擋土墻設計與邊坡穩(wěn)定

第五章土壓力與邊坡穩(wěn)定§5.1概述§5.2朗肯土壓力理論§5.3庫侖土壓力理論§5.4庫倫理論與郎肯理論的比較§5.5擋土墻設計§5.6邊坡穩(wěn)定分析目前一頁\總數(shù)六十頁\編于點一、概述擋土結構是一種常見的巖土工程建筑物，它是為了防止邊坡的坍塌失穩(wěn)，保護邊坡的穩(wěn)定，人工完成的構筑物，用于公路，鐵路，水壩建設，水土保持，山體滑坡等領域?！?.4擋土墻設計目前二頁\總數(shù)六十頁\編于點路堤擋土墻新建公路目前三頁\總數(shù)六十頁\編于點邊坡?lián)跬翂δ壳八捻揬總數(shù)六十頁\編于點地下室側墻目前五頁\總數(shù)六十頁\編于點橋臺擋土墻目前六頁\總數(shù)六十頁\編于點基坑支護擋土墻目前七頁\總數(shù)六十頁\編于點駁岸擋土墻目前八頁\總數(shù)六十頁\編于點互嵌式景觀擋土墻目前九頁\總數(shù)六十頁\編于點自嵌式景觀擋土墻目前十頁\總數(shù)六十頁\編于點目前十一頁\總數(shù)六十頁\編于點綠化加筋擋土墻目前十二頁\總數(shù)六十頁\編于點錨索樁板墻處治目前十三頁\總數(shù)六十頁\編于點巖石邊坡噴射植生混凝土防護目前十四頁\總數(shù)六十頁\編于點噴錨支護掛網(wǎng)目前十五頁\總數(shù)六十頁\編于點上海路抗滑樁工程目前十六頁\總數(shù)六十頁\編于點擋土墻的設計步驟1.選擇擋土墻類型，初步擬定墻身斷面尺寸2.墻身材料強度驗算3.地基穩(wěn)定性驗算4.擋土墻抗傾覆、抗滑移驗算5.變形驗算§6.4擋土墻設計目前十七頁\總數(shù)六十頁\編于點§6.4擋土墻設計二、擋土墻類型1.重力式擋土墻塊石、磚或素混凝土砌筑而成，靠自身重力維持穩(wěn)定，墻體抗拉、抗剪強度都較低。墻身截面尺寸大，一般用于墻高H＜8米的低擋土墻。墻頂墻基墻趾墻面墻背E1仰斜E2直立E3俯斜E1＜E2＜E3目前十八頁\總數(shù)六十頁\編于點重力式擋墻目前十九頁\總數(shù)六十頁\編于點2.懸臂式擋土墻鋼筋混凝土建造，立臂、墻趾懸臂和墻踵懸臂三塊懸臂板組成，靠墻踵懸臂上的土重維持穩(wěn)定，墻體內拉應力由鋼筋承擔，墻身截面尺寸小，充分利用材料特性，市政工程中常用，適用于墻高H＞5米。墻趾墻踵立壁鋼筋目前二十頁\總數(shù)六十頁\編于點3.扶壁式擋土墻針對懸臂式擋土墻立臂受力后彎矩和撓度過大缺點，增設扶壁，扶壁間距（0.3～0.6）h，墻體穩(wěn)定靠扶壁間填土重維持，適用于墻高H＞10米。墻趾墻踵扶壁目前二十一頁\總數(shù)六十頁\編于點4.錨定板式與錨桿式擋土墻預制鋼筋混凝土面板、立柱、鋼拉桿和埋在土中錨定板組成，穩(wěn)定由拉桿和錨定板來維持墻板錨定板基巖錨桿目前二十二頁\總數(shù)六十頁\編于點目前二十三頁\總數(shù)六十頁\編于點預制鋼筋混凝土面板、土工合成材料制成拉筋承受土體中拉力是一種新型的擋土結構。這種結構具有結構輕、柔性大、節(jié)約材料、工程造價低、抗震性能好、適用于承載力較低的地基等特點，因此目前在鐵路、公路建設等方面應用很多。拉筋面板5.加筋土擋土結構目前二十四頁\總數(shù)六十頁\編于點加筋土擋土墻綠化目前二十五頁\總數(shù)六十頁\編于點土工格柵加筋建成5～6.5m高的加筋擋土墻目前二十六頁\總數(shù)六十頁\編于點采用樁基礎，打入地基一定深度，形成板樁墻，用做擋土結構，基坑工程中應用較廣支護樁6.樁撐擋土結構目前二十七頁\總數(shù)六十頁\編于點三、擋土墻驗算1.穩(wěn)定性驗算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定2.地基承載力驗算3.墻身強度驗算4.變形驗算目前二十八頁\總數(shù)六十頁\編于點zfEaEazEaxGaa0d抗傾覆穩(wěn)定條件：擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點向外傾覆Ox0xfbz1.穩(wěn)定性驗算：抗傾覆穩(wěn)定驗算目前二十九頁\總數(shù)六十頁\編于點zfEaEazEaxGaa0d抗傾覆穩(wěn)定條件：擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點向外傾覆Ox0xfbz不滿足時應采取的措施：擴大墻斷面尺寸，增加墻身重量墻趾伸長修改墻背形狀在擋土墻垂直墻背上做卸荷臺1.穩(wěn)定性驗算：抗傾覆穩(wěn)定驗算目前三十頁\總數(shù)六十頁\編于點抗滑穩(wěn)定條件：EaEanEatdGGnGtaa0O擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎底面發(fā)生滑動m為基底摩擦系數(shù)，根據(jù)土的類別查表4-3得到1.穩(wěn)定性驗算：抗滑穩(wěn)定驗算目前三十一頁\總數(shù)六十頁\編于點抗滑穩(wěn)定條件：EaEanEatdGGnGtaa0O擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎底面發(fā)生滑動不滿足時應采取的措施：擴大墻斷面尺寸，增加墻身重量擋土墻底面作砂、石墊層擋土墻底作逆坡在墻趾處加阻滑短樁或在墻踵后加拖板1.穩(wěn)定性驗算：抗滑穩(wěn)定驗算目前三十二頁\總數(shù)六十頁\編于點2.地基承載力驗算目前三十三頁\總數(shù)六十頁\編于點3.墻身強度驗算目前三十四頁\總數(shù)六十頁\編于點目前三十五頁\總數(shù)六十頁\編于點四、重力式擋土墻的體型與構造1.墻背傾斜形式重力式擋土墻按墻背傾斜方向分為仰斜、直立和俯斜三種形式，三種形式應根據(jù)使用要求、地形和施工情況綜合確定E1仰斜E2直立E3俯斜E1＜E2＜E3目前三十六頁\總數(shù)六十頁\編于點2.擋土墻截面尺寸砌石擋土墻頂寬不小于0.5m，混凝土墻可縮小為0.20m～0.40m，重力式擋土墻基礎底寬約為墻高的1/2～1/3為了增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性，將基底做成逆坡當墻高較大，基底壓力超過地基承載力時，可加設墻趾臺階逆坡墻趾臺階擋土墻基底埋深一般應不小于0.5m目前三十七頁\總數(shù)六十頁\編于點3.墻后排水措施擋土墻后填土由于雨水入滲，抗剪強度降低，土壓力增大，同時產(chǎn)生水壓力，對擋土墻穩(wěn)定不利，因此擋土墻應設置很好的排水措施，增加其穩(wěn)定性墻后填土宜選擇透水性較強的填料，例如砂土、礫石、碎石等，若采用粘土，應混入一定量的塊石，增大透水性和抗剪強度，墻后填土應分層夯實4.填土質量要求泄水孔粘土夯實濾水層泄水孔粘土夯實粘土夯實截水溝目前三十八頁\總數(shù)六十頁\編于點§5.6邊坡穩(wěn)定分析無粘性土土坡穩(wěn)定分析粘性土土坡穩(wěn)定分析學習要求：

