于土的μ

很難確定，K0常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算靜止土壓力計(jì)算HzE0總靜止土壓力5.3

朗肯土壓力理論一、朗肯土壓力理論的假定和條件

1.擋土墻背面豎直2.墻背光滑3.墻后填土面水平朗肯土壓力理論是英國(guó)學(xué)者朗肯1857年根據(jù)均質(zhì)的半無(wú)限土體的應(yīng)力狀態(tài)和土處于平衡狀態(tài)的應(yīng)力條件提出的。朗肯極限平衡應(yīng)力狀態(tài)

自重應(yīng)力作用下，半無(wú)限土體內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力從彈性平衡狀態(tài)發(fā)展為極限平衡狀態(tài)的情況。3fv=zK0v主動(dòng)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)s1s345+f/21fv=zK0v被動(dòng)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)s1s3s3s145-f/2無(wú)粘性土土體的極限平衡狀態(tài)粘性土二、朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為粘性土豎向應(yīng)力為大主應(yīng)力水平向應(yīng)力為小主應(yīng)力粘性土的極限平衡條件于是：主動(dòng)土壓力強(qiáng)度σa=3fv=zK0v朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度－朗肯主動(dòng)土壓力系數(shù)負(fù)號(hào)45+f/2z0－z0z>z0

z<z0

HEa總主動(dòng)土壓力－z0朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為粘性土朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為無(wú)粘性土（砂土）s145+f/2豎向應(yīng)力為大主應(yīng)力水平向應(yīng)力為小主應(yīng)力無(wú)粘性土的極限平衡條件z于是：主動(dòng)土壓力強(qiáng)度σa=3fv=zK0v

σa=s3朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為無(wú)粘性土（砂土）s145+f/2

σa=s3z主動(dòng)土壓力強(qiáng)度－朗肯主動(dòng)土壓力系數(shù)總主動(dòng)土壓力三、朗肯被動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為粘性土豎向應(yīng)力為小主應(yīng)力水平向應(yīng)力為大主應(yīng)力粘性土的極限平衡條件于是：被動(dòng)土壓力強(qiáng)度σp=1fv=zK0v朗肯被動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度－朗肯被動(dòng)土壓力系數(shù)正號(hào)EpH總被動(dòng)土壓力朗肯被動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為無(wú)粘性土（砂土）豎向應(yīng)力為小主應(yīng)力水平向應(yīng)力為大主應(yīng)力無(wú)粘性土的極限平衡條件于是：被動(dòng)土壓力強(qiáng)度σp=1fv=zK0v45-f/2

σp=s1s3z朗肯被動(dòng)土壓力計(jì)算－填土為無(wú)粘性土（砂土）45-f/2

σp=s1s3z被動(dòng)土壓力強(qiáng)度－朗肯被動(dòng)土壓力系數(shù)總被動(dòng)土壓力四、幾種常見(jiàn)情況下的主動(dòng)土壓力計(jì)算1填土上有荷載pa=3fv=z+qK0vs145+f/2z

σa=s3q朗肯土壓力理論三、幾種常見(jiàn)情況下的主動(dòng)土壓力計(jì)算1填土上有荷載s145+f/2zpa=s3q令z=z0，σa=0，可得臨界深度計(jì)算公式若荷載q較大，則z0會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，此時(shí)說(shuō)明在墻頂處存在土壓力，其值z(mì)0

=0求得。2、成層填土情況g1

f1c1g2

f2c2H1H2f2

<

f1f2

>

f1c1=c2=0時(shí)g2

f2

H1H2g1

f1

f1

=

f2

時(shí)g2

>

g1g2

<

g1g1

=

g2

時(shí)2.成層填土情況（以無(wú)粘性土為例）1，12，23，3σa1上σa1下σa2上σa3上σa2下σa3下?lián)跬翂笥袔讓硬煌惖耐翆?，先求豎向自重應(yīng)力，然后乘以該土層的主動(dòng)土壓力系數(shù)，得到相應(yīng)的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度h1h2h3說(shuō)明：合力大小為分布圖形的面積，作用點(diǎn)位于分布圖形的形心處H1H23填土中有水水下部分用浮容重土壓力土壓力水壓力靜水情況水壓力5.4

