岩土支挡与锚固工程

1、前言（1h）、课程性质岩土工程主要问题（1）地基稳定问题一一 沉降与变形一一基础工程与地基处理（地基处理技术等）（2）斜坡稳定问题一一破坏模式与防护技术一一支挡结构设计与施工、地质灾害治 理工程设计、岩土支挡与锚固工程等（3）围岩（碉室）一定问题一一变形破坏与防治一一隧道工程、巷道支护技术、岩 土锚固工程等（4）涉水的岩土问题：水库、堤岸、港口、码头、海岸等一一抛石基础 ？、坝体设计 与施工？研究人类工程活动与地质环境（工程地质条件）之间的相互作用，以便正确评价、合理利 用、有效改造和完善保护地质环境。、支挡结构设计的基本方法研究对象：工程地质问题 => 斜坡稳定稳定（部分围岩稳定） 改

2、造与加固为目的。变形程度时间效应研究容：应用工程地质分析的原理和方法，获取岩土体及其变形破坏特点和变形破坏机理 的地质信息；以岩土支挡与锚固为主要手段，依据结构构造物与岩土体的作用特点， 应用岩土 力学、结构力学等的理论与方法，解决不同性状的岩土体的稳定性问题。研究方法：地质分析、原理分析、力学分析第1章 岩土支挡设计的基本原理（3h）1.1 概述需支挡或加固的岩土体：各类滑坡、潜在不稳定斜坡、人工开挖边坡（含深基坑）、隧道及地下碉室、港口码头等1.1.1 岩土体失稳破坏模式取决于岩土体所处的地质环境、物理力学性质、外动力作用（制约与影响因素）等自然斜坡：崩（塌）、滑（坡）、泥（石流）人工边坡

3、：水利水电工程高边坡、路堤路堑边坡、露天矿边坡、深基坑等碉室围岩：工程地质分析原理1.1.2 岩土体失稳破坏机理岩土介质：岩质边坡（碉室围岩）、土质边坡、成因条件（堆积、坡积、风积等）受力条件：应力状态、应力历史、堆（载）卸（荷）条件影响因素：降雨、台风、人类活动比如岩质边坡的破坏模型有：（1）滑移-压致拉裂、（2）滑移-拉裂、（3）滑移-弯曲、（4） 弯曲-拉裂、（5）拉裂-剪出、及其组合模型等；土质边坡的破坏模型有：（1）均质土坡的圆弧滑动、（2）顺层土体沿软弱面蠕变、（3）沿 基岩面滑动、（4）裂隙土体的崩落破坏等。 r Zffl 1 4总体滑辱原敷里裂舞高HI示及网J*.tfF J图J

4、图1 ：詈土依胭匠取曼对网景及耀芳期1（1患住格寄更湘禾b）fc）（d>9 土体局部失功匿示1.1.3 支挡与锚固的一般原理表1 1 ,二土体变形破坏机理与支挡和铅固原理图表-形式 变模岩土体条件!沿移压致拉裂L平缓层状 岩体2，中映城临 空岩体滑 移 r 拉 裂1.中缭蛹城 外层状或似 层状岩体2 .卜伏软弱曲3 .中陡坡临空*无形破坏机理卸荷回弹引起岩体 沿平缓结构面向坡 前临空方向产生援 慢的螭变性滑移, 锁固点受压致科 破裂自下向上扩展, 裂面交施岩体失稳 破坏岩体沿下伏软弱面 向城曲桩空方向滑 移，上部滑移体拉 裂解体1.中缓倾坡i岩体滑移控制而做支挡和锚固原理1.阻止变形发

5、展.施加与变形 相反方向的力2.增加岩体的整 体性，连接滑移 面上下岩体或在 滑移面设置阻滑 措厩L前壕设支挡结 构提供支撑力2.穿越滑面设阻 滑体图示滑移瑞外外向坡. 坡度与岩层 倾角相近2.前缀未受 切割临空角接近该面的罐值 隙擦角，上覆岩体 滑移在前绿受阻, 坡脚岩体受纵向挤 正应力作用发生萼 曲，鼓解.剪切裂L穿越滑斯设限 港体2,前缘设支挡结 构提供支持力缝贯穿后破坏I.陡立或陡 但内层状若体2隗一微陇 坡临空陡直板状岩体卸荷 回抻，裂缝张开弁 在自重萼矩作用F 向临空方向弯曲、 拉裂、根部折断, 形成崩埸或滑埸1 .提供水平支撑 力限制裂健发展2 .设置拉结体增 强岩体的整体性,

6、同时可限制裂缝 龙展岩体张裂(拉裂了剪出L结构面发 育的块状岩体2.中随坡临 空a多组结构 面切割形成局 部不施定校体】.后缘或他缘裂提 发展，块体有沿收 坡向结构面潸动 者势2.倾向堤外力且相 对的侧向裂面形成 的楔形体成潜在不 稳定体1,提供支撑力限 制阻止后续拉裂 变形发展或卜.滑 粉耕2.特块体蜡固于 母体上，增强岩 体的筠体性填表1 I变形 模式着土体条彳牛变形破坏机理支揩和锚固原理图示土 体滑 动11LL均质土体工卤空坡较能1哧空域较高后绿裂箍发展+圆 弧形潜在滑觉面贯 通产生滑坡1 .前线出加支撵 泗】力2 .穿越潜在滑动 面一定深度设置 陡滑体阻止滑动 和增强滑动面抗 剪强度&

