注册岩土工程师考前培训ppt课件.ppt
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1、重庆交通大学 叶四桥,第6章 土工结构与边坡防护,主讲:叶四桥 博士、副教授 注册岩土工程师,重庆交通大学 叶四桥,1、考试是纸老虎,有考试就是给人过的。 2、佛脚有得抱就抱,临阵磨枪不快也光。 3、现在要吃肉,不要啃骨头。,应 试 培 训,重庆交通大学 主讲:叶四桥,第6章 土工结构与边坡防护,专业知识为主 专业案例知识点明确,侧重基本原理 土工结构部分重点考核岩土的材料特性 边坡防护部分重点考核岩土的环境介质特性,考核特点,重庆交通大学 主讲:叶四桥,第6章 土工结构与边坡防护,公路路基设计规范(JTG D30-2004) 碾压式土石坝设计规范(SL 274-2001) 建筑边坡工程技术规
2、范(GB 50330-2002) 铁路路基支挡结构设计规范(TB 10025-2001),主要规范,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1 土工结构,熟悉路堤、堤坝的设计原则与方法 熟悉土工结构的防护与加固措施 了解土工结构填料的选用及填筑方法 熟悉土工结构施工质量的控制、检测、监测方法 熟悉不同土质、条件下的土工结构设计要求及方法,大纲要求,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.1 路堤的设计原则与主要内容,路基的功能性要求:强度和稳定性。 路基的分类: 按断面型式分填方、挖方、半填半挖。 按岩土特性分一般路基和特殊路基。,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.1 路堤的设计原则与主要内容,特殊路基
3、之一:软土路基:强度和变形问题突出。 置换、固结、加筋、反压护道。,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.1 路堤的设计原则与主要内容,特殊路基之二:黄土路基。 老黄土:干燥强度高,竖向裂隙发育; 新黄土:湿陷性和孔洞发育。 处理:注重排水,消除孔洞,地基处理。 特殊路基之三:膨胀土路基:具有胀缩性。 做好隔、防、排水,控制湿度稳定;降低高度。,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.1 路堤的设计原则与主要内容,特殊路基之四:冻土路基:冻胀与融沉。 季节性冻土破坏性设计,多年冻土保护性设计。 特殊路基之五:盐渍土路基:盐胀与融沉。 做好隔、防、排水,换填及化学处理等。,重庆交通大学 主讲:叶四桥,
4、6.1.1 路堤的设计原则与主要内容,特殊路基之六:其他特殊路基,如岩溶、滑坡、泥石流、崩塌等灾害地段路基; 以及挖填方大于20m的高陡路基,当做特殊路基处理,需要进行整体稳定性计算,20m以下的路基坡形、坡率按土质依据规范取值即可。,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.1 路堤的设计原则与主要内容,性能要求:强度高、水稳性好、压缩性小、易压实。 填料不宜:易风化软岩、重黏土、杂填土、耕植土及所有特殊土。,二、填料要求,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.1 路堤的设计原则与主要内容,压实的作用:提高密实度、强度,降低压缩性 控制指标:土体控制压实度、填石路堤控制孔隙率。,三、路堤的压实,重庆
5、交通大学 主讲:叶四桥,压实度的影响因素:主要有含水量、击实功能、土的种类和级配等。,1.含水量的影响,说明:当击数一定时,只有在某一含水量下才获得最佳的击实效果,6.1.1 路堤的设计原则与主要内容,最佳含水量与最大干密度。,重庆交通大学 主讲:叶四桥,2.击实功能的影响,说明:填料的含水率过高或过低都是不利的。,1.土料的最大干密度和最优含水量不是常数。最大干密度随击数的增加而逐渐增大,最优含水量逐渐减小。,2.当含水量较低时击数的影响较显著。当含水量较高时,含水量与干密度关系曲线趋近于饱和线,这时提高击实功能是无效的,6.1.1 路堤的设计原则与主要内容,重庆交通大学 主讲:叶四桥,3.