庫(kù)侖土壓力理論

墻背傾斜、粗糙、填土傾斜時(shí)？庫(kù)侖土壓力理論庫(kù)侖C.A.Coulomb(1736-1806)

由上一節(jié)可知，朗肯土壓力理論必須假定：墻背光滑、垂直、墻后填土表面水平。如果墻背不光滑、不垂直、填土表面不水平，怎么辦？庫(kù)侖（C.A.Coulomb）研究了墻背傾斜、墻背與填土之間有摩擦角、墻后填土表面也傾斜、任意填土類型等條件下土壓力分布特征后，于1773年提出了庫(kù)侖土壓力理論！即墻后土體處于極限平衡狀態(tài)并形成一滑動(dòng)楔體時(shí)的土壓力計(jì)算方法。5.4

庫(kù)侖土壓力理論（1）擋土墻后土體為均勻各向同性無(wú)粘性土（c=0);（2）擋土墻后產(chǎn)生主動(dòng)或被動(dòng)土壓力時(shí)墻后土體形成滑動(dòng)土楔，其滑裂面為通過(guò)墻踵的平面；（3）滑動(dòng)土楔可視為剛體。庫(kù)侖土壓力理論根據(jù)滑動(dòng)土楔處于極限平衡狀態(tài)時(shí)的靜力平衡條件來(lái)求解主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力。一、庫(kù)侖土壓力理論的基本假設(shè)二、庫(kù)侖主動(dòng)土壓力計(jì)算擋土墻墻背與垂線的夾角為α土體表面與水平線夾角為β墻背與土體的摩擦角為δ

由庫(kù)侖土壓力計(jì)算假定知：當(dāng)墻背向離開(kāi)土體方向移動(dòng)一定值時(shí)，墻后填土處于主動(dòng)極限平衡狀態(tài)，滑裂面為AB和BC，形成滑動(dòng)的剛性的土楔體ABC。此時(shí)，作用在土楔體上的力有：W/G－土楔體的自重R－滑裂面BC上反力E－墻背對(duì)土楔反力E和R都在法線之下還有阻止土楔體下滑，在AB、BC面上產(chǎn)生的摩阻力，二、庫(kù)侖主動(dòng)土壓力計(jì)算取滑動(dòng)土楔ABC為隔離體分析，W(G)通過(guò)三角形ABC的形心，方向垂直向下;E與AB面的法線成δ角(δ是墻背與土體間的摩擦角)，E與水平面夾角為α+δ；R與BC面的法線成φ角(φ為土的內(nèi)摩擦角)BC面與豎直面成θ角，所以R與豎直面夾角為90°-θ-φ。二、庫(kù)侖主動(dòng)土壓力計(jì)算根據(jù)力的平衡原理可知：W(G)、E、R三個(gè)力應(yīng)交于一點(diǎn)，而且組成閉合的力三角形。在力三角形中：二、庫(kù)侖主動(dòng)土壓力計(jì)算由正弦定理：將力三角形中的數(shù)值代入：得到：在土楔體三角形ABC（底為BC，高為h）中將W代入E式中，有：隨著土楔體滑動(dòng)面（BC）坡角θ角度的變化，G、R、E也隨之發(fā)生變化，其中E的最大值Emax即為庫(kù)侖主動(dòng)土壓力值Ea。庫(kù)侖主動(dòng)土壓力計(jì)算公式為：三、庫(kù)侖被動(dòng)土壓力計(jì)算此時(shí)，作用在土楔體上的力有：土楔體的自重W/G滑裂面BC上反力R墻背對(duì)土楔反力E

E和R都在法線之上。

還有阻止土楔體下滑，在AB、BC面上產(chǎn)生的摩阻力按與求主動(dòng)土壓力相同的方法可求得庫(kù)侖被動(dòng)土壓力計(jì)算公式為：三、庫(kù)侖被動(dòng)土壓力計(jì)算5.5