7、amp;穿越破裂面一 定深度设置增强 体,以增加土体 本身强度和加强 变形体与母体的 连结,对于规模 较大的睛动变形 体,可因地蒯底 地综合采用上述 途径L顺层地土 体2.下伏软弱 面t层带)上岗土体沿下伏软 弱面(层带)的下 滑分力大于软露面 的抗剪强度，土体 筱体向下滑动;A ,二:泉:阻潸. L上部体覆 空层2 . F伏基岩3 .粗孟层与i岩接触面L覆土体沿基覆面 的下滑分力整体上 大于基瓒曲的抗剪 强度. 土体有向下 滑动趋势(粘靖f档)结：，X:*111笫 滑1,均质土体2.垂直裂隙 发育3,隧百临空垂直裂隙松池张开. 从根部拓断而崩落1.前级施加支撑 (挡)力2.设置水平增通 体，

8、成增加土体 本身强度和土体 的整体性；.羽音附 增强在，星一1粘:第E1.1.4岩土支挡与锚固工程的主要结构类型解决岩土体稳定性的基本途径：提供支撑力、设置阻滑体、锚固不稳定体(、改良岩土体)支挡结构：使岩土体保持稳定、控制位移(或变形)而建造的结构物(体)常见支挡结构类型有：(1)挡土墙：重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土；(2)挡土桩：悬臂桩、拉锚桩等；(3)抗滑桩：(4)地下连续墙：常见锚固工程类型有：(1)系统锚杆(2)全长粘结型锚杆(3)端头锚固型锚杆(4)摩擦型锚杆(5)管式锚杆和自钻式锚杆(6)预应力锚杆(锚索支挡和锚固共同作用类型有：(1)锚拉桩、锚定板式挡土墙(2)预应力

9、格构锚(3) 土钉墙(4)喷锚支护(5)柔性防护网支护1.2 支挡与锚固设计原则1.2.1 设计方法工程设计：诸多不确定前提下，按照已知有限条件(工期、费用、安全性等)，确定当时认为最为合理的方法(措施)。要求设计人员：对影响结构因素的认识、岩土在规律的把握、对涉及结果可靠性的分析设计方法发展概况：安全系数法一概率极限状态设计法(可靠度设计)目前岩土设计方法：工程类比法、安全系数法、概率极限状态设计法(可靠度设计)(1)工程类比法即经验设计法，包括直接类比法和间接类比法，辅之以量测法和理论验算法工程实践中采用较为广泛的设计方法，各类规明确！(2)安全系数法安全系数的认识一一概念安全系数不是定量

10、表示安全性的尺度！(1)容许应力法容许应力法的设计原则是：结构构件截面的计算应力不得大于结构设计规范所给定 的容许应力.结构构件裁面的计算应力是按规范规定的标准荷蒙，以线性伸性理论计算 的.容许应力则是用一个由经验判断的大于1的安全系数去除某一适当的极限状态所规 定的最大应力而确定,即容许应力为 ，式中，九3最大强度值WK-一安全系数.(2)破损阶段法破损阶段法的电计原则是:.结构构件达到破损阶段时的计算承载能力中应不低于 标选荷战引起的构件内力N乘以由经验判断安全系数K ,即KN（3）概率极限状态设计法概念：以可靠度为设计目标、以概率论为基础、以设计目标（结构或构件）达到某种功能（如抗剪性、

11、抗弯性等）要求的极限状态为依据、结构设计计算方法。以后岩土工程设计的主流方向！达式为式中，人结构重要性系数I5结构的荷载效应；R结构抗力，小计：岩土体及其防治工程结构稳定性分析多采用一一安全系数法；支挡工程结构设计采用一一概率极限状态设计法喷锚支护目前一般采用一一工程类比法1.2.2 设计阶段与设计等级（1）设计阶段：取决于工程任务（目标）与工作程度，不同行业又有不同建筑工程领域（港口工程）：可行性方案设计、初步设计、施工图设计公路工程领域：可行性设计（又分预可和工可）、初步设计、施工图设计水利水电工程（铁路工程）：预可行性规划设计、可行性方案设计、初步设计（初测）、施 工图设计（定测）四个阶

12、段地质灾害领域：可行性方案设计、初步设计、施工图设计（2）不同设计阶段的设计目标项目决策后，岩土工程设计一般进行初步设计和施工图设计了。大型和重要工程，初步设计前，应进行设计方案的优选！可研阶段设计：必要性论证、可行性分析、方案对比、经济技术分析等初设阶段设计：对可研推荐方案进行论证、对工程方案进行分解、提出具体工程实现步骤、提出相关工程参数、进行结构设计计算、编制报告与图件，进行工程概算。初设文件的深度要求：应符合已审定的设计方案；能据以确定土地征用围；能据以准备主要设备及材料；应提供工程设计概算，作为审批确定项目投资的依据；能据以进行施工图设计能据以进行施工准备。施工图设计：细化施工图、提

