建筑边坡工程专题研讨及案例.pptx

贵州省2017年注册岩土工程师继续教育 2017 04 20 建筑边坡工程专题研讨及案例朱爱军 内容提要 前言一 边坡侧压力及滑坡推力计算二 建筑边坡工程技术规范 第8章 锚杆 索 第9章 锚杆 索 挡墙 理解及应用三 锚索预应力及预应力损失四 边坡支护工程设计案例 前言 贵州边坡工程的复杂性边坡设计中存在的问题规范边坡设计 提高边坡技术要求的必要性 前言 贵州边坡工程的复杂性 边坡工程是岩土工程的一个方向 却是贵州岩土工程最主要的内容 贵州边坡工程的复杂性源于以下几个方面 1 地形复杂 边坡形态多样 规模大2 岩土构成复杂3 岩性多样 结构复杂 岩体天然缺陷多 结构面 节理裂隙强度变化范围过大 前言 边坡设计中存在的问题 1 设计文件不规范2 计算书内容不完整 表达不清晰 不规范3 计算分析方法不符合规范要求或边坡工程基本原理 准确的判断 正确的计算 艺术 技术 前言 规范边坡设计 提高边坡技术要求的必要性 1 提高设计水平 保证边坡工程的安全与质量 2 提高技术工作及技术人员的地位 3 规范边坡设计市场 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 1 边坡侧压力及滑坡推力的概念2 边坡侧压力及滑坡推力的方向3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式4 对现行边坡侧压力公式的解析及与统一公式的对比5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题6 岩质边坡侧压力计算 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 1 边坡侧压力及滑坡推力的概念 边坡 滑坡 与支护结构间的相互作用力 发生于与坡面直接接触的结构和坡体之间 边坡 滑坡 对支护结构的压力 推力 支护结构对边坡 滑坡 体的支挡力 不等于边坡 滑坡 剩余下滑力 更不等边坡 滑坡 剩余下滑力的水平分力 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 挡土墙 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 重力式挡墙 极限平衡状态下 挡墙与坡面间作用力与坡面法线成角 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 抗滑桩及桩锚体系 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 抗滑桩所受的滑坡推力 由于抗滑桩限制了滑体的位移 桩与滑体间不出现极限平衡状态 因此桩及滑体间作用力与法线夹角介于0 之间 可理解为桩与滑体间的综合外摩擦角 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 抗滑桩及桩锚体系 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 抗滑桩及桩锚体系 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 抗滑桩及桩锚体系 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 抗滑桩及桩锚体系 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 格构锚索 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 格构所受的滑坡推力 由于格构锚索为主动支护体系 也限制了滑体的位移 格构与滑体间不出现极限平衡状态 因此格构与滑体间作用力与法线夹角介于0 之间 可理解为格构与滑体间的综合外摩擦角 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 格构锚索 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 1 边坡侧压力的方向并非都是水平的 2 边坡侧压力的方向是由支护结构与坡面共同作用决定的 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 2 边坡侧压力的同源性 公式来源 Ea P 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 方向与力大小的关系 2 边坡侧压力的同源性 公式来源 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 方向与力大小的关系 在一般的滑面参数情况下 越大 Ea也越大 因此在一般情况下 为0时 即Ea的方向垂直于坡面时 此时 最大 Ea也达到最大 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 方向与力大小的关系 上图为一顺层岩石边坡 主要岩土参数 岩体 23kN m3 岩层层面指标 C 17 3kPa 20 支挡结构与坡面间的外摩擦角 15 例1 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 方向与力大小的关系 采用 边规 公式6 3 1计算不同 时边坡侧压力Ea的大小如下表 可见 0时格构承受的侧压力Ea最大 所以在抗滑桩 格构锚索问题中 取 0是偏保守安全的 