擋土墻設(shè)計(jì)5.5.1概述5.5.2擋土墻的構(gòu)造與布置5.5.3擋土墻土壓力計(jì)算5.5.4擋土墻設(shè)計(jì)總則5.5.6重力式擋土墻設(shè)計(jì)5.5.1

概述1.擋土墻的含義用來(lái)支擋天然邊坡或人工填土邊坡以保持土體穩(wěn)定的建筑物。為防止土體滑塌而修筑的，主要承受側(cè)向土壓力的墻式建筑物。2.擋土墻的作用1）防止路基邊坡或基底滑動(dòng)；2）收縮坡腳，減少占地面積，保護(hù)重要建筑物；3）防止水流沖刷和浸蝕，防止壓縮河床等作用；4）支擋滑坍，縮短涵洞長(zhǎng)度，保護(hù)橋臺(tái)及連接路堤等作用。一、擋土墻(RetainingWall)的用途應(yīng)用：支撐路堤、路塹、隧道洞口、橋梁兩端及河岸等。3.

擋土墻的使用場(chǎng)合1)路塹擋墻

用于陡峭山坡的路塹底部，降低邊坡高度、減少開(kāi)挖或者邊坡防止地質(zhì)不良地段的滑坡。2)路堤擋墻

收縮坡腳，減少填方量；防止邊坡或基底(對(duì)于陡坡路堤)滑動(dòng)，保證沿河路堤不受水流沖刷。3)路肩擋墻

用于支擋陡坡路堤下滑；抬高公路路基高程；收縮坡腳，減少占地，減少填方量。4)山坡?lián)鯄τ糜谥跎狡赂采w層或滑坡下滑。用作支承橋梁上部建筑及保證橋頭填土穩(wěn)定。5)橋頭擋墻二、擋土墻的類型按擋土墻位置分:路塹擋墻，路堤擋墻，路肩擋墻和山坡?lián)鯄Φ?。按擋土墻的墻體材料分:石砌擋墻，混凝土擋墻，鋼筋混凝土擋墻，磚砌擋墻，木質(zhì)擋墻和鋼板墻等。按擋土墻的結(jié)構(gòu)形式分:重力式，半重力式，衡重式，懸臂式，扶壁式，錨桿式，拱式，錨定板式，板樁式和垛式等。重力式擋土墻(Gravityretainingwall)1.依靠墻身自重承受土側(cè)壓力2.一般用漿砌片石砌筑，在缺乏石料地區(qū)或墻身較高時(shí)也用混凝土灌注3.形式簡(jiǎn)單、取材容易、施工簡(jiǎn)便，但對(duì)地基的承載能力要求較高懸臂式擋土墻(Cantileverretainingwall)1.采用鋼筋混凝土材料、由立臂、墻趾板、墻踵板三部分組成，墻的斷面尺寸較小2.墻高時(shí)立臂下部的彎矩較大，需設(shè)置較多鋼筋3.宜在石料缺乏、地基承載力較低的填方地段位用4.墻高不宜大于7m扶壁式擋土墻(Counterfortretainingwall)1.當(dāng)懸臂式擋墻的立臂較高時(shí)，沿墻長(zhǎng)方向每隔一定距離加一道扶壁把墻面板和墻踵板連接起來(lái)，以減小立臂下部的彎矩2.扶壁式擋墻宜在石料缺乏、地基承載力較低的地段使用，墻高不宜大于10m。錨定板擋土墻(Anchoredbulkheadretainingwall)

錨定板擋土墻是由鋼筋混凝土墻面板和錨桿及錨定板共同組成，靠固定在穩(wěn)定區(qū)的錨定板提供的抗拔力來(lái)維持墻體的穩(wěn)定。加筋土擋土墻(Reinforcedearthretainingwall)1.由墻板、拉筋和填料共同組成的擋土結(jié)構(gòu)，由拉筋和填土間的摩阻力來(lái)抵抗側(cè)向土壓力；2.加筋土擋土墻適用于石料缺乏地區(qū)，由于其為柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)地基承載力的要求不高，能適應(yīng)地基輕微的變形，一般對(duì)墻高沒(méi)有限制。5.5.2擋土墻的構(gòu)造與布置一、擋土墻的構(gòu)造擋土墻的組成示意圖（一）墻身

1.墻背石砌擋土墻斷面形式圖a)仰斜；b)垂直；c)俯斜；d)凸形折線式；e)衡重式2.