6、土类和级配的影响,在无粘性土实际填筑中,通常要不断洒水使其在较高的含水量下压实,说明:土的级配对土的压实性影响很大。级配良好的土,易于压实,因为级配良好的土有足够的细粒去充填较粗粒形成的孔隙,因而能获得较高的干密度。,6.1.1 路堤的设计原则与主要内容,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.1 路堤的设计原则与主要内容,路 基 的 结 构,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.1 路堤的设计原则与主要内容,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.1 路堤的设计原则与主要内容,可设为单坡、折线和台阶形,以稳定为原则。,四、路堤的结构,五、地基表层处理,地表横坡陡于1:2.5时需验算稳定性。 地面压实度
7、除三、四级公路不小85%外,其他均不小于90%。,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.1 路堤的设计原则与主要内容,包括地表、地下排水,截、集、排路基范围及周边环境水体。,六、排水系统,七、防护工程,坡面防护 冲刷防护,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,渗流问题及其控制 冲刷问题及其控制 沉降问题及其控制 稳定问题 其他问题:冰冻破坏,动物破坏,地震破坏。,一、土石坝的工作条件及设计原则,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,渗流问题及其控制 渗流问题 坝体大部分浸泡在水中,降低了有效重度和强度。 渗流对土体作用有动水压力增加了滑
8、坡的可能性。 渗流在土体中流动产生渗透坡降,如果超过允许渗透坡降,可能产生渗透变形。 渗流量过大会影响水库蓄水量,尤其对抽水蓄能水库,一、土石坝的工作条件及设计原则,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,渗流问题及其控制 渗流问题的控制 进行合理的防渗设计; 合理布置排水及反滤设施, 加强防渗体与其它部位的连接, 保证坝体和坝基的渗透稳定性。,一、土石坝的工作条件及设计原则,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,冲刷问题及其控制 土石坝抗冲能力低,雨水、风浪的淘刷作用削弱了坝体的有效部分 土石坝抗冲能力低绝大多数土石坝不允许水流漫顶。
9、 控制: a.要有足够的坝高,应预留沉陷值; b.要设置泄水能力足够大的泄水建筑物; c.在上、下游坝坡应采取有效的防护措施及坝面排水措施。,一、土石坝的工作条件及设计原则,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,沉降问题及其控制 沉降过大会造成坝顶高程不足。 过大的不均匀沉降会引起坝体开裂,导致漏水。 控制:施工中要预留沉降值; 为防止不均匀沉降,要合理设计坝体剖面及细部构造,正确选择坝体土料,施工时土料压实要符合设计标准。,一、土石坝的工作条件及设计原则,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,稳定问题 稳定问题: 坝体为散粒体结构,
10、局部范围剪应力允许剪应力,就会产生坝体滑动或坝体连同地基一起滑动。 稳定问题控制:坝体和坝基必须稳定可靠 合理设计坝坡、合理选择土料; 施工中做好地基处理,土料压实要符合设计标准,一、土石坝的工作条件及设计原则,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,1)正常运用情况: 水库蓄满水形成稳定渗流时验算下游坡的稳定 ; 上游库水位为某一最不利水位时验算上游坡的稳定 ; 上游水位正常降落,上游坝坡产生渗透动水压力(流线方向指向上游)时的上游坡稳定计算。,一、土石坝的工作条件及稳定性计算工况,“两坡及整体”,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容
11、,2)非常运用情况: 库水位骤降(k10-3cm/s,V3m/d),形成反向渗流验算上游坡的稳定 ; 正常蓄水位+地震验算上、下游坡的稳定; 校核洪水位时验算下游坡的稳定 ; 施工期考虑孔隙水压力时验算上、下游坡的稳定 。,一、土石坝的工作条件及稳定性计算工况,“两坡及整体”,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,坝基处理的目的: 控制渗流,减渗流坡降,避免管涌等有害的渗流变形,控制渗流量; 保持坝体和坝基的静力和动力稳定,不产生过大的有害变形;竣工后,坝基和坝体的总沉降量一般不宜大于坝高的1%; 在保证坝安全运行的条件下节省投资。,二、坝基处理,重庆交通大学 主