例1 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 方向与力大小的关系 采用 边规 公式6 3 1计算不同 时边坡侧压力Ea的大小如下图 可见 0时格构承受的侧压力Ea最大 所以在抗滑桩 格构锚索问题中 取 0是偏保守安全的 636kN m 511kN m 例1 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 方向与力大小的关系 例2 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 方向与力大小的关系 例2 P Ea 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 方向与力大小的关系 例2 661kN m 677kN m 可见 0时桩承受的侧压力Ea最大 所以在抗滑桩 格构锚索问题中 取 0是偏保守安全的 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 2 边坡侧压力及滑坡推力的方向 方向与力大小的关系 例2 661kN m 711kN m 可见 0时桩承受的侧压力Ea最大 所以在抗滑桩 格构锚索问题中 取 0是偏保守安全的 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 G 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 顺层岩坡 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 P 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 顺层岩坡 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 Ea P 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 顺层岩坡 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 Ea P 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 顺层岩坡 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 P Ea 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 覆盖层滑坡 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 P Ea 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 覆盖层滑坡 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 不利结构面组合岩坡 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 不利结构面组合岩坡 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 不利结构面组合岩坡 P Ea 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 不利结构面组合岩坡 P Ea 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 P Ea 缓倾软弱结构面边坡 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 P Ea 有限填土边坡 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 均质土坡 均质土坡中 滑面 破裂面 是不确定的 所有潜在滑面中 不同的 对应不同的 Ea最大的滑面对应的Eamax即该边坡的侧压力 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 现有规范中的类似公式 公路路基设计规范 5 5 4条 5 5 4 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 3 统一的边坡侧压力及滑坡推力公式 现有规范中的类似公式 滑坡防治工程设计与施工技术规范 A 2 2条 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 Ea 4 对现行边坡侧压力公式的解析及与统一公式的对比 顺层岩坡 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 4 对现行边坡侧压力公式的解析及与统一公式的对比 顺层岩坡 Ea 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 4 对现行边坡侧压力公式的解析及与统一公式的对比 顺层岩坡 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 缓倾软弱结构面边坡 4 对现行边坡侧压力公式的解析及与统一公式的对比 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 缓倾软弱结构面边坡 