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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,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.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。 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，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,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（10-15m），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。,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,6.2.1 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 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，则整个坡面就是稳定的,单元体稳定,TT,土坡整体稳定,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,稳定条件：TT,砂土的内摩擦角,抗滑力与滑动力的比值,三、无粘性土土坡,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,稳定条件：TT+J,顺坡出流情况:, / sat1/2，坡面有顺坡渗流作用时，无粘性土土坡稳定安全系数将近降低一半,三、无粘性土土坡,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,四、直线(平面)滑动法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,适用于无粘性土坡，沿直线软弱滑动面、层面滑动的岩质边坡，和平面基岩面土坡。注意条件变化！,重庆交通大学 主讲：叶四桥,五、瑞典圆弧滑动法简单圆弧滑动法,假定滑动面为圆柱面，截面为圆弧，利用土体极限平衡条件下的受力情况：,滑动面上的最大抗滑力矩与滑动力矩之比,饱和粘土，不排水剪条件下，u0，fcu,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,粘性土土坡滑动前，坡顶常常出现竖向裂缝,裂缝的出现将使滑弧长度由AC减小到AC，如果裂缝中积水，还要考虑静水压力对土坡稳定的不利影响,Fs是任意假定某个滑动面的抗滑安全系数，实际要求的是与最危险滑动面相对应的最小安全系数,6.2.2 边坡稳定性分析方法,五、瑞典圆弧滑动法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,R,O,对于均质粘性土土坡，其最危险滑动面通过坡脚, =0,O,E, 0,6.2.2 边坡稳定性分析方法,五、瑞典圆弧滑动法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,1.假定坡体和滑面以下土体均为不变形的刚体； 2.滑面上各点的法向应力采用条分法获得； 3.假定各条块的稳定性系数同整体稳定性系数相等； 4.根据滑块刚体极限平衡条件求得稳定性系数。,六、条分法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,土条间法向作用力,土条间切向作用力,安全系数Fs,n,2n-2,n-1,1,六、条分法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,将土坡作为平面问题，对每个土条可分别列两个正交方向的静力平衡方程和一个力矩平衡方程，共3n个方程。,六、条分法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,六、条分法-费伦纽斯,对于外形复杂、 0的粘性土土坡，土体分层情况时，要确定滑动土体的重量及其重心位置比较困难，而且抗剪强度的分布不同，一般采用条分法分析,滑动土体分为若干垂直土条,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,条分法分析步骤I,1.按比例绘出土坡剖面,2.任选一圆心O，确定滑动面，将滑动面以上土体分成几个等宽或不等宽土条,3.每个土条的受力分析,静力平衡,假设两组合力(Pi，Xi) (Pi1，Xi1),六、条分法-费伦纽斯,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,条分法分析步骤,4.滑动面的总滑动力矩,5.滑动面的总抗滑力矩,6.确定安全系数,六、条分-费伦纽斯,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,六、条分法-费伦纽斯法特殊情形,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,六、条分法-费伦纽斯法特殊情形,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,a. 原理与特点,假设滑裂面为圆弧。 考虑条间作用力，但忽略竖向分力。 每条滑裂面上满足极限平衡条件，土条底面和整体稳定性相同。 每条上作用力在y方向（竖直）上静力平衡 总体对圆心O力矩平衡,六、条分法-毕肖普法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,六、条分法-毕肖普法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,Bishop有效应力分析,六、条分法-毕肖普法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,力矩平衡,简化后得：,六、条分法-毕肖普法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,c.