边坡与基坑工程技术培训

1、边坡与基坑工程主要内容1 边坡与基坑工程概述2 土压力理论3 挡土墙设计4 边坡工程5 基坑工程1 边坡与基坑工程概述土压力：是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧（水平）压力。土坡：具有倾斜面的土体坡肩 坡顶坡面坡角坡趾坡高坡底坡度：1:m一、土压力的定义天然土坡 江、河、湖、海岸坡 山、岭、丘、岗、天然坡人工土坡 挖方：沟、渠、坑、池 填方：堤、坝、路基、堆料主 要 内 容Main Content 1 中国的滑坡与边坡灾害 1 Landslide and slope disasters in China 2 滑坡与边坡灾害防治研究的三个阶段 2 Three Stages of

2、landslide and slope disaster control research 3 研究的主要内容和成果 3 Main contents and achievements in scientific research 4 目前的研究特点和发展方向 4 Research characteristic at present and development direction in future 中国的滑坡与边坡灾害1 Landslide and slope disasters in China1.1 边坡的主要变形类型1.2 滑坡的危害1.3 实例1.1 边坡的主要变形类型collap

3、selandsliderockfallFault-sinking of broken rockmasstopple堆积层坍塌黄土滑坡崩塌错落石灰岩的倾倒变形1.2 滑坡的危害中断交通运输破坏矿山开采危害工厂安全生产破坏水利水电建设破坏文物古迹破坏城镇环境摧毁村庄农田造成其他次生灾害中国近二十年来滑坡灾害实例滑坡名称发生地点发生时间灾害情况铁西滑坡成昆线铁西车站1980年滑坡体积200万m3,中断交通40天，治理费2300万元洒勒山滑坡甘肃省东乡县1983年3月7日滑坡体积5000 m3，摧毁4个村庄，227个人死亡鸡抓子滑坡四川省云阳县1982年7月18日滑坡体积1300万m3，100万M3滑

4、入长江，造成急流险滩，治理费8500万元新滩滑坡湖北省秭归县1985年6月12日滑坡体积3000万m3，摧毁新滩镇，侵占长江航道1/3，因提前预报无伤亡韩城电厂滑坡陕西省韩城市1985年3月滑坡体积500万m3，破坏厂房设施，一二期治理费5000余万元天水锻压机床厂滑坡甘肃省天水市1990年8月21日滑坡体积60万m3，摧坏6个车间，7人死亡，损失2000多万元头寨沟滑坡云南省昭通县1992年滑坡体积400万m3，变成碎屑流冲出4KM,摧怀1个村庄K190滑坡宝成线K1901992年5月滑坡体积30万m3 ，中断运输35天，砸坏明洞，改线花费8500万元黄茨滑坡甘肃省永靖县1995年1月30日

5、滑坡体积600万m3 ，摧毁71户民房，因提前预报无伤亡岩口滑坡贵州省印江县1996年9月18日滑坡体积260万m3 ，堵断印江淹没上游一村镇，威胁下游印江县城安全八渡车站滑坡南昆线八渡1997年7月滑坡体积500万m3 ，威胁车站安全，治理费9000万元1.3 实例宝成铁路K190第三次滑坡后全貌宝兰二线伯阳隧道进口滑坡群南昆铁路八渡滑坡川藏公路102滑坡云南元磨高速公路K259三公箐隧道进口滑坡二郎山隧道西引道滑坡张裂缝长江北岸鸡扒子砂泥岩顺层滑坡小湾电站左坝肩边坡高500m，6#山头发生10万m3崩塌贵州印江岩口滑坡堵江成坝甘肃天水锻压机床厂滑坡海石湾煤矿上工业广场滑坡 黄茨滑坡后壁2

6、滑坡与边坡灾害防治研究的三个阶段2 Three Stages of landslide and slope disaster control research1、20世纪5060年代被动治理阶段2、20世纪7080年代深入研究阶段3、20世纪90年代至今预防为主阶段3 研究的主要内容和成果3 Main contents and achievements in scientific research1、滑坡理论研究（1）滑坡的定义、要素和术语（2）滑坡与其他边坡变形的区别（3）滑坡分类（4）滑坡的成因（5）滑坡 的发生和运动机理（6）滑坡的稳定性评价（7）滑坡的预测和预报（8）滑坡与其他灾害的互

