悬臂式挡土墙设计.doc

课 程 设 计课程名称： 设计题目： 学 院：专 业： 年 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 目录岩土锚固与支挡工程课程设计书11.滑坡概况11.1地形地貌11.2气象水文11.3地层岩性11.4滑坡边界特征21.5滑体物质组成21.6滑带特征21.7滑床特征31.8滑坡潜在危害42. 治理工程总体设计42.1等级划分、工况及安全系数42.2设计依据规范及相关教材及参考书52.3设计标准52.4设计参数52.5稳定性计算62.5.1剖面计算62.5.2计算模型72.5.3计算结果82.6治理工程总体布置92.7治理工程分项设计9设计计算书131.稳定性计算131.1概述131.2剖面1的滑坡推力计算131.3剖面2的滑坡推力计算171.4滑坡推力的分析202.支挡结构计算202.1截面选择202.2荷载计算202.3抗倾覆稳定验算222.4抗滑稳定验算222.5地基承载力验算222.6结构设计23附图-设计图件26岩土锚固与支挡工程课程设计书题F-(悬臂式挡土墙设计) 1.滑坡概况1.1地形地貌 该滑坡位于成都地区某河左岸某村，海拔高程位于189335m之间，相对高差146m，坡度变化较大，约530，呈阶梯状，前缘、后缘及台地之间交接部位较陡，发育多条“V”型冲沟，深度110m。滑坡区纵向长约200m，横向宽约300m，面积约2.8104m2，平均厚度约10m，体积约28104m3。设计基本地震加速度为0.10g（抗震设防烈度为7度）。1.2气象水文 该区域属亚热带季风气候区，春早、夏热、秋雨绵、冬暖而多雾，无霜期长，气候温暖湿润，雨量充沛。多年平均气温16.618.7，极端最低气温-4.5（1961年1月17日），极端最高温42（1961年7月24日），相对湿度80%左右；年降雨量1149.31213.5mm，其中59月降雨量占全年降雨量的70%，9月份出现高峰值，占全年降雨量的15.6%，冬季（12月至次年2月）降雨量最少，仅占全年降雨量的4.2%，日最大雨量220.5mm(1982年7月11日)，三日最大雨量357.7mm。根据当地水文资料，设计暴雨强度为0.153mm/min。1.3地层岩性 勘察区地层由坡积物、滑坡堆积物及侏罗系上统沙溪庙组（J2s）组成。 坡积物（Q4dl）：厚约13m，为紫红色粉质粘土夹块碎石，块碎石直径0.10.5m，含量约1520，主要分布于山间凹地、平台及斜坡坡脚地带。 滑坡堆积（Q4del）：粘性土夹碎石或碎块石夹粘性土，厚度不均，约830m。 侏罗系中统上沙溪庙组（J2S）砂岩：青灰-灰绿色、灰白色、黄灰色，主要矿物成分为长石、石英，及少量白云母，细-中粒结构，中厚层-厚层状构造，较坚硬，产状：3305。1.4滑坡边界特征 滑坡后缘以处于陡坡上部的平缓台地与田坎交界处为界，陡坡上部平缓处可见地面裂缝；前缘直至坡脚；两侧以冲沟为界。 滑坡范围内，田地里可见长度约50m，宽约3-5cm裂缝，走向185；某居民住宅地坪可见裂缝长7.0m，宽宽1-3cm，走向175，地面下沉约210cm，该裂缝于2004年9月出现，以后逐年加宽；某居民房屋可见拉张裂缝、地面裂缝等现象，裂缝走向约195。1.5滑体物质组成 含碎块石粉质粘土：表层为耕植土，含少量碎石及植物根系，褐黄色褐红色，硬塑可塑状，结构略显松散，韧性干强度中等，刀切面稍有光泽，碎石主要成分为强风化砂岩，棱角状，粒径0.20.5cm，块石主要成分为砂岩，棱角状，直径0.33m不等。该层土石比一般8:27:3，大重度平均值为19.68kN/m3。 块碎石土：紫红色、褐色、灰色，块石主要成分为砂岩，偶见中风化泥岩，碎石主要成分为强风化砂岩，块碎石间充填有褐黄色红棕色，粉质粘土呈可塑硬塑状，结构较密实。该层土石比一般4:62:8，大重度平均值为20.80kN/m3。1.6滑带特征滑带土为含碎石角砾粉质粘土，呈紫红色、褐黄色，褐灰色，厚0.10.3m。粉质粘土以可塑状为主，局部呈软塑状，干强度中等，韧性中等，手捻滑感明显。分布在滑体底部与基岩接触面之间。其主要物理力学指标如下：表1-1 土体设计参数表序号项 目单 位滑带土滑体土1重度天然kN/m3-19饱和kN/m3-202抗剪强度天然CkPa15（剖面1）14（剖面2）32度13（剖面1）12（剖面2）20饱和CkPa13.5（剖面1）13（剖面2）24度11.5（剖面1）10.5（剖面2）133地基承载力kPa-3004基底摩擦系数0.30 天然含水量在18.122.8%之间，平均值为19.96%；天然重度19.621.2kN/m3，平均值为20.47kN/m3；饱和重度20.421.3kN/m3，平均值为20.81kN/m3；天然孔隙比在0.5110.665之间，塑性指数10.316.8，液限指数0.120.48。 