13、出施工技术、施工组织和安全措施的要求、满足工程施工和工程招标要求，编制以结构为主体的细部图图件及说明，进行工程预算施工图设计文件的深度要求：能据以进行施工与安装；能据以安排材料、设备订货和非标制作；能据以编制施工图预算；能据以进行工程验收。（3）设计等级（安全等级）务必熟记的几类岩土设计系数：滑坡防治工程：安全系数有抗滑、抗倾覆、抗剪断a 1-2 一般滑坡防治工程分级级别I11IIJ危害对象具纲和县级以上 迁建城市,或重 要桥梁.国道专 项设康主安适建集镇.其 级和同级以上工矿 企业，哲道及一般 专项设施般迁建集量、乡 慎工耕企业、重要 的农村居民点受灾 程度危害人数CA）>25025。

14、加<30直接经济损失匕万元）>1UOO<S00灾害期望损失（万元/年>50005000-Lf?00<1000施I.M一般工程投费（万元）>1CX)O1000-1CO<100公路路堑边坡工程设计:表I 3路赞边坡稳定安全系数公路等徵路箪边坡瞪定安全系数公路等级路簟边坡襟定安仝系数高速公路.级公路正常工玩L2O-L3O 1一级及二级 以下公路正凿工况L 15-1. 23非正和工泥11，ML 20非正常工况1LOST 15非正常工祝口1L 05-L 10非正常工况n1.02 L 05一一1暴14姑构重要性系故人挡土墙高公路等级高速公路.一级公路二级及汉下公路

15、0m1.00. 95>5.0mL05J. 0建筑边坡工程设计:费1-5边城工程安全等级边坡类型边坡高度破坏后聚安全等级*质边航岩体类型为1或11美h很严重一级产量二级不芦m三皴岩体类型为R或IV类1S< <3。h 05很严重一级严重 1很严重二期.蟹严重二级不泮他三缎上面边坡ItX/ <15很严市一缎产重二级h <10设严重一缄严重二缴小呼重三级表1一5边域稳定安全系数一:'定口左Y全等缎针算方法 r一级边坡二畿边坡1二级边坡平面滑动法，折线滑动法1_ 351. 3。1.25国1孤滑动法L S0L25L20水利水电工程边坡:表I-水电水利工程边坡类别和然剂

16、划分类刷级别“、A类枢蜘工程区边城H类水库:边坡i艰第胴I线水工建筑物安全的边岐滑坡由生危害性涌泡曳滑坡虫害研能危 及I吸遑筑物安全的边坡日短格叫？盘.3级水工注筑物安伞的边坡可能发生滑坡并危及2级.？级建筑物 安全的边坡国级胖胸4细.5级水上建筑物安全的边坡要求整体璜定而允许部分失检或辑慢滑落的边城r表1-8水串水利工槿边破设计安全系数八类相轨工程区边坡B类水库边城持久状况姬情状况网鹅状况持久状况吨笆状况偶然状沅1级I. 30 -1. 25L 207 15L 10-1.05L 25T 】5J. 151.051. D5H酶1x25-1.151, 15 -L05L051.15-L05I.10-L

17、05L05-LD0m级k. 15-1.05L 10-L051.00L lOLOOI.05T。U1.001.2.3 极限状态设计原则基本要求：安全性、适用性、耐久性一般原则：与工程结构的设计原则一致，工程结构可靠度设计统一标准（GB50153-92）1.2.4 荷载及其作用效应组合（1）荷载的种类A、岩土体自重：天然重度、浮重、饱和重度等B、土压力：主动土压力、被动土压力、静止土压力C、水压力：静水压力和动水压力（渗透水压力）D、地震作用力：地震系数（地震加速度除以重力加速度）乘以岩土体重力E、其他作用力：风载、雪载、车辆荷载、波浪压力、临时施工荷载、温度影响等（2）荷载作用效应组合承载能力报限

18、状态下，由可变荷载效应控制的基本组合设计值S,应用下式表达士§ 口 了白5小 卜 /孰5口1# H y q? 0 ? S正常使用极限状态下.荷载效应的标准维合值5,应用下式表示:Si = St逢 ' Sq醍 + S，nScj劭"4 如j5r荷载效应的准永久组合值5%应用下式表不工七Sr *以|§口通+必+%5tM式中，冬.按永久荷载标准值G计算的荷载效应值S” 按可变荷载标准值Q让计算的荷载效应值事九一一可变荷载Q的组合值系数.按现行建维结构荷载规范G所0009糊定 取值；保褥永久值系数.按现行建筑结构荷载规范G皮0009的规定取值人永久荷裁的分项系数，按

19、现行建筑结构荷载观尼GB50OO9的规定 取值了砧第7个可变荷载的分项系数.按现行建筑结构荷载规范GR50009的规定取值.时出永久荷载效应控制的基本组合.也可采用简化规则荷载效应拉本组合的西卜值5 ：S7I. 358式中.Sh荷载效应的标准组合值.表170常期作用C或荷载）眼自组合作用（或荷教）名称档上结构重力.增草上的有效永火荷载、填土重力. 单土侧压力及其他永久荷载组合II 组合1号基本可变荷载相组合 皿组合11与其他可空荷栽、偶然荷栽相组合表1 1承载能力极限状态作用（有载）分项系数梢况荷我增大对结构起有利作用时荷载增大对结构起不利作用时组合1, nI，nDI垂直恒载0. 901.20