7、相转化（9）滑坡灾害的经济评估2、滑坡防治技术的研究（1）滑坡的勘察（2）滑坡的监测（3）滑坡的预防（4）滑坡的治理斜坡运动的简要分类运动型式物质种类基岩工程土粗粒为主细粒为主崩塌类岩石崩落碎屑崩落土崩落倾倒类岩石倾倒碎屑倾倒土倾倒滑动类旋转滑动一单元岩石转动滑坡碎屑转动滑坡土转动滑坡平移滑动岩石块体滑坡碎屑块体滑坡土块体滑坡多单元岩石滑坡碎屑滑坡土滑坡侧向扩展岩石扩展碎屑扩展土扩展流动类岩石流（深部蠕动）泥石流（土蠕动）泥流（土蠕动）复合移动类两个或两个以上主要运动形式的组合斜坡变形的分类变形深度H运动特征物质类别坡面变形（H2m)剥落软岩剥落、土层剥落落石岩块崩落坡面溜坍堆积层溜坍，风化岩

8、屑溜坍边坡变形（2mH10m）坍塌堆积层坍塌，破碎岩层坍塌边坡滑坡土层滑坡，风化破碎岩石滑坡小型崩塌土崩塌，岩石崩塌坡体变形（H10m)崩塌岩体崩塌滑坡岩体滑坡，土体滑坡错落破碎岩体错落深层蠕动岩体深层蠕动滑坡单一指标分类序 号 分类指标类 型1按滑体物质组成土质滑坡岩质滑坡2按滑体受力状态牵引式（后退式）滑坡推动式滑坡3按滑坡发生时代古滑坡（全新世以前的）老滑坡（全新世以来发生，现未活动）新滑坡（正在活动）4按主滑面与层面的关系顺层滑坡切层滑坡5按滑坡的规模小型滑坡（10万立方米）中型滑坡（10万50万立方米）大型滑坡（50万100万立方米）特大型（巨型）滑坡（100万立方米）序 号分 类

9、指 标类 别6按滑体含水状态一般滑坡塑性滑坡塑流性滑坡7 按滑体的厚度浅层滑坡（厚度H6m）中层滑坡(6mH20m)厚层滑坡(20mH50m)8按滑面出口的位置坡体滑坡坡基滑坡9按滑坡滑动速度缓慢滑坡间歇性滑坡 崩塌性滑坡高速滑坡滑坡综合分类表按滑体物质按主滑动面成因按滑体厚度粘性土滑坡黄土滑坡堆积土滑坡堆填土滑坡岩石滑坡破碎岩石滑坡层面滑坡堆积面滑坡构造面滑坡同生面滑坡浅层滑坡中层滑坡厚层滑坡巨厚层滑坡 滑坡的成因（一）地形条件（二）地质条件 1、地层、岩性 2、坡体结构和滑带地层 3、地质构造 4、水文地质条件（三）作用因素 1、自然因素 2、人为因素中国易滑坡地层汇总表滑坡的类型岩土组合

10、类型滑面特征分布地区土质滑坡堆积土滑坡崩积、坡积、洪积、冰碛 、残积极部分冲积物堆积层面、基岩顶面河谷缓坡地带黄土滑坡各种黄土，含钙质结核，古土壤和砂铄层同生面、不同黄土界面、基岩顶面黄河中、上游地区北方诸省粘性土滑坡裂隙粘土、灰色粘土、红土、下蜀土同生面、基岩顶面长江流域及以南地区、山西地区堆填土滑坡各种人工堆弃、堆填土（石）同生面、老地面、不同堆填界面交通、水利、工矿场地半成岩地层滑坡昔格达组滑坡昔格达组粉砂岩、粘土岩顺层面、基岩顶面四川西南部共和组滑坡共和组粉砂岩、粘土岩顺层面、切层面青海省岩 质滑坡砂、页、泥岩滑坡砂岩、页岩、泥岩互层地层顺层面、切层面各地区碳酸盐岩滑坡石灰岩、大理岩夹

11、页岩、泥灰岩地层顺层面、切层面各地区煤系地层滑坡砂页岩夹煤层、碳酸盐岩夹煤层顺层面各地区变质岩类滑坡千枚岩、片岩、片麻岩、板岩等片理面、构造面、风化界面各地区火山岩类滑坡玄武岩、流纹岩、凝灰岩等构造面、层面、风化界面各地区混合岩类滑坡各种混合岩构造面破碎岩滑坡构造破碎岩构造面构造破碎带坡体结构类型与滑坡的破坏模式序号坡体结构滑坡的破坏模式基本类型亚类型1类均质体结构1. 均质粘性土结构2. 均质黄土状土结构3. 强风化残积土结构4. 类均质堆填土结构旋转式滑动2近水平层状结构（1）2. 整体失稳的匀速滑动阶段（K=1）3. 急剧滑动至破坏阶段（K1）滑坡发育阶段示意图影响土体抗剪强度的因素1.