12、讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,砂砾石坝基处理: 砂卵石坝基处理主要是解决渗流控制问题。主要措施有水平防渗措施、垂直防渗措施和下游排水设施及盖重等; “上铺”:上游铺水平铺盖防渗 “中截”(垂直防渗):各种坝底的垂直防渗 回填粘土截水槽、混凝土防渗墙、灌浆帷幕、高压喷射灌浆 “下排”:即下游反滤排水 排水减压结构、加盖重,二、坝基处理,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,1)砂砾石坝基处理: “上铺”:上游铺水平铺盖防渗,二、坝基处理,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,2)回填粘土截水槽 适合于较薄的地基(1
13、0-15m),工期短,施工质量有保证; 粘土截水墙底宽根据回填土的允许渗透坡降及施工要求确定。,二、坝基处理,“中截”,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,3)混凝土防渗墙 适用于覆盖层80m; 墙的厚度由防渗要求及强度决定,在0.6-1.3m之间,嵌岩0.5-1m; 混凝土防渗墙为刚性体,要处理好它与土质防渗体及基岩的连接。,二、坝基处理,“中截”,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,4)灌浆帷幕 用于透水层很厚时; 以可灌比M作为可灌性的评价标准。M15,可灌注水泥浆;M10,可灌注水泥粘土浆。 底部深入不透水层不小于5m。,
14、二、坝基处理,“中截”,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,5)高压喷射灌浆 用高压水射流,水气同轴喷射,切割掺搅地层,浆液在低压下进入地层,形成充填胶结体; 定喷注浆(只喷不旋转、边提升)壁状加固 摆喷注浆(喷浆、摆动、提升)扇形状加固 6)防渗铺盖 不能截断渗流,但延长渗径,降低渗透坡降,减小渗流量; 一般用粘土或壤土,常与斜墙联合使用,并且与下游反滤排水减压设施一起控制渗流。,二、坝基处理,“中截”,“下排”,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,岩石坝基处理: 小型土石坝的岩基一般可不作专门处理。大中型工程的岩基处理,主要是
15、解决防渗问题,常用的措施是帷幕灌浆。 处理好与基岩结合面 灌浆 软弱带的处理 岩溶的处理,二、坝基处理,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,1)处理好与基岩的结合面 清基整平,水泥砂浆填塞大的缝隙,进行喷浆或涂粘土浆; 沿与基岩接触面处薄的防渗体(薄心墙、薄斜墙等)适当加厚,延长接触渗径; 如风化及裂隙发育的岩层不深,可开挖截水槽切断该层岩石,直达新鲜完整岩石。截水槽用土回填,与土质防渗体相接; 注意开挖面保护,二、坝基处理,重庆交通大学 主讲:叶四桥,基岩表面处理,基岩浅层处理,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,2)灌浆 坝基
16、岩石在较深范围内节理裂隙发育,透水性大,开挖处理不经济,一般采用帷幕灌浆和固结灌浆处理。 帷幕灌浆: 裂隙宽度大于0.15-0.25mm时可水泥灌浆,小于0.15mm时化学灌浆或超细水泥灌浆; 帷幕应深入相对不透水岩层至少5m。 应做好帷幕与土质防渗体连接,可在两者接触面浇厚0.51.2m,沿上下游方向宽24m的混凝土盖板,再在板下灌浆。,重庆交通大学 主讲:叶四桥,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,固结灌浆: 如帷幕两侧防渗体下面基岩比较破碎,裂隙发育,除设灌浆帷幕外,还需对帷幕两侧基岩进行固结灌浆,以提高基岩完整性;孔排距可取3-4m,深度5-10m; 固