20、恒毂或彳辆荷载、人群 荷载的主动土压力1. 000. 951.401.30被动土压力0. 300.50水浮力0. 95L 10静水压力0. 951.05动水压力0. 951.20第2章 土压力与滑坡推力(6h)2.1 概述岩土体作用力(变形破坏)规律的认识一一变形机理、受力特征、结构形式等正确、合理确定岩土压力或者说岩土体作用在支挡结构上的力的大小、方向、分布、 变化 规律等，是我们做岩土支挡与锚固结构设计的第一步，也是最为关键的一步！2.2土压力计算(1)静止土压力图22三种土压力示意图(2)主动土压力»2 1产生主、被动土压力所需的位移土压力状态上的类别挡:t墙位移形式所需位移厨

21、砂性土平移0. 001H主动1境墙趾转动0.001 H粘性土平移0. 004 H统墙趾转动0. 004 H被动砂性土平移0. 05H绕墙趾转动>0. IH注:H为挡上增的高度，(3)被动土压力2.2.1静止土压力计算U)隹直方向上的自重应力式中，y土体的重度；文由土体表面算起至M点的深度，C2)侧向压应力，是由于挡土墙的束了土体的伸向变形T所以土体会对挡土墙有一 个侧向压应力，这就是静止土压力。设负=%，由材料力学中的广义虎克定律：f =- h S I ch ) 1* f 2 =强:疗1 r , v.f s =r _心一式中p E 一弹性模量.p泊松比。由于挡十堵的侧限作用，所以对于平面

22、应变问题，一- 同时该单元体是 处于半无限弹性体的应力状态.所以仃二屯工将以上三个条件代人前述三式得留27捺止土压力计箕图式因此.半无限弹性体在无侧移的条件下，其侧向压力与竖直方向压力之间的关系为式中，乩为静止土压力系数* Ka - 七 0 Kn与土的种类有关，而同一种土的Ku还 与其空隙比，含水量、加压条件，压筝程度有关口常见的K“值，粘土为0，50.7,砂 土为。.346 45、也可根据半经验公式K° = l一即呻计算，式巾，/为土体的有败应力 内厚擦角.墙后土体为水平时，静止土压力按三角形分布，静止土味力合力Eo小式中，挡土墙墙高.合力作用点即三角形形心，位于距离墙踵H/3处。

23、2.2.2朗肯土压力计算朗肯（英国），1857年提出。基本假定：挡土墙墙背竖直、光滑；墙后土体表面水平并无限延长。土体任意水平面与墙背均为主平面（即该平面上无剪应力作用），作用于两平面的正应力均为主应力。图2-5朗肯士压力计算图式滑裂面与水平面的夹角为4T 一方.求解外（方法同求解乩的方法）可得0尸=yz - tan2（45。十号）+ tan（450 +.）=中& v<K7<2-5）被动土压力系数/</=回？（叱+手）色-6）对于砂性士.p, 小0口°（4：/+当）=7之K*（2-V）被动十.压力户产沿深度之星直线分布，如图2-7所示，作用在墙背:的被动土压

24、力 的合力£,由外分布图形的面积求得，其作用点位置在分布固形的形心处.图27朗育被动土压力分布求该一无函数的极值，令凿=,得到最危险滑裂面的角灰,然后将“代入式 （2-10）,得主动土压力(2-11)E.-4加K.主动土体力系数 Kac(>s2ecis(*5 - e ) I 1；sinS !w)sin(p-6) 7 CO5(J +e)CDS( /?)式中KI主动土压力系数：y土体内摩擦箱；点-墙背倾角.即墙背与铅垂线之间的夹 角,俯斜时取正,仰斜时取负（图2 9）;0墙背土体表面的倾角：(2-12)图2 一 口墙背倾常取值6墙背与土体之间的摩擦角,可按袅AZ选用.2.2.3库伦

25、土压力计算库伦（法国）1773年提出，基本假定：挡土墙墙后为砂土（ c=0）;挡土墙墙后土体产生主动或被动土压力时，土体形成滑动楔体，具滑裂面为通过墙踵的平面。库伦士压力理论根据滑动楔体处于极限平衡状态时，应用静力平衡条件求解得主动土压力与被动土压力图28主动土压力计算图示(2-12)图29墙背倾角取值求该一元函数的极值，令器=。,得到最危险滑裂面的角仇，然后将仇代入式<2-10）.得主动土压力(2-11)主动土压力系数 Ka - 8s,（1+穗/嘉苇）式中,K. 主动上压力系数,（p土体内摩擦角； 一墙背倾角,即墙背与铅垂线之间的夹 角，俯斜时取正，仰斜时取负（图2-9）； P增背土体