12、应力状态和应力路径 2. 应变 3. 孔隙水压力 4. 加荷速率和受力时间5. 土体的不均匀性和不等向性滑带土的应力应变特性ff/原状土重塑土结论：1. 粘性滑带土的残余强度随土中粘粒含量增大而减小；2. 残余强度与土的原始受力状态及原始密度无关；故可用重塑土求其残余强度；3. 国内外测定残余强度的差别；4. 不同仪器和方法所测残余强度的差别；5. 粗颗粒含量对残余强度的影响。滑坡的发生机理1.滑带土孔隙水压力变化理论；2.斜坡应力状态改变理论;3.渐进破坏理论;4.震动液化理论;5.软岩挤出理论。滑坡的运动特征及高速滑坡形成的条件 滑坡的运动特征1. 缓慢蠕动型2. 匀速滑动型3. 间歇性滑

13、动型4. 高速滑动型 1-缓慢蠕动型； 2-匀速滑动型； 3-间歇性滑动型； 4-高速滑动型。高速滑坡的形成条件1. 具有相当大的高差（100m）；2. 具有相当大的体积（100万m3）；3. 具有较陡的滑面坡度（20）；4. 具有较大的峰残强度差（比值大于2）；5. 具有较高的滑坡剪出口；6. 滑坡前方有开阔地形。滑坡勘察技术1、调查工程地质力学调查、坡体结构调查、滑坡性质调查、滑坡区的条块、级、层划分及主滑方向；2、勘探综合勘探：钻探、物探、坑槽探、井（洞）探、试验、监测；3、滑坡形成机理分析；4、滑坡稳定性评价： （1）工程地质分析法： 斜坡地貌形态演变分析； 斜坡地质条件对比分析； 作

14、用因素及其变化幅度对比分析；滑动迹象演变分析。 （2）力学平衡计算法： 简化bishop法； 传递系数法； 有限元强度折减法。比拟设计高边坡变形体立体形态和变形带的确定地质力学概化模型数值计算模型确定损伤演化参数考虑施工方法，评价坡体病害范围和程度地质力学试验模型地质力学计算模型高边坡的病害类型预可和工可阶段的病害预测设计和施工期的病害预测高边坡病害预测和稳定性评价的方法体系确定稳定高边坡的坡形、坡率和坡高确定结构面的分布规律、主控制结构面、山坡的构造格局坡体结构（类12种）确定构造应力场及构造作用的次数、先后顺序地貌形态地层岩性研究区工程地质调查构造形迹地下水的埋藏、排泄和补给的关系极限稳定

15、斜坡特征、类型主控制构造次数、顺序和构造格局鉴定所有结构面的力学特性、配套分析极限稳定斜坡的易发地段监测内容：1、裂缝监测2、地表位移监测3、地下位移监测4、地下水监测5、降雨量监测6、建筑物受力监测7、声发射监测深孔位移监测滑坡发生时间预报：1、日本斋藤法2、变形功率法滑坡预防：1、绕避；2、预防古老滑坡复活；3、预防滑坡大滑动造成灾害；4、预防新生滑坡。京珠高速公路粤北段K152滑坡205国道箭丰滑坡上部减重10万m3滑坡的防治原则正确认识滑坡的原则预防为主的原则一次根治、不留后患的原则全面规划、分期治理的原则治早、治小的原则综合治理的原则技术可行经济合理的原则科学施工的原则动态设计、信息

16、化施工原则加强防滑工程维修保养的原则 防治滑坡的工程措施类型绕避或消除滑体减少下滑力增加抗滑力主要方法与措施1.改移道路2.全部或部分清除不稳定体3.架桥跨越滑体1.改变线路位置或坡度2.排除地表水3.排除地下水4.减重1.排除地下水2.扶壁和反压3.设置桩群4.设置锚秆5.化学处理6.电渗排水7.焙烧处理美国的滑坡防治工程分类日本滑坡学会的滑坡防治工程分类中国滑坡防治措施简表类型绕避滑坡排水力学平衡滑带土改良主要工程措施1.改移线路2.用隧道避开滑坡3.用桥跨越滑坡4.清除滑坡1.地表排水系统（1）滑体外截水沟（2）滑体内排水沟（3）自然沟防渗2.地下排水工程 （1）截水盲沟 （2）盲（隧）

