建筑边坡规范中几个问题.ppt

建筑边坡规范中几个问题,重庆市地质灾害防治工程技术研究中心 中国人民解放军后勤工程学院,教授,郑颖人,一、边坡安全系数的几种定义 二、边坡稳定安全系数几种极限分析 方法的分析与选取 三、关于不平衡推力法显示解 四、地震情况下的稳定分析 五、新规范中修改了稳定安全系数 六、6.2.8条中，原规范 现改为 七、岩体结构面实用分类方法研究,一、边坡安全系数的几种定义 1、强度储备安全系数 采用减少强度的安全系数，减少抗滑力，国际上和国内水利、水电规范明确采用这种安全系数,边坡体的垂直条分和受力分析,求 两种方法:直接解，降低 与,2、 超载安全系数,3、 只增大下滑力，不增大抗滑力的安全系数（传递系数法显示解应用） 不是严格的安全系数，目前一些边坡规范中采用，很低安全系数会产生很大推力，这就是为什么以往安全系数一般采用1.15低值。,采用增大荷载 的安全系数,不同定义安全系数不同,不同定义滑坡推力不同,增大下滑力安全系数推力最大,二、边坡稳定安全系数几种极限分析 方法的分析与选取,边（滑）坡岩土侧压力采用两种方法计算 1、经典土压力公式表达，常用改进的库仑土压力与朗金土压力公式，滑移线假设为直线，建筑部门常用。 2、极限分析方法表达，常用11种稳定分析方法，选取几种准确简便的分析方法作用规范方法。 坡高30m以下，两种方法接近,1、侧向土压力计算,主动土压力 改进库仑公式,2、侧向岩石压力计算,式中：边坡外倾结构面倾角（）； cs边坡外倾结构面粘聚力(kPa)；,边坡外倾结构面内摩擦角（）；,主动岩石压力 结构面控制,3、倾斜边坡侧向土压力计算,主动土压力,当为岩石边坡时， 为外倾结构面倾角,4、二阶边坡侧向土压力计算,主动土压力,上阶边坡的高度与总的边坡高度的比值；,材料的受力过程（弹性-塑性-破坏） 材料受力从弹性到塑性再到破坏。 (1)弹性状态材料受力后变形，但可恢复 . (2)材料满足屈服准则，进入塑性。 (3)塑性状态材料出现不可恢复的塑性变形 (4)材料满足破坏准则， 材料分离破坏。 (5)破坏状态目前尚无 破坏准则，但材料整体 破坏可采用极限分析法,5、常用稳定分析方法的比较与分析,传统极限 分析法分类 条分法： （1）非严格条分法 采用两个平衡方程求3个未知数，滑面底部反力，安全系数与条间作用力的方向，需要假设条间作用力方向,（2）严格条分法 采用3个平衡方程求4个未知数，滑面底部反力，安全系数与条间作用力的方向及其位置，需要假设条间作用力方向或位置,常用稳定分析方法的比较与分析,评述与选用,采用Morgenstern-Price法、Sarma法、Spencer法 严格Janbu法常不收敛 ，一般不采用 不用瑞典法用简化Bishop法(用于圆弧滑面) 采用不平衡推力法隐式解（用于非圆弧滑面） 水利水电规范采用Morgenstern-Price法、Sarma法、简化Bishop法、不平衡推力法隐式解； 建筑边坡规范采用简化Bishop法、不平衡推力法隐式解；,、增加了对复杂情况可采用数值 分析法（数值极限分析法）的规定,近年制定的规范都引入了对于复杂问题可采用数值方法或数值极限方法（有限元强度折减法）。 采用数值方法（不能计算安全系数） 数值极限方法（可算边坡安全系数） 水利水电部门规范中和实际工程设计中，主要采用数值极限方法中有限元强度折减法、或超载法。,要求： 10,三、关于不平衡推力法显示解,假设条间力与 滑面平行， 原来只有隐式解。,显示解较隐式解多作了一个假设，令传递系数中安全系数为1，不需迭代计算方便，用于无计算机时代。,计算安全系数有一定误差,有时不大，有时很大，偏于危险 计算滑坡推力偏大，是当前滑坡计算中安全系数低的原因，安全系数1.15相当于1.25 结论：不采用显示解，2004年后颁布规范，个规范已修改。,滑面形成示意图,三种方法的 稳定系数曲线,不平衡推力法计算中存在的问题 滑面倾角越大， 隐式解与显示解误差增大,计算简图,倾角大于10度作修正 修正办法：作圆弧，增加条分,四、地震情况下的稳定分析,主动土压力系数,地震角,采用国家现行标准建筑抗震鉴定标准 （GB50023） 地震角,水平地震系数,在条分法中要知道综合水平地震系数,各规范都将建筑抗震规范中的水平地震系数乘以综合影响系数，取1/4，由此得到综合水平地震系数 ，目前地基规范、铁路、公路、水利规范都这样做。,五、新规范中修改了稳定安全系数,1、永久边坡安全系数比其它规范都高些 2、原规范圆弧滑面安全系数降低0. 05，现在标准统一，采用了简化Bishop法 安全系数比原规范增加0. 05,边坡稳定安全系数,3、原考虑抗震安全系数采用1.2、1.15、1.10，后来有人提出是否过高，改为1.15、1.10 、1.05， 这个安全系数与铁路等规范基本一致， 经计算，度烈度，一般建筑边坡提高推力5%10%；8度烈度，一般建筑边坡提高推力13%20% 考虑地震作用后推力增加不多，用上述安全系数一般达不到控制工况,稳定岩石坡面的倾角（）,稳定且无软弱层的岩石坡面 与填土间的内摩擦角（）,六、6.2.8条中，原规范 现改为,使用过程中发现，原规范6.2.8条公式算出的压力值远大于6.2.3条的计算值。 