岩石力学课程设计-勘查0901.doc

岩石力学课程设计抗滑挡土墙课程设计岩石力学课程设计抗滑挡土墙课程设计（勘查技术与工程专业）专 业： 勘查技术与工程班级学号： 勘查0901 30号姓 名： 惠 龙指导教师： 张 鹏学 期： 20112012第一学期南京工业大学交通工程学院2012年01月一、 设计题目抗滑挡土墙课程设计二、 设计内容（一） 设计工况 如图1所示的滑坡体，拟采取修建重力式抗滑挡土墙支挡措施。滑面为折线型，按滑面倾角变化分为7段，每段滑面长度为4m，滑面与水平面的夹角从高到低分别为30o、25o、20o、15o、10o、5o、0o，坡面与水平面的夹角为15o。各段滑面的内摩擦角均=10，粘聚力C=0。验算沿墙顶滑出的可能性时，墙后滑体的内摩擦角=40，粘聚力C=25，=26kN/m3；墙前回填土及基地底座高度为2.0m，=19kN/m3，=30，粘聚力C=10。墙体采用C20片石混凝土，基础置于中风化泥岩层上，其容许承载力为800kPa；墙底与泥岩摩擦系数取=0.4。要求滑动稳定系数Kc1.3，倾覆稳定系数KO1.6。图1 画面整体示意图（单位：mm）（二） 有关设计计算1、 剩余下滑力计算 剩余下滑力计算表（安全系数Fst=1.3）块段面积S(m2)重度滑动面倾角 ()抗剪强度下滑力Ti(kN)阻滑力Ri(kN)传递系数剩余下滑力Pi(kN)C（kPa） ()SsinSscostg+CL11.84263001024.187.380.98124.0525.19262501057.1421.676.2837.41262001065.8931.93128.5648.31261501055.9236.79162.0257.77261001035.0835.08169.4765.726501012.9226.03157.03注：1.传递系数=cos(i-1-i)-sin(i-1-i)tgi 2.剩余下滑力Pi=Pi-1+FstTi-Ri 由验算最终取剩余下滑力P=169.47kN/m. 2、 安全墙高计算及抗滑挡墙尺寸拟定a、 安全墙高的计算某滑坡自墙顶滑出的验算表（K=1.3）虚拟滑面滑面面积S(m2)重度(kN/m3)滑动面倾角 抗剪强度下滑力Ti(kN/m)阻滑力Ri(kN/m)传递系数剩余下滑力（kN/m）C（kPa） sa10.73261501071.98 47.51 0.981 172.18 aA2.8526-252540-31.34 133.10 0.227 -134.76 sb9.64261501064.67 42.68 0.981 167.50 bA3.4726-202540-30.86 159.39 0.338 -142.89 sc867 36.08 0.981 161.10 cA4.3226-152540-29.09 195.03 0.446 -161.00 sd6.37261501042.73 28.20 0.981 153.46 dA5.2126-102540-23.57 234.94 0.552 -180.87 由计算确定取墙高H=4.00m，并将抗滑挡墙放置在第五滑段处，如图2所示：图2 验算墙高计算图b、 抗滑挡墙尺寸详图（单位：mm ，图3）图3 挡墙断面尺寸详图（单位：mm）3、 有关基本参数计算根据上述滑坡推力的结果，下滑力大小为169.47kN/m，方向与水平方向成15夹角，作用点在位于墙后滑坡体1/2高位置。土压力计算中，墙前被动土压力采用朗肯土压力理论计算；墙后主动土压力按库仑土压力理论计算，然后与滑坡推力比较，取大者进行计算。各力作用位置如图4所示(相对于墙趾O点)。图4 挡墙截面受力分布示意图（单位：mm）a、 挡墙断面面积及重量（混凝土的重度为24kN/m3）S=9.86G=S=24.09.86=236.64kN/mb、 前趾填土重量W1=0.5（0.6+1.21）1.2219.0=20.98kN/mc、 后趾填土重量W2=0.5（0.8+1.1）3.019=54.15kN/md、 滑坡推力P=169.47kN/mPx=Pcos15=163.70kN/mPy=Psin15=43.86kN/me、 墙前被动土压力（按郎肯土压力理论计算）Kp= tan2(450+ 2)= 3.0= 2C = 210=34.64kPa=+2C = 192.03+210=148.6kPa= = 0.5(34.64+148.6)2.0=183.2kN/mf、 墙后主动土压力（按郎肯土压力理论计算）=0.217=-2250.466=-23.3kPa =264.20.217-2250.466=0.40 kPamEa=0.40（4.2-4.13）=0.014kN/m（忽略不计）主动土压力忽略不计，设计挡墙由下滑力决定。基本参数见下表：断面基本参数一览表编号项目作用力（KN/m）力臂 （m）弯矩（KNm）备注水平向竖向1挡墙0236.642.35 556.10 稳定力矩2前趾填土020.980.59 12.38 3后趾填土054.153.72 201.44 4水平下滑力163.702.00 327.40 5竖向下滑力043.864.20 184.21 6墙前被动土压力183.200.79144.737主动土压力0.01400.37 0.01 注：力臂是相对于O点所取。4、 稳定性验算a、 抗滑稳定性验算 按未设倾斜基底验算时，Kc=N+EPEx=（0.4（236.64+20.98+54.15+43.86+183.2）(163.7+0.014)=1.981.3 满足要求。实际实施时可考虑墙底设置向内倾斜基底，以有利于挡墙的抗滑稳定性，还可降低挡墙断面10，以降低工程造价。b、 抗倾覆稳定性验算 K0=MyM0 =（556.10+12.34+201.44+184.21+144.73）/327.41=1098.82/327.4=2.791.6 故满足要求。c、 基地应力及合力偏心距验算（如图5所示） 将竖向力N和水平方向力Ex分别按倾斜基底的法向分解：N=Ncos60 + Exsin 60=353.68+2.04=355.72kN/m倾斜基底法向力N对墙趾的力臂为ZN：ZN=My-M0N=(1098.82-327.41)/ 355.72=2.168m倾斜基底的合力偏心距e为： =B/os6=4.2/cos6=4.223me= =0.057m e=B6 =0.70m 1=NB(1+6eB)= 91.06kPa =800kPa(泥岩)2=NB(1- 6eB) = 77.41kPa =800kPa (泥岩)故满足要求图5 各法向应力及偏心距验算示意图（单位：mm）d、 墙身法向应力及偏心距验算（如图5所示） N=355.63kN/mMy=1098.82kNmM0=327.41kNmZN=My - M0N= (1098.82-327.41)/ 355.63=2.169me=0.069m 0.3B =1.4m 1=NB(1+6eB)=93.02kPa =3MPa2=NB(1-6eB)=76.33kPa =3MPa(混凝土抗压强度) 故满足要求。e、 墙身截面抗剪强度验算 水平方向剪应力验算(-及断面，图6)图6 水平剪应力验算示意图（单位：mm） =163.7/2.068=79.16kPa = 230Mpa = 183.2/2.80= 65