17、洞 （3）水平钻孔群排水 （4）垂直孔群排水 （5）井群抽水 （6）虹吸排水 （7）支撑盲沟 （8）边坡渗沟 （9）洞孔联合排水（10）电渗排水1.减重工程2.反压工程3.支挡工程 （1）抗滑挡墙 （2）挖孔抗滑桩 （3）钻孔抗滑桩 （4）锚索抗滑桩 （5）锚索 （6）支撑盲沟 （7）抗滑键 （8）排架桩 （9）钢架桩 （10）钢架锚索桩 （11）微型桩群1.滑带注浆2.滑带爆破3.旋喷桩4.石灰桩5.石灰砂桩6.焙烧抗滑桩结构形式图边坡加固形式示意图（a）预应力锚索加固；（b）桩与锚索联合加固；（c）两排桩加固；（d）锚索和锚杆分层加固；（e）减载-抗滑桩加固；（f）锚杆、锚索加固。 仰斜孔

18、排水泄水洞截水京广铁路坪石车站反压稳定滑坡悬臂抗滑桩排（兰青公路享堂滑坡）锚索抗滑桩锚索地梁预应力锚索框架治理滑坡（太原古交公路K13+800）预应力锚索（南昆铁路八渡车站滑坡）微型桩群坡脚锚索桩，以上锚索地梁主动网防落石被动拦石网万梁高速公路张家坪滑坡张家坪滑坡平面图张家坪滑坡断面图向家坡滑坡4 目前的研究特点和发展方向4 Research characteristic at present and development direction in future1、研究特点（1）多部门、多学科、多种方法研究复杂滑坡的形成机理；（2）理论研究与重大工程建设紧密结合，解决工程防灾减灾问题；（3）

19、重视灾害预防，点、线、面结合，事先做出灾害评估；（4）航测、地理信息系统、卫星定位及数值方法广泛应用；（5）灾害防治与环境保护紧密结合。（6）重视国际交流。2、发展方向（1）大型复杂滑坡的形成机理；（2）滑坡的预测预报；（3）地下排水工程效果的定量评价；（4）高边坡开挖松弛区与预加固技术；（5）新型的防治工程措施。一部分土体在外因作用下，相对于另一部分土体滑动滑坡：二、基坑支护概述建筑基坑(building foundation pit)是指为进行建筑物（包括构筑物）基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间，开挖后，产生多个临空面，构成基坑围体，而围体的某一侧面称为基坑侧壁；基坑的开挖必然对周边

20、环境造成一定的影响，影响范围内的既有建(构)筑物、道路、地下设施、地下管线、岩土体及地下水体等，统称为基坑周边环境，为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施，这就是基坑支护。 土钉墙土钉墙1.3.1 土钉墙 （计算简图）1喷射混凝土面层；2土钉 水泥土墙水泥土墙1.3.2 水泥土墙（计算简图） b = (0.60.8)h hd = (0.81.2)h2.1.1 水泥土的形成灌注桩排桩地下连续墙混凝土支撑混凝土支撑钢支撑钢支撑钢支撑钢支撑钢-混凝土组合支撑钢-混凝土组合支撑钢-混凝土组合支撑土层锚杆上海新世纪商厦水泥搅拌桩桩长19米，墙体宽度8.7米

21、，基坑深11.5米。上海国脉大厦水泥土墙-搅拌桩，直径700，桩长18.2米，墙体顶部宽5.2米，下部宽7.2米，基坑深9.0米。上海海兴广场 850mm钻孔灌注桩，950mm，长22.5米，外加两排700mm 500mm长13米水泥土搅拌桩止水，内为两道支撑，一道钢管，一道钢筋混凝土。基坑深9.65米。广州某地铁车站基坑支护示意上海华侨大厦单排850mm钻孔灌注桩，950mm，长23米，外加一排水泥土搅拌桩止水，内设环梁，一道钢管支撑。基坑深10.65米。上海招商大厦 支护结构为800-1000mm钻孔灌注桩加内撑，外围水泥土搅拌桩止水，基坑深10.3米。上海国际航运大厦排桩加内支撑新上海国