4 对现行边坡侧压力公式的解析及与统一公式的对比 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 均质土坡 4 对现行边坡侧压力公式的解析及与统一公式的对比 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 均质土坡 4 对现行边坡侧压力公式的解析及与统一公式的对比 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 均质土坡 4 对现行边坡侧压力公式的解析及与统一公式的对比 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 均质土坡 4 对现行边坡侧压力公式的解析及与统一公式的对比 采用统一计算公式 破裂面倾角40 左右时 Ea取得最大值 40 时为75 68kN m 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 1 多数边坡坡形和岩土构成比规范公式适用情况复杂 因此很多边坡找不到适用的规范公式 2 规范公式应用错误 3 无论实际情况 采用规范公式算出来的边坡侧压力全当成水平力看待 4 采用直线法 折线法或圆弧法计算剩余下滑力 采用剩余下滑力水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力成为一个普遍性的错误 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 无适用的规范公式 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 无适用的规范公式 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 无适用的规范公式 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 无适用的规范公式 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 无适用的规范公式 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 使用规范公式错误 采用 边规 6 2 3计算图中的边坡 多算了阴影部分的面积 计算结果比实际大 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 1 滑坡工程中 将滑坡剩余下滑力或其水平分量作为支护结构受力进行支护结构设计计算 2 对形状复杂的边坡 无法适用规范公式时 采用圆弧法或直线法计算剩余下滑力后 将滑体剩余下滑力或其水平分量作为支护结构受力进行支护结构设计计算 3 对于采用规范计算侧压力小于0但安全系数不满足要求的边坡 采用代入安全系数计算剩余下滑力后 滑体剩余下滑力或其水平分量作为支护结构受力进行支护结构设计计算 4 对部分风险比较高 情况比较复杂的边坡 为了提高安全度 需要在剩余下滑力计算中代入安全系数的 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 Ea P1 P2 P3 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 Ea P2 P1 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 Ea P 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 Ea P 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 本块剩余下滑力 379 901 kN 本块下滑力角度 25 354 度 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 几种情况下的巧合 滑面倾角很缓 Ea P1 P2 P3 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 几种情况下的巧合 桩岩接触面间有较大抗剪强度 使滑坡推力与剩余下滑力的方向接近 Ea P Easin Eacos 滑坡推力的水平分力为桩的横向荷载计算桩剪力与弯矩 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 几种情况下的巧合 支护结构与岩土接触面间有较大抗剪强度 使滑坡推力与剩余下滑力的方向接近 这样的巧合在工程中是不可靠的 1 支护结构与岩土接触面抗剪强度低 不一定能提供足够的剪力 如图中桩与土的接触面 因为土的强度低 加上坡面施工挠动 桩土界面不一定有可靠的抗剪能力 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 几种情况下的巧合 支护结构与岩土接触面间有较大抗剪强度 使滑坡推力与剩余下滑力的方向接近 这样的巧合在工程中是不可靠的 2 支护结构较柔 水平间距较大 如果排桩锚索 桩径小 桩间距大 桩与岩土接触面小 桩间板较柔 不一定能提供可靠的抗剪力 格构锚索也是如此 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 几种情况下的巧合 支护结构与岩土接触面间有较大抗剪强度 使滑坡推力与剩余下滑力的方向接近 这样的巧合在工程中是不可靠的 3 