墻面考慮墻趾處地面的橫坡度。3.

墻頂石砌擋土墻墻頂?shù)淖钚挾?，漿砌的不小于50cm，干砌的不小于60cm。為保證交通安全，在地形險(xiǎn)峻地段，或過(guò)高過(guò)長(zhǎng)的路肩墻的墻頂應(yīng)設(shè)置護(hù)欄。4.護(hù)欄墻頂墻面墻背傾角α護(hù)欄（二）基礎(chǔ)1.

基礎(chǔ)形式的選擇擋土墻通常采用淺基礎(chǔ)，只有在特殊情況下，才使用樁基。絕大多數(shù)擋土墻的基礎(chǔ)直接設(shè)置在天然地基上。當(dāng)?shù)鼗浫酰瑝ι磔^高時(shí)，為減少基底壓應(yīng)力，增加穩(wěn)定性，墻趾可做成臺(tái)階，以拓寬基底。地基為較弱土層時(shí)，可用砂礫、碎石、礦渣或石灰土等質(zhì)量較好的材料換填，以提高地基承載力。a）擴(kuò)大基礎(chǔ)；b)鋼筋混凝土底板；c)臺(tái)階形基礎(chǔ)；d)拱形基礎(chǔ)（縱斷面）2.

基礎(chǔ)埋置深度的確定考慮沖刷線及凍結(jié)深度。（三）排水設(shè)施1.

排水設(shè)施的作用2.

排水設(shè)施包括地面排水和墻身排水兩部分泄水孔（四）沉降縫與伸縮縫為防止因地基不均勻沉陷而引起墻身開(kāi)裂，應(yīng)根據(jù)地基地質(zhì)條件及墻高墻身斷面的變化情況，設(shè)置沉降縫；為了減少圬工砌體因硬化收縮和溫度變化作用而產(chǎn)生的裂縫，須設(shè)置伸縮縫。沉降縫與伸縮縫二、擋土墻的布置（一）擋土墻的橫向布置主要是在路基橫斷面圖上進(jìn)行擋土墻位置的選定，確定出是路塹墻、路肩墻、路堤墻或浸水擋墻，并確定斷面形式及初步尺寸。確定擋土墻的起訖點(diǎn)和墻長(zhǎng)，選擇擋土墻與路基或其他結(jié)構(gòu)物的銜接方式。按地基及地形情況進(jìn)行分段，確定伸縮縫與沉降縫的位置。布置各段擋土墻的基礎(chǔ)。布置泄水孔的位置，包括數(shù)量、間隔和尺寸等。（二）擋土墻的縱向布置5.5.3擋土墻土壓力計(jì)算一、作用在擋土墻上的力系主要力系：擋土墻自重及位于墻上的衡載；墻后土體的主動(dòng)土壓力（包括超載）；基底的支撐力與摩阻力；墻前土體的被動(dòng)土壓力；浸水墻的常水位靜水壓力及浮力。附加力：季節(jié)性或規(guī)律性作用于墻的各種力，如波浪沖擊、洪水。特殊力：偶然出現(xiàn)的力，如地震力、水面物撞擊力等。作用在擋土墻上的力系在一般地區(qū)，擋土墻設(shè)計(jì)僅考慮主要力系，在浸水地區(qū)還應(yīng)考慮附加力，而在地震區(qū)應(yīng)考慮地震對(duì)擋土墻的影響。各種力的取舍，應(yīng)根據(jù)擋土墻所處的具體工作條件，按最不利的組合作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。二、一般條件下庫(kù)侖(Coulomb)主動(dòng)土壓力計(jì)算主動(dòng)土壓力(Activeearthstress)被動(dòng)土壓力(Passiveearthstress)靜止土壓力(Staticearthstress)三種不同性質(zhì)的土壓力路基擋土墻的土壓力考慮：路基擋土墻一般都有可能有向外的位移或傾覆，因此，在設(shè)計(jì)中按墻背土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)考慮，且取一定的安全系數(shù)以保證墻背土體的穩(wěn)定。墻趾前土體的被動(dòng)土壓力一般不計(jì)。庫(kù)倫理論的基本假定：(1)