22、际大厦800厚、深26米地下连续墙加三道钢筋混凝土内支撑角撑和连杆上海香港广场基坑一地下连续墙加钢管支撑上海香港广场基坑二基坑角撑一角上海香港广场基坑三基坑对撑一角雁能四期雁能四期SMW工法现场衡阳市崇业商业广场基坑筑面积约为53852.6m2，占地面积64.24m72.24 m（地上）、建筑高度为44.55m，其中两层地下室为车库及设备用房支护形式：设计桩锚支护加搅拌桩止水。耗资：仅止水耗400余万，整个基坑工程耗资1500万。宇元万向城：位于衡阳市解放路南侧与蒸湘南路交汇处，占地面积52.18亩，总建筑面积约27万平方米，建筑高99m。地面以下设两层地下室，埋深约9m。周边支护： 采用桩锚

23、支护。桩长：18-20m桩径：1m。耗资：基坑耗资近2000万边坡失稳现在的支护方式主要的支护方式排桩（piles in row）地下连续(diaphragm)水泥土墙 (cement-soil wall)土钉墙 (soil nailing wall)组合支护方式6.2 土压力理论一、土压力的类型与产生条件二、静止土压力计算三、朗肯土压力理论四、库伦土压力理论五、土压力计算方法的讨论一、 土压力的类型与产生条件土压力类型1.静止土压力 挡土墙在压力作用下不发生任何方向的位移，墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力Eo被动土压力主动土压力静止土压力土压力2.主动土压力 在土压力作用下

24、，挡土墙离开土体向前位移至一定数值，墙后土体达到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力3.被动土压力 在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一定数值，墙后土体达到被动极限平衡状态时，作用在墙上的土压力滑裂面EaEp滑裂面4.三种土压力之间的关系 -+-EoapEaEoEp对同一挡土墙，在填土的物理力学性质相同的条件下有以下规律：1. Ea Eo Ep2. p a三、 静止土压力的计算作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层水平向自重应力K0h hzK0zzh/3静止土压力系数静止土压力强度 静止土压力分布: 土压力作用点:三角形分布 距墙底h/3 6.2 朗肯土压力理论 一、朗肯土压力基本

25、理论1.挡土墙背垂直、光滑 2.填土表面水平 3.墙体为刚性体z=zxK0zzpaKazppKpz增加减小pappfzK0zf =c+ tan 土体处于弹性平衡状态主动极限平衡状态被动极限平衡状态水平方向均匀压缩伸展压缩主动朗肯状态被动朗肯状态水平方向均匀伸展处于主动朗肯状态，1方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o-/245o-/245o/2处于被动朗肯状态，3方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o/2二、主动土压力极限平衡条件朗肯主动土压力系数朗肯主动土压力强度无粘性土粘性土三、被动土压力极限平衡条件朗肯被动土压力系数朗肯被动土压力强度无粘性土粘性土【例】有一挡土墙，高6米，墙背直立、

26、光滑，墙后填土面水平。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如下图所示 ，求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压力分布图h=6m=17kN/m3c=8kPa=20o【解答】主动土压力系数墙底处土压力强度临界深度主动土压力合力主动土压力作用点距墙底的距离2cKaz0Ea(h-z0)/36mhKa-2cKa墙顶处土压力强度6.3 库仑土压力理论一、库仑土压力基本假定1.墙后的填土是理想散粒体 2.滑动破坏面为通过墙踵的平面 3.滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形二、库仑土压力墙向前移动或转动时，墙后土体沿某一破坏面BM破坏，土楔ABM处于主动极限平衡状态 理论：挡土墙背离土体移动或推向土体,达到极限

27、平衡状态,根据土楔ABM的静力平衡条件，可求得主动和被动土压力。土楔受力情况：3.墙背对土楔的反力E,大小未知，方向与墙背法线夹角为1.土楔自重G=ABM,方向竖直向下2. 破坏面为BM上的反力R,大小未知，方向与破坏面法线夹角为 GhMABqER土楔在三力作用下，静力平衡滑裂面是任意给定的，不同滑裂面得到一系列土压力E，E是的函数，E的最大值Emax，即为墙背的主动土压力Ea，所对应的滑动面即是最危险滑动面库仑主动土压力系数，查表确定土对挡土墙背的摩擦角，根据墙背光滑，排水情况查表确定主动土压力强度主动土压力强度沿墙高呈三角形分布，合力作用点在离墙底h/3处，方向与墙背法线成。hhKahAM