26、表面的假角；6墙背与土体之间的摩擦角，可按表2-2选用。表22 土对挡土墙墙背的摩擦角8挡土墙情况孽擦角8墙背平滑，排水不良(0-0. 33)包堵背粗糙，排水良好(0. 33-0.50)”墙背很粗建，排水良好(0. 500. 67)(pk酒背与土体间不可能滑动(0. 67-1.00)和注：中.为培肯士体的内摩擦角标准值.如图2 1。，梯体自重行为鹭白向下、展他应力R和E，由于BC和AC面上的摩 擦力与计算主动上压力反向,所以淡和E的方向发生r变化.按照求解主动上压力的 方法，可求得被动上压力计算公式E* =|yH?K,（2-13）被动上压力系数CilS-ECOMCf -8)(2-14)卬 +

27、w )十+f)y COS金一a)CD5(E 8、-2.2.4第二破裂面计算法产生条件：墙背倾角必须大于第二破裂面的倾角；投影在墙背上的力所产生的下滑力必须小于墙背处的抗滑力(w)(b)g图2-1】第二破裂面计算图示2.3 土压力计算小结2.3.1 库伦理论与朗肯理论的适用条件P37实践中，用库伦公式计算主动土压力，用朗肯公式计算被动土压力2.3.2 规推荐的土压力计算方法2.4 特殊条件下的土压力计算2.4.1 超载作用下的土压力计算J =（等）及】9）式中，勺.1最大附加侦I向压力标唯值h 附加侧向压力分布范围（m>» h -d （Un,中），3 二疗十号*卬为土体内摩擦角：

28、Q一线分布荷栽标潴值（kN/mh人主动土压力系数，K0 =仙415一1）.，2. 4.1.2条形荷教作用距离支护结构顶端a处作用有宽度为6的均布荷载时，如图2- 16,附加侧向土压 力标准值可按1<式计算： q1.<2-20)式中，一附加侧向土压力标准值<kN/m2),qL -局部均布荷载标准值(kN/m2)；K. 主动土压力系数。附加侧向压力为矩形分布,如图216/>« (/x 十q)K” 2c、/K.(221)pa = y(z +/K -2c 凤=70 4A0)Ka -2c 区 (2-22) 从上.式可以看出，均布荷载q的作用相当于在土体哀面增加了一层厚为

29、底=；的 土层，土压力计算时以=+脑代替n就可得均布荷载q作用下的土压力.如图2-17 (a)所示，土压力的分布为梯形ABCD,其中三角形DEC代表土体自重产生的土压 力，矩形ABED为超或q所引起的土压力。土压力合力大小为梯形面积，作用点在梯 形形心。(a)(b)(2)墙背做(斜、土体表面倾斜且有均布荷载作用仍将均布荷载换算成当量土重，当量土重厚度褊=；。如图2 17 (b)所示.以 此假想土体面与墙背延长线相交于A'点,可按A'B为假想湍背计算土压力.假想的墙 高为"+"，在A'AD中应用正弦定理由兑4'=.书匕躲sin(90+»

30、;), CO 5/?=脑 8乂*)8羯8挈深度工处的主动土压力强度Py (九'+量)K让其中，为库仑主动土压力系数.土压力分布为梯形.合力大小为梯形面积.作用点在梯形形心.主动土压力r(2A? + H)H主动土压力作用缓距离底7避'+ H) HA L a=1 BkX.1m(2hr + II) 32.4,2墙后土体分层时的土压力计算图2 19 土体分层时土压力计算2.4.3有地下水作用下的土压力计算Y'h K. 图2-N1有地下水作用的砂性土土压力计算(b)衡宣式挡土墙遇挡土噜土体中有地下水的情况，如为透 水性好的土体应将土压力和水压力分别道行计 算，如图2-21所示，水

31、上机范围取土体参数 y、c.劭.按前述方法计算土压力；然后将 以范围内土体作为超载作用在下面土体上，计 算A1范围内的土压力,并且计算时取土体的重 度为浮重度八九九式中，饱和重度，九水的重度.2.4.4折线型墙背土压力计算图2 23折线型墙背图2 24延长墙背法求下墙土压力从 e 点引 eg bc 从。点弓贝 lJcg=e = E2，egbc = R、,令那么 c片Ez+AE.在&一中,应用正弦定理“Ei就置靠右应用正弦定理: E = R sm (夕8 1 )sin(82 + 3+ 62 az)图2-25力多边形法求下墙土压力可知,乙是为的函数，为求E?的最大值，令除 。，可求得破裂角

32、义，然后 代入E2的表达式得下墙的主动土压力.图2 26有限荒圉土体土压力计算图2-2； 土体表面不规则时主动土压力计算2.4.5 有限围土体的土压力计算由2, 2节中库仑主动土压力的推舁结果式(2-10)知K . cosS -fcqs(5 - )sinS - Q)“CQSE机门3 -P)CQS(g 一 中 - E - 6)其中的土体内摩擦角中应代替以稳定岩石坡面 与土体间的摩擦角在,而破裂角0为已知，所以， 市限范围上体主动上压力系数就为衣2-2丸现行规 范中通常以口来代表墙背和水平面的夹角，式2-23 中店为墙背和曝直面的夹角，即亡=90'-口，代人式 2-23 得_与山(。+g)