对于部分支护结构 如岩体滑坡中的抗滑桩 虽然桩与岩石接触面有较大的抗剪强度 但由于抗滑桩限制了滑体的位移 桩岩界面的抗剪力不一定发挥得出来 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 几种情况下的巧合 支护结构与岩土接触面间有较大抗剪强度 使滑坡推力与剩余下滑力的方向接近 因此 在目前的工程实际中 并不能保证支护结构与岩土接触面间有足够抗剪力 也无成熟的经验及方法确定该力的大小 目前规范也只提供了挡土墙与填土间的外摩擦角 但对其它支护结构并不适用 因此从偏安全出发 实际工程中最好不考虑该抗剪力的存在 假定滑坡推力方向为支护结构与岩土接触面的法向 特殊情况如第34 37页的工程中 推力方向与锚索方向相同 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例1 661kN m 711kN m 原计算书表述 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例2 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例2 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例2 P 剩余下滑力水平分力除锚索倾角得锚索拉力 计算书中不正确的算法 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例2 正确的计算方法 计算中k取1 35 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例3 该工程适用 边规 公式 6 3 1 6 3 2 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例3 公式6 3 1计算该边坡沿层面滑动时的推力 用于对比 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例3 公式6 3 1计算该边坡沿层面滑动时的推力 用于对比 代入6 3 1得Ea 1237 4kN m 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例3 公式6 3 2计算该边坡沿层面滑动时的推力 用于对比 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例3 公式6 3 2计算该边坡沿层面滑动时的推力 用于对比 代入6 3 2得Ea 1237 4kN m 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例3 采用公式 计算中k取1 0 用于对比 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例3 从上述可见 边规 式6 3 1 6 3 2与统一计算公式结果一致 在统一计算公式中 为了便于对比 安全系数K取1 0 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例3 按剩余下滑力的水平分力计算滑坡推力 用于对比 计算中k取1 0 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例3 实际工程中考虑安全系数时的计算 一级边坡安全系数取1 35 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例4 该工程适用 边规 公式 6 3 2 代入6 3 2得Ea 3635kN m 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例4 采用公式 计算中k取1 0 用于对比 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例4 从上述可见 边规 式6 3 2与统一计算公式结果一致 在统一计算公式中 为了便于对比 安全系数K取1 0 如果只取剩余下滑力的水平分力作为桩承受的水平荷载 则为3099kN m 无论从概念还是从结果上都不正确 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例4 实际工程中考虑安全系数时的计算 一级边坡安全系数取1 35 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例5 Ea G 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例5 表中Ea按统一公式计算 可见在该工程中 采用剩余下滑力的水平分力作为桩承受的水平荷载 工程将存在很大的风险 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例6 红粘土基坑边坡 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例6 红粘土基坑边坡 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例6 红粘土基坑边坡 1 边坡安全系数及相应的圆弧滑动面 最不利滑动面 滑动圆心 4 826 12 360 m 滑动半径 13 269 m 滑动安全系数 0 737 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例6 