掌握土坡滑動失穩(wěn)的機理，砂土土坡、粘土土坡的整體穩(wěn)定分析方法和了解成層土土坡穩(wěn)定分析條分法。目前三十九頁\總數(shù)六十頁\編于點一、土坡穩(wěn)定概述天然土坡人工土坡由于地質作用而自然形成的土坡

在天然土體中開挖或填筑而成的土坡

山坡、江河湖海岸坡基坑、基槽、路基、堤壩坡底坡腳坡角坡頂坡高土坡穩(wěn)定分析問題目前四十頁\總數(shù)六十頁\編于點一、土坡穩(wěn)定概述土坡失穩(wěn)含義：填方或挖方土坡由于坡角過陡、坡頂荷重過大、振動以及地下水自坡面溢出等因素導致土坡滑動、喪失穩(wěn)定土坡失穩(wěn)原因：1、外界力的作用破壞了土體內原來的應力平衡狀態(tài),土坡內剪應力增加2、土的抗剪強度由于受到外界各種因素的影響而降低，促使土坡失穩(wěn)破壞。目前四十一頁\總數(shù)六十頁\編于點1.土坡坡度：土坡坡度有兩種表示方法：一種以高度與水平尺度之比來表示，一種以坡角表示，坡角越小土坡越穩(wěn)定，但不經(jīng)濟；2.土坡高度：H越小，土坡越穩(wěn)定；3.土的性質：其性質越好，土坡越穩(wěn)定；4.氣象條件：晴朗干燥土的強度大，穩(wěn)定性好；5.地下水的滲透：土坡中存在與滑動方向滲透力，不利；6.強烈地震：在地震區(qū)遇強烈地震，會使土的強度降低，且地震力或使土體產(chǎn)生孔隙水壓力，則對土坡穩(wěn)定性不利。影響土坡穩(wěn)定的因素目前四十二頁\總數(shù)六十頁\編于點穩(wěn)定分析方法：采用極限平衡理論，假定滑動面形狀，用庫侖定律，計算穩(wěn)定安全系數(shù)K坡底坡腳坡角坡頂坡高坡面坡肩目前四十三頁\總數(shù)六十頁\編于點基本假設