假設(shè)墻背填料為均質(zhì)的散粒體，粒間僅有摩阻力而無(wú)粘結(jié)力存在。擋土墻和土楔是無(wú)壓縮或拉伸變形的剛體。(3)當(dāng)墻后土體開(kāi)始破裂時(shí)，土體處于極限平衡狀態(tài)，破裂棱體在其自重G、墻背反力E和破裂面上反力R的作用下維持靜力平衡。(4)

通過(guò)墻踵假擬若干個(gè)破裂面；而其中使主動(dòng)土壓力值達(dá)到最大的那個(gè)破裂面，即為最大危險(xiǎn)的破裂面。(2)

當(dāng)墻身向外移動(dòng)或繞墻趾外傾時(shí)，墻背填料內(nèi)會(huì)出現(xiàn)一通過(guò)墻踵的破裂面。將具有和對(duì)數(shù)螺旋線相似的實(shí)際破裂面以一平面代替。(5)

假定土壓應(yīng)力沿墻高呈直線分布，土壓力作用在墻高的下三分點(diǎn)處（土楔上無(wú)荷載作用時(shí)），與墻背的法線夾角為δ。1.破裂面交于內(nèi)邊坡由正弦定理：將破裂棱體自重G轉(zhuǎn)換為擋土墻高H的函數(shù)，得:式中：γ—墻后填土的重度（kN/m3）

φ—填土的內(nèi)摩擦角(°)δ—墻背與填土間的摩擦角(°)β—墻后填土表面的傾斜角(°)，

α—墻背傾斜角(°)，俯斜墻背α為正，仰斜墻背α為負(fù)；

H—擋土墻高度(m)最大主動(dòng)土壓力——最危險(xiǎn)破裂面的確定當(dāng)參數(shù)ψ、、δ、α、β固定時(shí)，Ea隨破裂面的位置而變化，即Ea是破裂角θ的函數(shù)。取dEa/dθ=0，得到最大土壓力公式和最危險(xiǎn)破裂角如下：P＝cosαsinβcos(ψ-)-sincosψcos(α-β)Q=cos(α-β)cos(ψ+)-cos(ψ-)cos(α+δ)R＝cossinψcos(α-β)-sinαcos(ψ-)cosβ

土壓力通式：Ea=γ(A0tgθ-B0)cos(θ+φ)/sin(θ+ψ)2.破裂角交于路基面a)交于荷載內(nèi)側(cè)；b)交于荷載中部；c)交于荷載外側(cè)。1)破裂面交于荷載中部

2)破裂面交于荷載外側(cè)

3)破裂面交于荷載內(nèi)側(cè)

3.破裂面交于外邊坡

當(dāng)擋土墻出現(xiàn)以下任何一種狀態(tài)，即認(rèn)為超過(guò)了承載力極限狀態(tài)：1)整個(gè)擋土墻或擋土墻的一部分作為剛體失去平衡；2)擋土墻構(gòu)件或連接部件因材料強(qiáng)度超過(guò)而破壞，或因過(guò)度塑性變形而不適于繼續(xù)承載；3)擋土墻結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系或局部失去平衡。一、擋土墻的設(shè)計(jì)原則1.承載力極限狀態(tài)5.5.4擋土墻設(shè)計(jì)總則

擋土墻出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)為超過(guò)了正常使用極限狀態(tài)：1)影響正常使用或外觀變形；2)影響正常使用或耐久性的局部破壞（包括裂縫）；3）影響正常使用的其它特定狀態(tài)。2.正常使用極限狀態(tài)5.5.5重力式擋土墻設(shè)計(jì)一、擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算1.

抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算

為保證擋土墻抗滑穩(wěn)定性，應(yīng)驗(yàn)算在土壓力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力，用抗滑穩(wěn)定系數(shù)Kc表示。若將豎直方向的力和水平方向的力Ex分別按傾斜基地的法線方向和切線方向分解，則傾斜基地法向力和切向力為：式中：—基底傾角，即基底與水平面的夾角。擋土墻在設(shè)置傾斜基地后的抗滑穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)為：

增加抗滑穩(wěn)定性的方法土質(zhì)地基，不陡1:5；巖石地基，不陡于1:3凸榫的高度按照抗滑穩(wěn)定性要求設(shè)計(jì)，高寬比滿足圬工剛性角的要求傾斜基底凸榫基底2.

抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算檢查墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動(dòng)傾覆的抵抗能力。式中：

ZG—墻身、基礎(chǔ)及其上的土重合力重心到墻趾的水平距離，m；

Zy—土壓力垂直分力作用點(diǎn)到墻趾的水平距離，m；

Zx—土壓力水平分力作用點(diǎn)到墻趾的水平距離，m；改善擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性措施①改變墻身胸坡或背坡。當(dāng)橫向斷面凈空不受限制，地面較平緩，可放緩胸坡是墻體重心后移，增大抗傾力臂。也可以改變豎直墻背為仰斜墻背。②改變墻身斷面類型。當(dāng)橫向坡度較陡，凈空受限制時(shí)，可采用衡重臺(tái)，或卸荷板等減少土壓力，增大穩(wěn)定力矩③展寬墻趾。展寬已有擴(kuò)大基礎(chǔ)，直接增大穩(wěn)定力矩，這是常用的方法。增加抗傾覆穩(wěn)定性的方法

1.

展寬墻趾

2.

改變墻面及墻背坡度

3.

改變墻身斷面類型

二、基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算為了保證擋土墻基底應(yīng)力不超過(guò)地基承載力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算；同時(shí)，為了避免擋土墻不均勻沉陷，控制作用于擋土墻基底的合力偏心距。1.基礎(chǔ)地面的壓應(yīng)力(1)軸心荷載作用時(shí)式中：P—基底平均壓應(yīng)力，kPa；

A—基礎(chǔ)底面每延米的面積，即基礎(chǔ)寬度，B1.0(m2)

N1—每延米作用于基底的總豎向力設(shè)計(jì)值，kN；(2)偏心荷載作用時(shí)作用于基底的合力偏心距e為：式中：Zn—作用于基底的合力的法向分

力N對(duì)O點(diǎn)的力臂(m)式中：pmax,pmin——基底邊緣最大、最小壓應(yīng)力設(shè)計(jì)值，kN；

B——基礎(chǔ)寬度，m。①當(dāng)時(shí)

②當(dāng)時(shí)基底的一側(cè)將出現(xiàn)拉應(yīng)力，考慮到一般情況下地基與基礎(chǔ)間不能承受拉力，故不計(jì)拉力而按應(yīng)力重分布計(jì)算基底最大壓應(yīng)力。式中：

2.基底合力偏心距地基條件合力偏心矩非巖石地基較差的巖石地基堅(jiān)密的巖石地基軟土、松砂、一般粘土緊密細(xì)紗、粘土中密碎、礫石，中砂基底合力偏心距

為了保證墻身具有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇1～2個(gè)控制斷面進(jìn)行驗(yàn)算，如墻身底部、二分之一墻高處、上下墻(凸形及衡重式墻)交界處。三、墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算驗(yàn)算斷面的選擇墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算包括法向應(yīng)力和剪應(yīng)力驗(yàn)算。1.法向應(yīng)力及偏心距e驗(yàn)算驗(yàn)算I-I截面的強(qiáng)度，獲取I-I截面以上的土壓力，墻身自重和截面寬度，具體計(jì)算方法與普通擋土墻驗(yàn)算方法一致?？紤]主要組合時(shí)，截面偏心距ei≤0.3Bi，以保證墻型的合理性?？紤]主要組合時(shí)，應(yīng)使最大壓應(yīng)力和最大拉應(yīng)力不超過(guò)圬工的容許應(yīng)力。2.剪應(yīng)力驗(yàn)算重力式擋土墻只驗(yàn)算水平剪應(yīng)力。對(duì)I-I剪切面上的水平剪力等于I-I截面以上墻身所受水平土壓力式中：[τ]—圬工的容許剪應(yīng)力(kPa)[例]如圖中所示，路肩式擋土墻墻身為M7.5漿砌片石圬工，墻與地基土之間的摩擦系數(shù)為f=0.4，地基為粘性土質(zhì)，容許承載力，墻身圬工容重，墻后填土，墻背摩擦角，墻高H=5m，在土壓力作用下，試確定該墻尺寸。墻身截面抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算：