红粘土基坑边坡 2 圆弧滑动边坡侧压力计算 目标安全系数为1 0 本块剩余下滑力 232 456 kN 本块下滑力角度 25 354 度 剩余下滑力水平分力 209kN m 比Ea小15 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例6 红粘土基坑边坡 3 按边规6 2 3计算侧压力 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 工程案例6 红粘土基坑边坡 对于复杂土层及复杂坡形采用条分法计算边坡剩余下滑力进而计算边坡侧压力是比较合适的 特别是对于坡底土体软弱 如基岩顶面附近红粘土呈软塑时 计算时需要搜索不同圆弧面分别计算 值得注意的是最小安全系数面并非最大侧压力面 计算得到的剩余下滑力应采用下面的公式计算后才能得到边坡侧压力 不能采用滑块剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力 用于计算的滑面倾角可采用后面几个条块的综合倾角 如下图 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 目前将滑体剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力是岩土工程生产实践中出现的普通性错误 从上述分析及工程案例对比可见 将滑体剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 从概念上是不正确的 对于多数情况 滑体剩余下滑力的水平分力比实际的滑坡推力小 使工程偏于不安全 对于部分特殊情况 滑体剩余下滑力的水平分力比实际的滑坡推力小很多 如工程案例2 工程案例5 使工程存在很大的风险 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 将剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 一个普遍性的错误 目前将滑体剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力是岩土工程生产实践中出现的普通性错误 从上述分析及工程案例对比可见 将滑体剩余下滑力的水平分力作为边坡侧压力或滑坡推力 从概念上是不正确的 对于多数情况 滑体剩余下滑力的水平分力比实际的滑坡推力小 使工程偏于不安全 对于部分特殊情况 滑体剩余下滑力的水平分力比实际的滑坡推力小很多 如工程案例2 工程案例5 使工程存在很大的风险 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 岩体的摩擦角与岩块摩擦角具有相关性 因此 边规 4 3 3给出了对岩块摩擦角进行折减得到岩体摩擦角的方法 岩体粘聚力与岩块粘聚力的相关性不强 一般不建议采用直接折减岩块粘聚力的方法计算岩体粘聚力 岩体粘聚力可根据岩体基本质量级别确定 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 工程岩体分级标准 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 工程岩体分级标准 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 工程岩体分级标准 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 等效内摩擦角虚拟指标 仅用于岩土压力计算 不能用于稳定性判断岩体破裂角假想角 仅用于强度控制的边坡支护设计中确定锚杆 索 的长度 不能用于稳定性判断 实际工程中6 3 3节规定起到的作用岩体是一种天然地质体 具有很多开然的缺陷 如层理 节理 软弱夹层等 而勘察往往不能对这些天然缺陷完全揭示 同时 岩体边坡破坏模式也并不完全为通常采用破坏模式 6 3 3节的应用 在实际工程中降低了这些未可知的缺陷带来的风险 因此岩体边坡工程还应严格的按6 3 3节进行设计 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 岩体中未发现的天然缺陷举例 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 岩体中未发现的天然缺陷举例 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 岩体中未发现的天然缺陷举例 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 岩体中未发现的天然缺陷举例 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 该类边坡的一般设计过程 稳定性采用岩体的C 值进行计算 多数情况稳定性都是满足要求的 但仍需要按边坡侧压力进行支护设计 支护结构采用岩体等效内摩擦角计算边坡侧压力来设计支护结构 采用破裂角来控制锚杆 索 长度 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 工程案例 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 工程案例 1 稳定性分析a 采用岩体强度参数c b 三组节理以上可采用圆弧法c 分阶分土层进行 