33、smS 十一 )" sin?tfSLn(3 - jff)sin(cr $ 4- r)(2-24)式2-24即为建筑边坡工程技术规范 (G西。3附)一2。2)推荐的有限范围土体十压 力的计算公式，其中检定岩石坡面与土体间的摩擦角位曲取值根据试验资料确定，当 无试监资料时，粘性土与粉土可取3 =6 33处，户为土体的内摩擦角标准值，砂性土 与碎石土可取8r =0, 5Q*2.4.6 土体表面不规则时的土压力计算2.5 土压力图解法Poncelet法、Culmann 法2.5.1 基本原理1一印顺时针转(90°-)的方向: 2P瓶时针转(90'8的方向.09 2-28库尔

34、16图斛原理2.5.2图解步骤图2 29库尔曼图解法2.6不同结构物作用时土压力的分布与计算（a）砂KaW.0,2 >77 04y/<JUJ（b）中等和软粘土<c）硬粘土图231 Feghi-Pcck 土压力分布修正2.7土压力计算中的参数取值2.7.1 有效应力法与总应力法2.7有效应力法与总应力法当支挡结构所支挡土体有地下水作用时，尤其是基垸工程.土压力的计算方法日时 主要为有效应力法和总应力法.采用有效应力指标计算土压力即水土分算方法，利用有效原理，分别考虑上骨架 压力和水压力.主动土压力狐=yhKt/ 2cf7T +八h式中，力土的浮重度，兀水的重度（kN/W）a这种

35、计算七压力方法的概念明确.对于透水性好的砂性土和粉土，采用有妓应力法 进行计算土压力，在我国工程界已达到共识.但是对于粘性土的不排水情况，实际应用 时存在一些困难。采用总应力指标计算土IE力，即水土合算方法，在表面上忽略土体弱切产生的超静 空隙压力的影响，采用总应力不变的观念，未涉及鄢水注力的影响口主动土压力内=亦（一2匕8 式中，y土的饱和重度（kN/mJ）.2.7.2用等效摩擦角计算主动土压力工7. 2用等值内摩擦角计算主动土压力按照库仑理论计算上压力，不能考虑到土体的粘聚力，因此可以将粘聚力折成等值 内摩擦信中心(也称综合内摩擦角)来计算.具体计算方法分为两种士(1)根据抗剪强度相等原理

36、粘竹土的抗剪强度 many + j 等值抗剪强度丁 = crtnn/o令ntan中十c"始日口平八 由此可求出等值内摩擦角的.(2)根据土技力相等原理为简化计算，考虑e=3 6=0, g=0的情况.上体为粘性土的土压力工%m .汨"an?.5" - 2dt/tan卜5” 一 到十号按等值内摩擦危的土压力：。心=-号)令A i - da，可得由此可求得等值内摩擦角如2.8 滑坡推力计算图：立传递系数法计算图式半重力式悬臂式第3章挡土墙计算与设计（4h）3.1挡土墙的基本类型表3-1挡土墙基本类型及其适用地国类型给构示意特点及其适用范围L依靠墙自重承受土洋力保持平衡2

37、 . 一般用装砌片石痢筑,缺乏石科地区可用混凝土3 .形式简单.取材容易，施工简便.爵济效果好或当地基承裁力低时可在墉底设辆陆混凝土板, 可减薄滞导.减少开挖最适用于低湍.地庾情况较好,有石料地区L用混艇土灌注，在璃背设少量钢筋乙 墙趾展览.或基底设凸樟，以藏薄墙身，节省 国工适用于地基承栽力低，缺乏石料地区L采用钢筋混凝土.有立臂，墙趾板.堵蹦板组 成，断而尺寸小2-墙过高，F部等矩大，钢筋用量大适用于石料就乏地区,地基承梵力低加区.解高不 宜超过6 m锚 杆式续表3-1类型结构示意特点及其适用范围扶壁式堵面板7C1.有墙面板、墙趾板、墙踵板.扶壁组成2,采用钢筋混凝土埔趾QJ_5堵颜板适用

38、于石料缺乏世区，挡土墙高大于6 m,较悬臂式 经济由肋柱、挡上板、锚杆组成,舔徜杆的拉力维持措 土端的平赛适用于一般地区岩质或土质辿坡加固工程，可采用 单级或多级，在多级墙的上下级墙体之间应设置宽 度不小于2 m的平台.每级增高不宜大于6 m总高 度宜控制在18 m以内。适用于为减少开挖量的挖方 地区.石料缺乏地区锚碇板式搞向板加筋土式板桩式他F连续墙空警遮、至锚定板-777T-0''/柏杆批下连续堵1 .结构特点与锚杆相似，只是拉杆的端部用锚碇板 固定于稳定区2 .填土压实时拉杆易弯.产生次应力适用于缺乏石料地区和大型填方工程1 .由埴面板、拉条及填土组成,结构简单、施T 方

