01抗滑桩工程1.ppt
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1、抗滑桩工程,李德营 中国地质大学工程学院,中国地质灾害每年造成的死亡人数,中国地质灾害每年造成的直接经济损失,我国地质灾害类型和各类型的分布数,我国地质灾害分布滑坡 危害较大的省区有:四川、云南、陕西、宁夏、甘肃、贵州、湖北、辽宁、北京、河北、江西、福建,三峡库区新滩滑坡(1985.06.12),三峡库区千将坪滑坡( 2003.07.13),清江水布垭库区大堰塘滑坡(2007.06.15),主要防治措施的思路分为两方面: (1)提高抗滑力; (2)减小下滑力。 主要的防治措施可分为: (1)改变边坡几何形态; (2)排水 (3)设置支挡结构; (4)斜坡内部加固。,防治措施,韩城电厂滑坡上部减
2、重,边坡排水沟,箭丰滑坡平孔排水,八渡滑坡预应力锚索抗滑桩工程,一 抗滑桩工程概述,一、抗滑桩类型和特点 二、稳定性分析与推力计算,一、抗滑桩类型和特点,(一)抗滑桩概念 (二)抗滑桩类型 (三)抗滑桩特点,抗滑桩是防治滑坡的一种工程建筑物,设于滑坡的适当部位,一般完全埋置地面下,有时也可露出地面,桩的下段均必须埋置在滑动面以下稳定地层的一定深度。,(一)抗滑桩概念,(一)抗滑桩概念,(一)抗滑桩概念,(一)抗滑桩概念,(一)抗滑桩概念,(一)抗滑桩概念,桩身中预埋24根声测管,(一)抗滑桩概念,(一)抗滑桩概念,(一)抗滑桩概念,(一)抗滑桩概念,施工方式,打入桩,钻孔桩,挖孔桩,截面形态,
3、圆形桩,管形桩,矩形桩,材 料,木桩,钢桩,钢混桩,刚 度,刚性桩,弹性桩,结构形式,排式单桩,承台桩,排架桩,尺 寸,常规桩,微型桩,(二)抗滑桩类型,(二)抗滑桩类型,(二)抗滑桩类型,抗滑桩形式及其布置 圆桩矩形桩板桩,(二)抗滑桩类型,1、抗滑能力强,在滑坡推力大、滑动带深的情况下,能够克服抗滑挡土墙难以克服的困难。 2、桩位灵活,可以设在滑坡体中最有利抗滑的部位,可 以单独使用,也能与其它建筑物配合使用。 3、可以沿桩长根据弯矩大小合理地布置钢筋(优于管形桩、打入桩)。 4、施工方便,设备简单。采用混凝土或少量钢筋混凝土护壁,安全、可靠。 5、间隔开挖桩孔,不易恶化滑坡状态,利于整治
4、在活动中的滑坡,利于抢修工程。 6、通过开挖桩孔,能够直接校核地质情况,进而可以检验和修改原来的设计,使之更切合实际,发现问题,易于补救。,(三)抗滑桩特点,抗滑桩设计一般应满足以下要求: (1)抗滑桩提供的阻滑力要使整个滑坡体具有足够的稳定性,即滑坡体的稳定安全系数满足相应规范规定的安全系数或可靠指标,同时保证坡体不从桩顶滑出,不从桩间挤出; (2)抗滑桩桩身要有足够的强度和稳定性,即桩的断面要有足够的刚度,桩的应力和变形满足规定要求; (3)桩周的地基抗力和滑体的变形在容许范围内; (4)抗滑桩的埋深及锚固深度、桩问距、桩结构尺度和桩断面尺寸都比较适当,安全可靠,施工可行、方便,造价较经济
5、。,根据上述设计要求,抗滑桩的设计内容一般为: (1)进行桩群的平面布置,确定桩位、桩间距等平面尺度; (2)拟定桩型、桩埋深、桩长、桩断面尺寸; (3)根据拟定的结构确定作用于抗滑桩上的力系; (4)确定桩的计算宽度,选定地基反力系数,进行桩的受力和变形计算; (5)进行桩截面的配筋计算和一般的构造设计; (6)提出施工技术要求,拟定施工方案,计算工程量,编制概(预)算等。,(一)抗滑桩设计与计算步骤,滑坡刚体极限平衡稳定性分析基本方法,一、折线滑动法(传递系数法) 二、圆弧滑动法 三、平面滑动法,滑坡稳定性计算方法,根据滑坡类型和可能的破坏形式,可按下列原则确定: 1)土质滑坡和较大规模的