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 工程案例 部分设计直接采用最下阶的坡面倾角计算侧压力 多计算了滑体重量 结果偏大 2 侧压力计算 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 工程案例 部分设计直接采用最下阶的坡面倾角计算侧压力 多计算了滑体重量 结果偏大 本例中为440kN m 2 侧压力计算 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 工程案例 按实际考虑等代坡面 2 侧压力计算 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 工程案例 按实际考虑等代坡面 本例中为243kN m 2 侧压力计算 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 工程案例 3 侧压力分配和支护结构布置 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 工程案例 4 结构设计 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 6 不考虑顺层及楔形体的岩质边坡侧压力计算 经常遇到的两个问题 边坡分阶后支护力如何分配竖向肋柱能不能不完全是直的 一 边坡侧压力及滑坡推力计算 5 目前边坡侧压力及滑坡推力计算中存在的问题 关于边坡侧压力及滑推力计算中安全系数的使用 边规 中体现的原则是 1 边坡工程中 安全系数实现在支护结构里 2 滑坡工程中 的安全系数实现在滑坡推力里 至于支护结构是否还需要安全系数 边坡 没有明确 部分意见认为滑坡推力里已经考虑了安全系数 支护结构计算时不再采用荷载分项安全系数 但 路基 规范 滑坡 规范中 对支护结构的荷载分项系数是明确规定为1 35的 实际工程中目前存在的一些做法 对于部分边坡 侧压力很小或为0 但边坡稳定性系数不满足要求 因此带入安全系数来计算边坡侧压力 二 建筑边坡工程技术规范 第8章 锚杆 索 第9章 锚杆 索 挡墙 理解及应用 第8章锚杆 索 二 边规 第8章 第9章理解及应用 1 该章节为锚杆构件的设计计算 2 实际工作中 有将该章节的锚杆构件直接作为支护体系进行应用的情况 导致支护体系中缺少支挡结构 使支护体系不完整 缺少协同的传力及受力体系 锚杆 索 不能充分发挥其抗拉强度 在有些情况以受剪为主 使工程出现风险 第9章锚杆 索 挡墙 1 该章节为锚杆挡墙支护体系的设计计算及构造要求 2 按该章要求进行完整的支挡结构 支挡结构基础 锚杆 索 协同受力体系的设计 二 边规 第8章 第9章理解及应用 支挡结构 具有刚性支挡面层结构 并且该面层结构伸入坡脚稳定地层时 侧压力通过力的平衡分配给体系中的各结构 三 边规 第8章 第9章理解及应用 重力式挡墙 三 边规 第8章 第9章理解及应用 悬臂桩 三 边规 第8章 第9章理解及应用 桩锚体系 三 边规 第8章 第9章理解及应用 第8章和第9章加起来就是要形成完整的 各构件协同工作 充分发挥锚索承载特性 满足各方面承载能力及永久要求的锚 杆 索挡墙支挡结构 三 边规 第8章 第9章理解及应用 完整的锚索支挡体系协同工作原理 u 三 边规 第8章 第9章理解及应用 完整的锚索支挡体系协同工作原理 1 滑体推动支挡面层 2 支挡面层带动锚索受力 1 足够承载能力的锚锚索 2 足够承载力的面层结构 面层结构竖向连续 3 置于稳定地层 地基承载力满足要求的可靠的基础 完整的锚索支挡体系应具备 三 边规 第8章 第9章理解及应用 不完整的锚索支挡体系的风险 三 边规 第8章 第9章理解及应用 不完整的锚索支挡体系的风险 1 滑体滑动方向与锚索轴向交角过大 滑体滑动时 锚索受剪不受拉 2 对于土质边坡 或破碎岩体高边坡 锚索间岩土体挤出 坡体出现下坐 三 边规 第8章 第9章理解及应用 第8章和第9章加起来就是要形成完整的 满足各方面承载能力及永久要求的支挡结构 目前的实际工作 存在支挡体系不完整 部分结构和岩土承载力验算缺失等问题 比如 1 土质边或破碎岩体上采用独立锚墩子 缺少可靠的支护面层 2 面层竖向结构无基础 未伸入稳定地层 3 竖向结构吊脚 未进入稳定地层 包含将竖肋置于压脚墙顶 4 锚索布置不合理 5 缺少竖向构件地基承载力验算 6 缺少坡面岩土体在支护力作用下的承载力验算 三 边规 第8章 第9章理解及应用 工程实例 1 2 3 三 边规 第8章 第9章理解及应用 依据 边坡 第8章时可能出现的问题 1 仅将锚索构件用于边坡支护 忽视建立完整的支挡体系 2 错误使用式8 2 1计算锚索拉力 三 边规 第8章 第9章理解及应用 依据 边坡 第8章时可能出现的问题 2 错误使用式8 2 1计算锚索拉力 1 锚索拉应该在支护体系里进行计算 2 并非所有边坡产生Htk 三 边规 第8章 第9章理解及应用 锚索挡墙中的锚索拉力 格构锚索 三 边规 第8章 第9章理解及应用 锚索挡墙中的锚索拉力 格构锚索 上图中 N为锚杆 索 拉力 在本例中 锚杆与坡面法线的夹角为8 因此N将分解为坡面的法向分析Nn和切向分力Nt 其中Nn通过支挡结构传递给边坡坡面成为边坡的支挡力 Nt则顺着支挡结构的轴向传递给地基 成为地基压力的一部分 主动土压力Ea为支挡结构与边坡坡面间的作用力 它在坡面法线的分量Ean与Nn平衡 竖肋与坡面的摩擦力成为主动土压力的Eat部分 该摩擦力最终也由支挡结构传递给地基成为地基压力的一部分 三 边规 第8章 第9章理解及应用 锚索挡墙中的锚索拉力 