17、结灌浆标准可与帷幕灌浆相同,灌后也要进行质量检查,检查孔数量不少于固结灌浆孔数的5; 固结灌浆的灌浆压力0.10.3MPa;有混凝土盖板时灌浆压力0.20.5MPa,最终通过灌浆试验确定。,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,土质坝基处理: 要求沿土基的渗流量及渗透比降不超过允许值,筑坝后不会产生过大沉降变形,不会因土基剪切破坏导致土石坝滑坡。 土基表面清理,挖除树根草皮、表层腐殖土、淤泥、粉细砂、乱石砖瓦等,洞穴、冲沟、凹塘应进行开挖,回填上坝土料并夯实。经表面清理后压实土基表层,并进行刨毛后,才填筑坝体第一层填土。 土基的防渗处理,可用截水槽,混凝土防渗墙或
18、高压喷射灌浆,修建铺盖等。 在土基上的均质土坝,一般要设坝体排水,以降低浸润线。,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,1)均质坝对土料的要求 (1)强度指标、c较大; (2)渗透系数k较小,10-4cm/s; (3)要有一定的塑性:塑性指数Ip=L-P=717; 能适应坝基变形而不会产生裂缝; (4)有机杂质含量(按质量计)5%; (5)土质:绝大多数采用粘性土。,三、筑坝材料的选择,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,2)防渗土料(心墙、斜墙)的要求 (1)渗透系数k较小,10-5cm/s; (2)有较好的塑性以适应坝体及坝基变
19、形,塑性指数Ip大于1012; (3)有机杂质含量2%,水溶盐含量按质量计3%,有良好级配; (4)浸水和失水时体积变化较小; (5)土质:粘粒含量(粒径0.005mm)为15%-30%或塑性指数为1017的中、重壤土以及粘粒含量30%-40%或塑性指数为1720的粘土较合适。,三、筑坝材料的选择,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,3)排水、反滤层、过渡层对土石料的要求 (1)良好的抗水性、抗冻性和抗风化性 (2)具有要求的级配 (3)具有要求的透水性 (4)反滤料和排水体料中粒径小于0.075mm的颗粒含量应不超过5% (5)土质:反滤料应尽量采用天然砂砾筛
20、分,也可用人工砂和碎石。,三、筑坝材料的选择,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容,(1)粘土压实度: 1、2级坝和高坝98-100%,3级及以下96-98%,设计地震烈度8、9度以上取大值。 (2)砂砾石相对密度不小于0.75 、砂不小于0.7。 (3)堆石孔隙率宜为20-28%。,四、坝身的压实,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.2 边坡及其稳定性分析,了解影响边坡稳定性的因素 了解边坡的破坏类型 掌握边坡稳定性分析方法 熟悉边坡安全坡率的确定方法,大纲要求,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.2.1 边坡破坏类型与特征,一、破坏类型,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6
21、.2.1 边坡破坏类型与特征,一、破坏类型,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.2.1 边坡破坏类型与特征,二、边坡稳定性的影响因素 1、边坡的工程地质与水文地质特征 a.坡体材料自身的物理力学性质; b.滑面、潜在破裂面抗剪性能; c.坡体结构及结构面组合特征; d.地下水特征及运移规律。 2 边坡的形状和尺寸 边坡高度、坡度、坡形等。,重庆交通大学 主讲:叶四桥,6.2.1 边坡破坏类型与特征,二、边坡稳定性的影响因素 3、边坡的自然环境因素 a.风化作用、植被; b.气候作用,降雨; c.地表水体的影响; d.地震作用。 4 人为因素 人为挖填、爆破震动、改变水环境、支挡等。,重庆交通大学
22、主讲:叶四桥,6.2.2 边坡稳定性分析方法,一、边坡稳定性分析方法分类 1、工程地质类比法,依据同类岩土条件下的工程类比。 2、查表法,利用各种岩土条件下的稳定坡率作为设计依据。 有高度限制、且地质条件、水文条件简单,P343。 3、基于极限平衡的方法:包括平面、圆弧、折线等方法。 4、赤平极射、实体比例投影法 5、数值方法。 6、非线性分析方法。,重庆交通大学 主讲:叶四桥,二、边坡稳定性分析方法的选择,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲:叶四桥,三、无粘性土土坡,均质的无粘性土土坡,在干燥或完全浸水条件下,土粒间无粘结力,只要位于坡面上的土单元体能够保持稳定,则整个坡面就
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