6、碎裂结构岩质滑坡宜采用圆弧滑动法计算; 2)对可能产生平面滑动的滑坡宜采用平面滑动法进行计算; 3)对可能产生折线滑动的滑坡宜采用折线滑动法进行计算。,一、折线滑动法 (传递系数法),(一)基本公式 (二)受力分析,(一)基本公式,两者计算思路: (1)滑动土体中的土骨架作为研究对象:对水位线以上取天然重量,对水位线以下取土条浮重和渗透压力即可,渗透压力采用土条中饱浸水面积、水的重度、水力坡降的乘积 (规范中采用) 。,(一)基本公式,两者计算思路: (2)把土体(包括土骨架和孔隙中的流体水和气)作为整体取隔离体:水位线以上取天然重量,水位线以下取土条饱和重量,同时考虑三边静水压力。,(一)基
7、本公式,静力平衡:,(一)基本公式,传递系数:,第i条块滑体抗滑力(kN/m):,第i条块滑体下滑力(kN/m):,j=i,(一)基本公式,第i条块自重与建筑等地面荷载之和(kN/m):,第i条块单宽渗透压力(kN/m) ,作用方向倾角为 :,第i条块滑体滑动面法线上的反力(kN/m):,(一)基本公式,第i条块所受地震力(kN/m):,公路工程抗震设计规范(JTJ00489),结构重要性修正系数,综合影响系数,水平地震系数,(一)基本公式,综合影响系数 取0.25,三峡库区三期地质灾害防治工程 设 计 技 术 要 求,(一)基本公式,第i条块滑动面长度 (m),第i条块滑动面上岩土体的粘结强
8、度标准值 (kPa),第i条块滑带土的内摩擦角标准值(),第i条块地下水流线平均倾角,反倾时取负值,第i条块底面倾角,反倾时取负值,(一)基本公式,i为地下水渗透坡降:,第i条块单位宽度岩土体的浸润线以下体积 (m3/m),水的容重 (kN/m3),(一)基本公式,浸润线以上体积 (m3/m),第i条块所受地面荷载 (kN),岩土体的天然容重 (kN/m3),浸润线以下体积 (m3/m),岩土体的浮容重 (kN/m3),(二)受力分析,对整体,对单个条块,剩余下滑力,第1条块,第2条块,认为条块间的作用力合力(剩余下滑力)方向与滑动面倾角一致,令,第3条块,认为条块间的作用力合力(剩余下滑力)
9、方向与滑动面倾角一致,第n条块,根据,二、圆弧滑动法,一般土质滑坡、部分堆积层滑坡、节理发育呈破裂结构的岩质滑坡,滑移时产生旋转破坏,滑面呈圆弧面。滑坡有明显滑面,稳定性主要与滑面抗剪强度有关,采用一般条分法与毕绍普法的计算结果很接近,力矩平衡:,三、平面滑动法,对土质滑坡和岩体破碎的岩质滑坡,按下式计算:,对岩体完整或比较完整的岩质滑坡,按下式计算:,滑坡推力计算 (折线滑动),一、折线滑动的滑坡推力计算 二、防治工程设计安全系数,一、折线滑动的滑坡推力计算,第1条块,第2条块,回顾:滑坡稳定性计算的公式,令,第3条块,第n条块,回顾:滑坡稳定性计算的公式,得出:滑坡推力计算的公式,第i条块