格构锚索 以竖向肋柱为参照 在竖肋的轴向和法向建立平衡关系 锚索拉力由竖肋法向的平衡关系计算 三 锚索预应力及预应力损失 三 锚索预应力及预应力损失 边规 中相关的条文 对土质可能是有害的 上述第3点用于土质边坡时可能存在风险 如土坡采用锚索宜采用超前肋柱 如采用普通格构锚索 控制边坡施工期稳定的主要措施还是分层分段开挖和施工 边规 中相关的条文 二 锚索预应力及预应力损失 边规 中相关的条文 二 锚索预应力及预应力损失 边规 中相关的条文 二 锚索预应力及预应力损失 边规 中相关的条文 二 锚索预应力及预应力损失 二 锚索预应力及预应力损失 目前存在的几个有争议的问题 1 软质岩石边坡是否能采用预应力锚索 2 土质边坡是否能采用预应力锚索 3 顺层岩石是否能采用预应力锚索 4 如对上述情况采用锚杆 索 是否可以不施加预应力 由此来避免预应力损失的问题 存在争议的原因 上述情况下 锚索预应力损失无法计算或估计 从规范条文看 目前争议较多的几种条件是可以采用预应锚索的 二 锚索预应力及预应力损失 8 1 5条 8 4 1条 8 4 5条 预应力锚索适用条件 是否适合采用预应力锚索 取决于是否有可靠的锚索锚固段 及支挡面层是否有可靠稳定的地基 不取决于滑体的强度和刚度 二 锚索预应力及预应力损失 二 锚索预应力及预应力损失 贵州由于基岩埋深较浅 甚至有很多边坡为岩质边坡 锚索承载力高 支撑面层的地基可靠 边坡支护适合采用预应力锚索 部分超高边坡也只有采用锚索挡墙才能进行支护 预应力锚索适用条件 是否能采用预应力锚索 取决于是否有可靠的锚索锚固段 及支挡面层是否有可靠稳定的地基 不取决于滑体的强度和刚度 预应力大小的确定 边规 中相关条文 二 锚索预应力及预应力损失 采用上述方式确定的预应力值过大 部分设计采用第3点的要求设定预应力值 如 0 65倍单根钢绞线预应力值为 0 65 140 1860 169260N 169 26kN 预应力大小的确定 边规 中相关条文 二 锚索预应力及预应力损失 根据国外有关文献 相应于我国规范中 标准值 的含义可以有特征值 公称值 名义值 标定值四种 在国际标准 结构可靠性总原则 ISO2394中相应的术语直译为 特征值 CharacteristicValue 该值的确定可以是统计得出 也可以是传统经验值或某一物理限定的值 本次修订采用 特征值 一词 用以表示正常使用极限状态计算时采用的地基承载力和单桩承载力的设计使用值 其涵义即为在发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值 以避免过去一律提 标准值 时所带来的混淆 建筑地基基础设计规范 对特征值的解释 预应力大小的确定 凭经验选择 二 锚索预应力及预应力损失 按锚杆 索 材料抗拉强度设计值确定锚杆 索 计算锚杆 索 抗拉力设计值 选择小于该数值的力作为预应力 如对 单根钢绞线抗拉力设计值为 140 1320 184800N 184 4kN 由此很多设计按习惯设置锚索预应力为 100kN 110kN 120kN 130kN等 以上方法在实践中经常使用 但缺少依据 主观性强 与规范也不相符 预应力大小的确定 边坡的几个侧压力及对应的锚杆 索 拉力 二 锚索预应力及预应力损失 以上的侧压力中 包含了各种边坡支护目标 亦即满足各种情况下的正常使用极限状态 因此由此计算的锚杆 索 拉力Nak即为前述锚杆 索 轴向拉力特征值 预应力大小的确定 即为锚索预应力设计值 二 锚索预应力及预应力损失 为了实现相应的边坡支护目标 锚索需要承担多大的拉力 即将该拉力作为其预应力设计值 预应力值的大小不宜超过锚索轴向拉力计算值Nak 即其标准值或特征值 即为锚索预应力设计值 按确定的钢绞线预应力值 二 锚索预应力及预应力损失 变换得 对于 每根钢绞线施加的预应力 即为锚索预应力设计值 由此确定的钢绞线预应力值 二 锚索预应力及预应力损失 变换得 对于 每根钢绞线施加的预应力 锚索预应力损失的问题 锚索该不该加预应力 二 锚索预应力及预应力损失 1 施加预应力可以控制边坡变形 2 施加预应力可以改善边坡岩土体受力状态 维持边坡岩土体强度 1 岩土材料处于三向受力状态最为有利 施加预应力可以使边坡岩土体处于三向受力状态 2 不施加预应力 支护结构被动受力 边坡变形后才能调动支护结构受力 对于岩质边坡 边坡变形会使材料强度受损 锚索预应力损失的问题 锚索该不该加预应力 二 锚索预应力及预应力损失 1 施加预应力可以控制边坡变形 2 施加预应力可以改善边坡岩土体受力状态 维持边坡岩土体强度 1 岩土材料处于三向受力状态最为有利 施加预应力可以使边坡岩土体处于三向受力状态 2 不施加预应力 支护结构被动受力 边坡变形后才能调动支护结构受力 对于岩质边坡 边坡变形会使材料强度受损 锚索预应力损失的问题 主动支护和被动支护本质上是否有差别 二 锚索预应力及预应力损失 部分意见认为 即然担心预应力损失 那就不施加预应力 让支护变成被动体系 则不存在预应力损失问题 按照前述预应力值确定的原则 如果不考虑岩土边形后强度的损失 则无论是主动受力还是被动受力 最终锚索的工作状态以及锚索对岩土体的作用是一样的 因此被动受力如果不存在拉力损失的话 主动受力也不存在预先施加上去的拉力损失的问题 是否施加预应力 只是锚索拉力产生的时间不同 对支护体系中各部分的受力没有本质的影响 锚索预应力损失的问题 锚索预应力损失的来源 二 锚索预应力及预应力损失 锚索预应力损失可能的来源 1 钢绞线的正常松弛 对永久性边坡 钢绞线的强度使用率仅32 2 39 4 未超过50 因此在正常支护设计中 该项不存在 2 锚固段承