滑带土天然抗剪峰值强度：内聚力C=2466kPa，内摩擦角=11.216.5；天然抗剪残余强度：内聚力C=1536kPa，内摩擦角=7.111.9；饱和快剪峰值强度：内聚力C=1436kPa，内摩擦角=6.710.8；饱和快剪残余强度：内聚力C=1128kPa，内摩擦角=4.07.0。1.7滑床特征 滑床为侏罗系中统上沙溪庙组中风化砂岩，较完整，强风化层基本不可见。砂岩天然重度23.23-25.19kN/m3。 表1-2 岩石设计参数表序号项 目单 位中风化砂岩1重度天然kN/m324饱和kN/m3252抗压强度天然MPa17饱和MPa133锚固体与砂岩粘结强度kPa10004地基承载力MPa2.005锚杆与砂浆粘结强度kPa砂浆标准抗压强度10%6地基系数（K）MN/m31507岩石侧应力容许值kPa30008基底摩擦系数0.401.8滑坡潜在危害 危害人数为1200人，可能直接经济损失约1100万元。2. 治理工程总体设计2.1等级划分、工况及安全系数本工程是针对于位于成都地区某河左岸某村的一个滑坡体而言，该滑坡体呈阶梯状，前缘、后缘及台地之间交接部位较陡，发育多条“V”型冲沟，深度110m。采用悬臂式挡土墙进行支护处理。表2-1 一般滑坡防治工程分级表级别危害对象县级和县级以上城市主要集镇。或大型工矿企业、重要桥梁、国道专项设施一般集镇。县级或中型工矿企业、省道及一般专项工程受灾程度危害人数/人10001000500100010005001000010000500010001005001.6满足要求2.4抗滑稳定验算竖向力之和Gk=Gik=40.625+29.59+300=370.215kN抗滑力Gk=370.2150.3=111.06滑移力 F=85.03 kN抗滑稳定系数Kc=GkF=111.0685.03=1.311.3满足要求。2.5地基承载力验算地基承载力验算应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。要计算地基地面偏心距e0,先计算总竖向力到墙趾的距离e=MV-MHGkMV为竖向荷载引起的弯矩，其值为MV=G1kx1+G2kx2+G3kx3=40.6250.885+29.591.69+3002.55=850.96kNmMH为水平力引起的弯矩，其值为MH=85.031.5=127.545kNme=850.96-127.545370.215=1.954m偏心距：e0=B2-e=4.052-1.954=0.071B4=1.01地基压力pminmax=GkB16e0B=370.2154.05160.0714.05=81.80101.03kNm21.2fa=1.2300满足要求。2.6结构设计立板与结构均采用C20混凝土和HR335钢筋,满足以下：fc=9.6N/mm2,ft=1.1N/mm2,ftk=1.54N/mm2,fy=300 N/mm2,Es=200000 N/mm2。（1） 立板设计采用承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，永久荷载效应起控制作用，因此立板底设计弯矩值M=1.3585.031.5=172.19kNm界面有效高度h0=400-40=360mm，纵向上取单位长度1m计算，截面宽度b=1000mm,需配置的钢筋面积As=fcfybh01-(1-2Mfcbh02)=9.630010003601-(1-2172.191069.610003602)=1723mm2选用16110，则实际配筋面积为As=1828mm2.(2)立板裂缝宽度验算 最大裂缝宽度应按正常使用极限状态验算，acr=2.1,c=35mm,deq=12mm,Ate=0.5bh,te=ASAte=18280.51000400=0.0091按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合计算的弯矩值为M=85.031.5=127.545kNmsk=Mk0.87h0As=127.5451060.873601828=222.77N/mm2=1.1-0.65ftktesk=1.1-0.651.540.0091222.77=0.606所以，最大裂缝宽度max=crskES1.9c+0.08deqte=2.10.606222.7721051.935+0.08120.0091=0.19mm0.2mm (3) 底板设计墙踵板根部D点的地基反力计算采用承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，首先