10、,在推力计算中,防治工程设计安全系数,不是稳定性系数,得出:滑坡推力计算的公式,第i条块,在推力计算中,防治工程设计安全系数,不是稳定性系数,二、防治工程设计安全系数,1)建筑边坡工程技术规范(GB503302002),1)建筑边坡工程技术规范(GB503302002),2)滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZ/T02192006),2)滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZ/T02192006),3)三峡库区三期地质灾害防治工程设计技术要求,滑坡防治工程设计荷载组合及安全系数,3)三峡库区三期地质灾害防治工程设计技术要求,地质灾害防治工程分级,工程等级的确定,必须同时满足上三项指标中的两项,3
11、)三峡库区三期地质灾害防治工程设计技术要求,滑坡防治工程的降雨过程,在三峡水库供、蓄期(105月)设计降雨过程为(q枯)重现期N年一遇5日暴雨,汛期(69月)设计降雨过程(q全)为重现期N年一遇5日暴雨强度重现期。,二、抗滑桩设计计算,(一)抗滑桩设计与计算步骤 (二)滑坡推力与地基反力 (三)抗滑桩的布设 (四)抗滑桩的内力计算 (五)抗滑桩的结构设计,(二)滑坡推力与地基反力,1、滑坡推力计算 2、地基反力计算,大小:作用在桩(单根桩)上的推力应为E*S。,1、滑坡推力计算,滑坡推力为单位宽度滑体的推力,分布形式 (1)对于液性指数小,刚度较大和较密实的滑坡体,从顶层至底层的滑动速度常大体
12、一致,假定滑面上桩背的滑坡推力分布图形呈矩形; (2)对于液性指数较大,刚度较小和密实度不均匀的塑性滑体,其靠近滑面的滑动速度较大,而滑体表层的速度则较小,假定滑面以上桩背的滑坡推力图形呈三角形分布; (3)介于上述两者之间的情况可假定桩背推力分布呈梯形。,1、滑坡推力计算,根据设桩的位置及桩前滑坡体的稳定情况,抗滑桩可分为悬臂式和全埋式两种。 当桩前滑坡体不能保持稳定可能滑走的情况下,抗滑桩应按悬臂式桩考虑;而当桩前滑坡体能保持稳定,抗滑桩将按全埋式桩考虑。,2、地基反力计算,式中: m地基系数随深度变化的比例系数; n随岩土类别变化的常数,如0、0.5 x嵌固段距滑带深度(m); x。与岩
13、土类别有关的常数(m)。,2、地基反力计算,地基反力系数,桩侧岩土体的弹性抗力系数简称为地基反力系数,是地基承受的侧压力(应力)与桩在该位置处产生的侧向位移的比值。也即单位土体或岩体在弹性限度内产生单位压缩变形时所需施加于其单位面积上的力。,地基弹性抗力系数,2、地基反力计算,地基弹性抗力系数,地基系数的几种分布模式,2、地基反力计算, K 法。地基系数为常数k,即n=0。滑床为较完整的岩质和硬粘土层。,地基弹性抗力系数,2、地基反力计算, m 法。地基系数随深度呈线性增加,即n=1。一般地,简化为 k=mx 。滑床为硬塑半坚硬的砂粘土、碎石土或风化破碎成土状的软质岩层。,地基弹性抗力系数,2
14、、地基反力计算, C法。当 时,K值随深度为外凸的抛物线变化,我国公路部门用试桩的实测资料,反算求得值在0.5、0.6之间,建议采用0.5。通常按这种规律变化的计算方法,称为“C”法,地基弹性抗力系数,2、地基反力计算,注:一般情况,KH =(0608)Kv;岩层为厚层或块状整体时,KH= Kv,数据来源于边坡工程处治技术,2、地基反力计算,C为地基反力系数的比例系数,x为深度。,当采用C法时,地基反力系数式:,注:y0为桩在地面处的水平位移允许值。,数据来源于边坡工程处治技术,2、地基反力计算,数据来源于 滑坡防治工程设计与施工技术规范DZ /T02192006,2、地基反力计算,数据来源于
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