39、便2 .对地基承载力要求较低适用于大型填方工程.可采用单级或多级，单级高 度不宜大于10 m,当墙高超过10 rn或地震烈度8度 及以上地区时应作特别设计.1 .深埋的桩柱间用挡土板拦持土体2 .桩可用钢筋混凝土桩、钢板桩,低堵或临时支撑可用木板桩3 .桩上端可自由，也可锚碇适用于一般地区、温水地区和地裂区的路阴和路堤. 也可用于滑坡等地质灾害的治理,1 .在地下挖狭长深槽.内充满泥架.浇筑水下钢筋 隆墙2 .由地下墙段组成地下连续墙,兆墙身强度或靠支 撑保证体系的稳定适用于大型地下开挖工程，较板桩墙可得到更大的 刚反、更人的深度3.2重力式挡土墙设计3.2.1 概述重力式挡土墙是以挡土墙的自

40、身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定，课用石砌或混凝土建成。课根据其墙背的坡度分为仰视、垂直、俯视三种类型。按土压力理论，仰斜背墙的主动土压力最小，而俯斜墙背的主动土压力最大，垂 直墙背承受的土压力介于两者之间。 若挡土墙修建时需要开挖，因仰斜墙背可与开挖的临时边坡相结合，而俯斜墙背 后需要回填土，对于支挡挖方工程的边坡，以仰斜墙背为好，反之，如果是填方 工程，应采用俯斜墙背或垂直墙背，以便填土夯实。个别情况下，为减小土压力， 采用仰斜墙也是可行的，但应该注意墙背附近的回填土质量。 当墙前原有地形较平坦，用仰斜墙背比较合理，若原有地形较陡，用仰斜墙背会 使墙身增高很多，此时应当采用垂直或俯斜

41、墙。综上所述，边坡需要开挖时，仰斜墙施工方便，土压力小墙身截面经济，设计时 应优先选用仰斜墙。而填方路堤或边坡，则宜优先选用直墙或俯斜墙。3.2.2 重力式挡土墙设计图3-2重力式挡土墙所受荷载及破坏形式(1)抗滑移稳定性验算考虑如图3-3所示的墙底有一倾角而(逆坡)的措 土墙，墙背倾角为八受到主动土压力及和自重G,基 底摩擦系数为在主动土压力瓦的作用下，挡土墙有 沿着基底滑移的趋势.将所有的力都沿着基底和基底的 法向分解，由此分析挡土墙的抗滑移稳定性。主动土压力在平行于基底方向的分力为Ear 瓦sin 90* (8 + 9。口-aHfiro) E喜in (a -ao5) 在垂直于基底方向的分

42、力为E&n=Ecos (a-ao-?)同样有自重的分解G, =Gsinao G, =Gcosgc滑动的力为E,-G,抵抗滑动的基底摩擦力为（E“+G*）*,要保证挡土墙的抗滑 移稳定性,就必须满足（E.+G3产？（一&通常取安全系数1.3,即(3-1)(E加十d(Eflf -Gt)八3襄3-2岩土对挡土墙墓底的摩擦浜数上的类别摩擦系数产土的类别埠撵系数/可裁0. 25-0. 30中砂,粗砂,砾砂0,10-0,50拈性土硬塑0. 3"0, 35碎石上0.40-0, 6。坚硬0. 33-0. 45软质岩0. 40-0, 60粉上0, 30-0. 40表面粗糙的硬质岩0.

43、65-0. 75注,L时易14化的软砂岩和望性指数I户大于 22的靶性上.基底摩擦系效应逃过送验嘘定*2，对砰石土，可供据其带文程度，填充物状况，风化程度等确定.（2）抗倾覆稳定性验算图3 4抗倾覆稳定验算主动土压力在水平方向的分力为Eg=E&cos (6 + 90° 。)-Easin (口-8)设瓦，作用点到墙趾的竖直距离为力:iz f = zbtarao式中*之旺压力合力作用点到墙踵的喏直距离。E对墙趾点的倾覆力矩为E.Wc主动土乐力在竖江方向的分力为ElE“cos(口8)对墙趾取矩的力皆为x f - bzcotaIL产生的抗倾覆力矩为瓦口人挡土熔自重产生的抗倾覆力矩为其

44、中我为挡 墙里心到墙趾点的水平距离, 一般挡墙材料是匀质的， 重心即形心.保证挡土墙的抗倾覆稳定性,要求抗倾覆力矩大于侦覆力矩，即及引,取安全系数L6,即E小 f+GiBL EE皿(3-2)(3)地基承载力验算(基地压力及偏心验算)-I k ,人 _ F +声凿 A W ,式中，A基底面积(m2);F -作用在基底的竖直荷载(kN)；G自重(kN) *M -各种荷载作用于基底的力矩之和(kN - m)；W基底的截面模量。设挡土墙墙底宽为b,荷载的偏心距为八设F和G之和为N,并在纵向上取单位宽度计算，此时有0上式可写为t _F+G»(F+G)X N , N x * N / .1 , 6

45、 "二 -TVT± w=£V1 士史亘=丁口 士不)对于挡土墙，一般情况下,作用在其上的竖向荷载只有土压力在竖直方向上的分力 Eg,没有其他竖向荷载，代人上式可得加M=区41士竽)(3-3)为求偏心距e (即基底合力作用点偏离基底形心的距离)，首先求出作用在基底的 竖向合力N的作用点到墙趾距离如图35所示，由荷载和基底反力对墙趾点O取 矩之和为零得. Gxa + Eazx 1 - E “z fa - )G+E.，那么偏心距e：(3-4)b j b Gxa +E"7 - EgZ, 2 a 2G+E“.设基底反力的分布范围为3a (。为竖起荷载N作用点距墙趾