[解]如右圖所示，墻重G為：所以不能滿足抗滑要求，需重新擬定擋土墻尺寸。取墻頂寬為2m，胸坡坡度為1:0.3,墻背坡度為1:0.25，墻高不變，如下圖所示。(1)抗滑穩(wěn)定檢算：所以滿足要求(2)抗傾覆穩(wěn)定檢算：(3)合力偏心矩檢算：(4)擋土墻墻身H/2截面強(qiáng)度檢算。(a)法向應(yīng)力(b)剪應(yīng)力因此，所擬定的擋土墻尺寸滿足穩(wěn)定要求。一、基本概念1、一些名詞土坡：具有傾斜坡面的土體。天然土坡：自然地質(zhì)作用形成的土坡，如山坡、江河岸坡等人工土坡：由人工開(kāi)挖或填筑形成的土坡，如基坑、渠道、土壩、路堤等。特性：由于坡面傾斜，在自重和外載作用下，土體具有自上而下的滑動(dòng)趨勢(shì)。5.6

土坡的穩(wěn)定性分析土坡失穩(wěn)：部分土體在自然或人為因素影響下，沿某一界面發(fā)生局部向下向外滑動(dòng)的現(xiàn)象。失穩(wěn)表現(xiàn)：實(shí)際工程中，按規(guī)模及性質(zhì)表現(xiàn)為滑坡、塌方、坍塌、溜塌、溜滑等多種形式。后果：交通中斷、河道堵塞、廠礦和城鎮(zhèn)被掩埋、工程建設(shè)受阻等，人類生命財(cái)產(chǎn)受到威脅。一、基本概念2、土坡穩(wěn)定分析發(fā)展歷史及現(xiàn)狀與土壓力及地基承載力同時(shí)發(fā)展朗肯及庫(kù)侖土壓理論被推廣到土坡穩(wěn)定分析和地基承載力計(jì)算，即極限平衡法。特點(diǎn)：只考慮靜力平衡條件和土的莫爾-庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則，通過(guò)分析土體在破壞時(shí)的平衡來(lái)求解。一、基本概念推廣：整體圓弧滑動(dòng)法、穩(wěn)定數(shù)法、瑞典條分法、畢肖普法、簡(jiǎn)布法、傳遞系數(shù)法、Spencer法、Sarma法等?，F(xiàn)在，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，許多嚴(yán)格的應(yīng)力-應(yīng)變分析的數(shù)值方法，已經(jīng)逐漸應(yīng)用到邊坡穩(wěn)定分析中。象有限元法、邊界元法、離散元法、不連續(xù)變形分析法、流形元法等。一、基本概念3、影響土坡穩(wěn)定的因素土坡坡度：兩種表示。①坡比（高平比）1：2；②坡角大小。土坡高度（H）：指坡腳至坡頂之間的鉛直距離。土的性質(zhì)（γ、c、Φ）：抗剪強(qiáng)度指標(biāo)值大的更安全。氣象條件：雨季水的滲透使土的強(qiáng)度降低。地下水滲透（水的滲透力、土壩下游）：滲透力存在則不利水的滲透力、土壩下游。地震：產(chǎn)生附加荷載；使孔隙水壓升高，降低土體抗剪強(qiáng)度。一、基本概念二、圓弧法1、基本原理根據(jù)土坡極限平衡穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算。均質(zhì)土失穩(wěn)，滑動(dòng)面呈曲面。粘性土坡滑動(dòng)曲面接近圓弧，按圓弧計(jì)算。土體繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)力矩、抗滑力矩、穩(wěn)定安全系數(shù)、試算法確定Kmin5.6

土坡的穩(wěn)定性分析