这次规范修编中，通过试算发现岩石坡面与填土间的摩擦角对计算压力值的影响很大。 当 较小时，按6.2.8公式计算值比6.2.3条远远偏大，甚至大于静止土压力 本次修编中适当增加岩石坡面与填土间的摩擦角，使得公式6.2.8与公式6.2.3 计算的值比较协调。,1、引言 结构面定性分类方法：,结构面的成因分类（潘别桐，1990) 原生、构造、次生结构面 结构面的规模分类（谷德振，1979) 五级分类 结构面地质力学分类（王思敬） 破裂、破碎、层状、泥化结构面,结构面实用分类方法：,国标工程岩体分级标准（GB50218-94） 国标水利水电工程地质勘察规范(GB50287-99） 国标建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）,七、岩体结构面实用分类方法研究,2. 当前各种规范采用的实用分类方法,（1）国标工程岩体分级标准（GB50218-94）,岩体结构面抗剪断峰值强度,（2）国标水利水电工程地质勘察规范（GB50287-99）,结构面抗剪强度指标标准值,（3）国标建筑边坡工程技术规范 （GB50330-2002）,结构面抗剪强度标准值,结构面结合程度,结构面结合程度(续),3.岩质边坡结构面实用分类方法研究,3.1 实用分类方法基本原则, 针对性 科学性 简单实用性与可操作性,本研究是试图对国标建筑边坡工程技术规范（GB 50330-2002）加以补充、完善，以加强其综合性、科学性与实用性。,3.2 实用分类方法的研究思路,资料收集分析整理归纳总结补充、完善,收集资料：涉及铁路、水利、公路、城市建筑等领域，收集完整的结构面试验数据30余组，补充结构面现场试验及室内试验共20余组。 影响结构面抗剪强度参数的主要因素：结构面的结合程度、裂隙宽度、充填物性状、起伏粗糙度、岩壁软硬、贯通性及水的影响等,岩体结构面实用分类与原规范比较表,表7 岩体结构面实用分类与原规范比较表,表7 岩体结构面实用分类与原规范比较表（续）,结构面的结合程度,3.3 岩体结构面实用分类方法,(1)结构面仍然分为五类，2、3、4类结构面是研究重点。,(2)本次提出的分类方法分别考虑了结构面结 合状况、起伏粗糙度、结构面张开度、充填状况、岩壁状况等5个因素，提出了更多的亚类。 （3）水与结构面连通性影响在表的附录中考虑。,起伏度：当1%，平直；12%时，略有起伏，2时为起伏，其中，为连续结构面起伏幅度（cm），为连续结构面取样长度（cm），测量范围一般为13m。 粗糙度：很光滑，感觉非常细腻如镜面；光滑，感觉比较细腻，无颗粒感觉；较粗糙，可以感觉到一定的颗粒状；粗糙，明显感觉到的颗粒状。,(4)新规范的修改内容与理由 1 类结构面,修改完善：将原有铁硅质胶结，修改为铁硅钙质胶结，但要求岩块为硬岩或较软岩，且张开度应控制在3mm以下。 基本理由：从以往大量试验结果可知，对结合程度较好的钙质胶结结构面，抗剪强度试验值往往较高，可以达到类结构面。,2 类结构面,经过补充于完善，具体将其细分为以下三种情况： 1)对铁硅钙质胶结结构面，起伏粗糙，张开度3mm 的表述进行了一些限制，将张开度限制为35mm，岩壁为硬岩或较软岩。 基本理由：本条基本同原规范。,2)对结合较好的钙质胶结结构面，岩壁为软岩岩壁，起伏粗糙，张开度3mm，也为2类结构面。 基本理由：当岩壁是硬岩或较软岩时，本条表述为1类结构面。本条主要考虑到软岩在遇水状态下强度降低较快，应用中应更加谨慎，因此当为软岩岩壁时降低到2类结构面。,3) 岩壁分离，但结构面无充填或岩块、岩屑充填，起伏粗糙，岩壁为硬岩或较软岩，也为2类结构面。 基本理由：岩壁起伏粗糙,无充填或岩块岩屑充填时,具有较高的抗剪强度,可达到2类结构面,3 类结构面,将其细分为以下三种情况： 1)起伏粗糙，张开度=3mm，干净无充填，软岩岩壁。 基本理由：软岩结构面且起伏粗糙并且无充填情况下，试验结果较高。考虑到软岩状况不稳定性，确定为类结构面。 2)平直光滑，无充填或岩块、岩屑充填。 基本理由：已有试验表明岩壁平直光滑，但无充填或岩块、岩屑充填结构面强度可以划分 为类结构面。,3)平直粗糙，岩块、岩屑夹泥或附泥膜。,基本理由：这样的分类与水利水电工程地质勘察规范确定的岩块岩屑夹泥型非常接近，在抗剪强度取值上略有降低。,4类结构面,将其细分为以下两种情况：,1) 平直光滑，充填物厚度大于起伏差，泥质或泥夹岩屑充填。 基本理由：本条基本同原规范，与水利水电工程地质勘察规范确定的泥夹岩屑型规定基本一致。 2) 平直很光滑，无充填，张开度3mm。 基本理由：结构面岩壁非常光滑、几乎如镜面的前提下，不管什么岩体，因无起伏粗糙，结构面强度都非常低。,与原有表述基本一致，主要还是泥化夹层，可以看出，泥化夹层的抗剪强度极低。,5类结构面,(5) 单独说明,1）水对结构面抗剪强度的弱化作用：主要与充填物性质和岩壁强度关系较大，一般情况下，对、类结构面影响程度