46、的水平距离)，由基底 反力的合力和竖直荷载相等有4 X 3a X = N>pz =- =_-(3-5)033一)当e46/6时，用公式(3-3)计算出的基底压力，或者当e>6/6时，用公式 (3-5)计算出的基底压力，应满足Pmax + "rrnn " , $ Ja且Pm412/“ (f.为修正后的地基承载力特征值)，同时基底合力的偏心距应满足 /4,否则应重新设计计算。(4)墙身强度验算抗技腕算砌体偏心受压构件承载力计算公式N K 平 f * A式中，N轴向力设计值：A峨面面枳；/砌体抗压强度设计值；平高昂比，和轴向力的偏心跑对受压构件承载力影响系数，按下式计

47、算工当f43时号二1 +咻当0白3时华F:T Y"I" f +Jn(x-L)LA Y 1“%，式中，轴向力的偏心距，当为石献体时.不宜超过0.6*手§构件的高厚比.对矩形截面0 = ”HJh (0-不同砌体材料构件的高厚比修正系数+按表3-3选用*H。一受压构件的汁算高度,对于上端自由的揖土烧H。02H “f为墙高)* h矩形截面的轴向力偏心方向的边长y截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离？ft 3-3高厚比修正系曲体材打烧结普通獐、烧结多扎酸L0泡凝土及轻甘料混凝土砌跳1.1藕压炭酢降、蒸压粉煤灰砖、细料石、半蒯二石 |1,2粗料有、毛石L5对混凝土港注的

48、挡土墙*则应按素混凝土偏心受压计尊.，受压承载力按卜列公式 计箕N < tpfb < h - 2. ) 式中，X轴向力设计值：甲一素混啜土构件的稳定系数.对重力式措土墙可取LS.A素混凝土轴心抗压强度位计值；外-受压区混凝土的合力点至截面重心的距褥F6楔面宽度,挡土墙计算中多取1.0m； h版面高灌，即挡七壮厚电，当小鼻0. 45 1的受压构件，应在混凝土受拉区配置构造钢筋，否则必须满足下式 方可不配构造筋也_ 1h式中三九素混凝土抗拉强度设计值I人截面抵抗矩塑性影响系数，对于挡土场计算截面为矩形时人尸1.554&、h分别为挡十墙的单付长和挡土墙的厚度.(5)其他需要验算的

49、项软弱下卧层验算户 7 + / F 0:8式中，加相应于荷费效应标准氛合时，软弱下卧层顶面处的附加压力侑*P"软卧下卧层顶面处土的白承压力值：九软卧下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值，如上层土和下层软弱土层的压缩膜量比值大于等于3时，对条形挡土墙基讹，川 i可按下列公式简化计算：_鼠1二P3 b +2wt&.式:中.b挡墙基础底边的宽度；队相应于荷载效应标准组合时，基础底面处土的平均压力值；户一基础底面处自重压力值，工一基触底面至软弱下断层顶面的距南；0地基压力扩散级与垂直线的夹角，可按表3-4米用口表3 - 4地基压力扩触曲8.v/b0. 25*d 5036,2TJU

50、10。2y25*3。*注 i. E,：为上层上精模it2. n/AVO. 25时取 8-0,Ea为下层上压搞横量.必要附卜宜由试验都定i工小二犯50时6值不变n整体稳定性验算3.2.3 重力式挡土墙构造图37其底底面外边绘 至坡顶的水平距离示意图3.2.4 挡土墙填料选择由土压力计算理论可知,填料的摩擦角越大，主动土压力就越小；而填料的重度越大,主动土压力就越大。因此应选择摩擦角大、重度小的填料，应优先采用砂类土、碎(砾)石土 填筑。具有透水性好，抗剪强度大且稳定、易排水，能显著减少主动土压力。一般不采用粘性 土，对于重要的、高度较大的挡土墙，不应用粘土做填料。3.2.5 挡土墙的排水措施(1

51、)墙身排水措施墙身排水主要是为了排除墙后积水。在挡土墙背侧应设置200-400颁的反滤层，孔洞附近1m围应加厚至400-600 mm,通常在墙身适当高度处设置一排或数排泄水孔。如图3-9(2)地表排水措施凡挡土墙后有较大的面积或山坡， 则应在填土顶面、离挡土墙适当的距离设截水沟， 把坡上、外部径流截断排除。重力式挡土墙施工施工时应注意以下事项挡土堵全面开挖可能诱发滑坡活动时应采用分段开挖，开挖一段，立即浆砌. 同城一段.同时,应对边（滑）坡进行监测；浆砌块石、条石挡墙的施r必须采用座浆法，所用砂浆宜采用机械拌合0块石、 条石表面应清洗干净，砂浆填塞应饱满，严禁干砌事块石，条石挡墙所用石料的上下面应尽可能平整，块石厚度不应小于200 mm. 外露面应用M7. 5砂浆勾缝.应分层