根據(jù)實際觀測，由均質砂性土構成的土坡，破壞時滑動面大多近似于平面，成層的非均質的砂類土構成的土坡，破壞時的滑動面也往往近于一個平面，因此在分析砂性土的土坡穩(wěn)定時，一般均假定滑動面是平面。二、無粘性土坡穩(wěn)定分析目前四十四頁\總數(shù)六十頁\編于點

簡單土坡是指土坡的坡度不變，頂面和底面都是水平的，且土質均勻，無地下水。二、無粘性土坡穩(wěn)定分析目前四十五頁\總數(shù)六十頁\編于點二、無粘性土坡穩(wěn)定分析TT均質的無粘性土土坡，在干燥或完全浸水條件下，土粒間無粘結力

只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩(wěn)定，則整個坡面就是穩(wěn)定的

單元體穩(wěn)定T>T土坡整體穩(wěn)定NW目前四十六頁\總數(shù)六十頁\編于點WTTN穩(wěn)定條件：T>T砂土的內摩擦角抗滑力與滑動力的比值

穩(wěn)定性系數(shù)，取1.1～1.5目前四十七頁\總數(shù)六十頁\編于點自然休止角（安息角）砂性土坡所形成的最大坡角就是砂土的內摩擦角根據(jù)這一原理，工程上可以通過堆砂錐體法確定砂土內摩擦角目前四十八頁\總數(shù)六十頁\編于點

均質粘性土土坡在失穩(wěn)破壞時，其滑動面常常是一曲面，通常近似于圓柱面，在橫斷面上則呈現(xiàn)圓弧形。實際土坡在滑動時形成的滑動面與坡角b、地基土強度以及土層硬層的位置等有關，一般可形成如下三種形式：

1.坡腳圓（a）；2.坡面圓（b）；3.中點圓（c）三、粘性土土坡穩(wěn)定分析

目前四十九頁\總數(shù)六十頁\編于點三、粘性土土坡穩(wěn)定分析

1、瑞典圓弧滑動法2、條分法3、泰勒穩(wěn)定因素法目前五十頁\總數(shù)六十頁\編于點三、粘性土土坡穩(wěn)定分析

1、瑞典圓弧滑動法NfWROBd假定滑動面為圓柱面，截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的受力情況：

滑動面上的最大抗滑力矩與滑動力矩之比,取1.1～1.5CA目前五十一頁\總數(shù)六十頁\編于點Ks是任意假定某個滑動面的抗滑安全系數(shù)，實際要求的是與最危險滑動面相對應的最小安全系數(shù)

假定若干滑動面

最小安全系數(shù)

NfWROBdCA目前五十二頁\總數(shù)六十頁\編于點2、條分法abcdiβiOCRABH對于外形復雜、

>0的粘性土土坡，土體分層情況時，要確定滑動土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強度的分布不同，一般采用條分法分析

各土條對滑弧圓心的抗滑力矩和滑動力矩滑動土體分為若干垂直土條土坡穩(wěn)定安全系數(shù)目前五十三頁\總數(shù)六十頁\編于點2、條分法abcdiβiOCRABH1.假定問題為平面問題2.假定危險滑動面（即剪切面）為圓弧面3.假定抗剪強度全部得到發(fā)揮4.不考慮各分條之間的作用力目前五十四頁\總數(shù)六十頁\編于點條分法分析步驟abcdiβiOCRABH1.按比例繪出土坡剖面

2.任選一圓心O，確定滑動面，將滑動面以上土體分成幾個等寬或不等寬土條

3.每個土條的受力分析

cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi靜力平衡假設兩組合力(Pi，Xi)＝(Pi＋1，Xi＋1)目前五十五頁\總數(shù)六十頁\編于點條分法分析步驟4.滑動面的總滑動力矩

5.滑動面的總抗滑力矩

6.確定安全系數(shù)

abcdiβiOCRABHcdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTi條分法是一種試算法，應選取不同圓心位置和不同半徑進行計算，求最小的安全系數(shù)目前五十六頁\總數(shù)六十頁\編于點3、泰勒穩(wěn)定因素法土坡的穩(wěn)定性相關因素：抗剪強度指標c和、重度、土坡的尺寸坡角

和坡高H泰勒（Taylor,D.W，1937）用