毕肖甫法计算步骤,圆心O，半径R,设 Fs=1.0,计算 mqi,YES,Fs最小,END,计算,No,YES,No,六、条分法-毕肖普法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,可适用于非圆弧滑动面 考虑条间作用力，假定土条间法向作用力位于1/3高度处，各条块作用点连线称为推力线。 滑动面上切向力为土的抗剪强度。 需要试算，迭代几次可收敛。,六、条分法-杨布法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,a. 原理与特点,重庆交通大学 主讲：叶四桥,六、条分法-杨布法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,力平衡,力矩平衡,六、条分法-杨布法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,边界条件,稳定性系数的定义 莫尔库仑准则,稳定性 系数,六、条分法-杨布法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,一般需要3、4次试算即可收敛 杨布条分法基本可以满足所有的静力平衡条间，所以是“严格”方法之一，但其推力线的假定必符合条间力的合理性要求（即土条间不产生拉力和剪切破坏）。,六、条分法-杨布法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,六、条分法-不平衡推力传递法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,假定条间力的合力与上一土条底面平行，这样就确定了条间力的作用方向，减少了n-1个未知量，然后根据各分条力的平衡条件，逐条向下推求，直至最后一条土条的作用力为零。,a. 原理与特点,重庆交通大学 主讲：叶四桥,力平衡,莫尔库仑准则,六、条分法-不平衡推力传递法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,不平衡推力传递法计算时，先假设稳定性系数为1，然后从坡顶开始逐条向下推求Pi，直至求出最后一条的推力Pn，Pn必须为零，否则要重新假定稳定性系数，重新计算。 使用不平衡推力法计算时，抗剪强度指标可根据土的性质和当地经验，采用试验和滑坡反算相结合的方法确定。 分条之间不能承受拉力，所以任何土条的推力如果为负，则推力不再向下传递，而对下一土条取推力为零。,六、条分法-不平衡推力传递法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,显式表达式（建筑边坡工程技术规范）,六、条分法-不平衡推力传递法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,剩余下滑力Ei = Ti×K - Ri + i×Ei-1,重庆交通大学 主讲：叶四桥,显式表达式（岩土工程勘察规范）,式中,六、条分法-不平衡推力传递法,6.2.2 边坡稳定性分析方法,重庆交通大学 主讲：叶四桥,1 边坡稳定分析的总应力法和有效应力法,有效应力法：使用有效应力强度指标 c、 总应力法：使用总应力强度指标 cu 或 ccu、cu,指标值过高，有发生滑坡的可能 指标值过低，没有充分发挥土的强度，就工程而言，不经济 如果能准确知道土中孔隙水压力分布，采用有效应力法比较合理。 重要的工程应采用有效强度指标进行核算。,2 计算参数的取值,6.2.2 边坡稳定性分析方法,七、几个问题的讨论,重庆交通大学 主讲：叶四桥,3 安全系数的取值,6.2.2 边坡稳定性分析方法,七、几个问题的讨论,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.2.2 边坡稳定性分析方法,七、几个问题的讨论,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.2.2 边坡稳定性分析方法,七、几个问题的讨论,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3 边坡防护结构,了解边坡防护常用技术 熟悉主要支挡结构的设计方法和施工方法 熟悉挡墙的结构型式 掌握边坡排水工程的设计方法和施工要点,大纲要求,重庆交通大学 主讲：叶四桥,主动,被动,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,1.静止土压力 只发生在挡土墙为刚性，不发生任何位移的情况，实际工程中，作用在深基础侧墙、U形桥台、嵌岩的刚性挡墙、拱桥桥台上土压力，预应力锚固支挡的边坡土压力可近似看作静止土压力。 滑坡防治中抗滑桩前土抗力有时候也处理为静止土压力。,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,若墙后填土为均匀体，则单位面积上静止土压力为,静止土压力合力为,1/3H,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,静止土压力计算的关键是静止侧压力系数的确定。K0可由室内的或现场的静止侧压力试验来测定。 对于砂或正常固结的粘土，可根据有效内摩擦角来确定 砂土可取0.34-0.45，粘土取0.5-0.7。,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,Rankine土压力理论和Coulomb土压力理论是计算主动土压力和被动土压力的两种基本理论。 Rankine理论基本原理 认为墙后填土达到极限平衡状态时，与墙背接触的任一土单元体都处于极限平衡状态，然后根据土单元体处于极限平衡状态时应力所满足的条件来建立土压力的计算公式 Rankine理论基本假定 土体是具有水平表面的半无限体，墙背竖直光滑，采用这样假定的目的是控制墙后单元体在水平和竖直方向的主应力方向。,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,William John Maquorn Rankine (1820 - 1872),6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,A,O,主动状态,被动状态,xmin=ea,x=K0z,z,xmax=ep,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,郎肯主动土压力基本计算公式,朗肯理论的主动土压力系数,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,ea=0,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,有均布荷载时粘性土的主动土压力,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,有荷载,出现拉力区,不出现拉力区,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,郎肯被动土压力基本计算公式,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,地下水水作用的处理 1.当墙后填土中有水时，透水性的土水土分算。 2.粘土根据工程经验、不利原则决定水土分算还是合算。 3.按水土分算时，地下水位以下土重度取浮重度和有效应力强度指标计算土压力，侧压力包括土压力和水压力。 4.按水土合算时，地下水位以下取饱和重度和总应力强度指标计算土压力，不另算水压力。 5.当土中有渗流时，还应计算渗透力的影响。,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,多层土时由于各层填土重度不同，使得填土竖向应力分布在土层交界面上出现转折，土压力分布也可能转折。 由于各层填土强度参数不同，所以土层界面上下土压力系数时，尽管该层面竖向应力相同，土压力分布会发生突变。,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,A,B,D,C,E,库伦土压力理论是从楔体的静力平衡条件得出的。 基本假设： a.滑动破裂面为通过墙踵的平面。 b.挡土墙是刚性的。 c.滑动楔体 处于极限平衡状态。 d.墙后的填土是理想的散粒体(粘聚力c0),6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,正弦定律,计算自重,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,主动土压力是假定一系列破坏面计算出的土压力中的最大值,库仑主动土压力系数，可查表得到。,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,W代入,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,7.4.2 无粘性土被动土压力的计算,当挡土墙向填土方向挤压时，最危险滑动面上的P值一定是最小的，因为此时滑动土体所受阻力最小，最容易被向上推，所以作用在墙背上的被动土压力EP值，应是假定一系列破坏面上计算出的土压力最小值Pmin,库仑被动土压力系数，可查表得到。,重庆交通大学 主讲：叶四桥,朗肯理论的适用范围： 1=0，=0，=0； 2 =0， ； 3 0， (45°- /2)的坦墙； 4L型钢筋混凝土挡土墙； 5填土为粘性土或无粘性土。,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,库伦理论的适用范围（较朗肯理论广）： 1当 0； 2墙背形状复杂，墙后填土与荷载条件复杂时； 3墙背倾角 (45°- /2)的陡墙； 4数解法用于无粘性土，图解法对于粘性土和 无粘性土均可使用。常用来计算主动土压力。,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,一、侧向土压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,静止岩石压力计算公式同土压力， 主动岩石压力按库伦土压力公 式以等效内摩擦角计算； 有外倾软弱面的按外倾软弱面 公式计算； 对于顺层、外倾结构面和均质 岩体需要计算各种情形下的最 不利值控制设计。,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,二、侧向岩石压力,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,三、侧向岩土压力的修正,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力,三、侧向岩土压力的修正,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.2 锚杆(索),一、一般规定,1. 锚杆使用寿命应不小于服务建筑物的正常使用年限。 2.一般使用期限在两年以内的锚杆按临时锚杆设计，两年以上的锚杆应按永久性锚杆进行设计。 3.对于永久性锚杆的锚固段不应设在有机质土、液限大于50或相对密度小于0.3的土层中。 4.当对支护结构变形量容许值要求较高、或岩层边坡施工期稳定性较差、或土层锚固性能较差、或采用了钢绞线和精轧钢时，宜采用预应力锚杆。,重庆交通大学 主讲：叶四桥,杆体强度验算 砂浆与地层锚固长度验算 杆体与砂浆锚固长度 构造要求,6.3.2 锚杆(索),二、设计计算,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.3 锚杆挡墙支护结构,一、一般规定,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.3 锚杆挡墙支护结构,二、设计计算内容,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.5 重力式挡土墙,一般规定,1.常适用于8(10)米以下挡墙。 2.按墙背倾斜情况分为仰斜式、俯斜式、直立式和衡重式。 3.基槽开挖扰动大，不宜于变形要求严格、坡顶有建筑物的边坡。,重庆交通大学 主讲：叶四桥,6.3.5 重力式挡土墙,设计计算内容,1.抗倾覆稳定性计算。 2.抗滑稳定性计算。 3.整体稳定性计算。 4.截面强度计算。 5.地基承载力及软弱下卧层验算。 6.构造设计。,重庆交通大学 叶四桥,预祝顺利通过考试,谢谢大家！,