28、BEah/3说明：土压力强度分布图只代表强度大小，不代表作用方向主动土压力合力补充： 特殊情况下的主动土压力计算1.填土表面有连续均布荷载填土表面深度z处竖向应力为(q+z)相应主动土压力强度A点土压力强度（以无粘性土为例）B点土压力强度zqhABzq2.成层填土情况（以无粘性土为例） 1，12，23，3Pa1上Pa1下pa2上Pa3上pa2下Pa3下挡土墙后有几层不同类的土层，先求竖向自重应力，然后乘以该土层的主动土压力系数，得到相应的主动土压力强度h1h2h3说明：合力大小为分布图形的面积，作用点位于分布图形的形心处3.墙后填土存在地下水（以无粘性土为例） ABC(h1+ h2)Kawh2

29、挡土墙后有地下水时，作用在墙背上的土侧压力有土压力和水压力两部分，地下水位以下的采用浮重度计算。作用在墙背的总压力为土压力和水压力之和，作用点在合力分布图形的形心处A点B点C点土压力强度水压力强度B点C点h1h2h【例】挡土墙高10m，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主动土压力Ea，并绘出土压力分布图 h=10m1=18kN/m3c1=01=30o2=20kN/m3c2=02=35oh1 =6mh2 =4mKa10.333Ka20.271q=20KPa【解答】h=10mh1=6mh2=4m主动土压力合力42.62kPa34.69kPa56.37kP

30、a6.67kPa6.4 挡土墙设计一、挡土墙类型1.重力式挡土墙块石、砖或素混凝土砌筑而成，靠自身重力维持稳定，墙体抗拉、抗剪强度都较低。墙身截面尺寸大，一般用于墙高H8米的低挡土墙。墙顶墙基墙趾墙面墙背E1仰斜E2直立E3俯斜E1E2E36.4 挡土墙设计一、挡土墙类型2.悬臂式挡土墙钢筋混凝土建造，立臂、墙趾悬臂和墙踵悬臂三块悬臂板组成，靠墙踵悬臂上的土重维持稳定，墙体内拉应力由钢筋承担，墙身截面尺寸小，充分利用材料特性，市政工程中常用，适用于墙高H5米。墙趾墙踵立壁钢筋3.扶壁式挡土墙针对悬臂式挡土墙立臂受力后弯矩和挠度过大缺点，增设扶壁，扶壁间距（0.30.6）h，墙体稳定靠扶壁间填土

31、重维持，适用于墙高H10米。墙趾墙踵扶壁4.锚定板式与锚杆式挡土墙预制钢筋混凝土面板、立柱、钢拉杆和埋在土中锚定板组成，稳定由拉杆和锚定板来维持墙板锚定板基岩锚杆二、挡土墙计算1.稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定2.地基承载力验算3.墙身强度验算抗倾覆稳定验算zfEaEazEaxGaa0d抗倾覆稳定条件：挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾O点向外倾覆Ox0 xfbz抗倾覆稳定验算zfEaEazEaxGaa0d抗倾覆稳定条件：挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾O点向外倾覆Ox0 xfbz不满足时应采取的措施：扩大墙断面尺寸，增加墙身重量墙趾伸长修改墙背形状在挡土墙垂直墙背上做卸荷台抗滑稳定验算抗滑稳定条

32、件：EaEanEatdGGnGtaa0O挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动m为基底摩擦系数，根据土的类别查表得到抗滑稳定验算抗滑稳定条件：EaEanEatdGGnGtaa0O挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动不满足时应采取的措施：扩大墙断面尺寸，增加墙身重量挡土墙底面作砂、石垫层挡土墙底作逆坡在墙趾处加阻滑短桩或在墙踵后加拖板【课堂练习】挡土墙高5m，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主动土压力Ea，并绘出土压力分布图。h=5m1=17kN/m3=33o c=10KPa2=19kN/m3=35o c=20KPah1 =2mh2 =3m

33、ABCq=40KN/m2抗倾覆稳定验算zfEaEazEaxGaa0dOx0 xfbz抗滑稳定验算EaEanEatdGGnGtaa0O【例1】一挡土墙（重度22KN/m3）墙高5m，顶宽2m，底宽3m，墙面倾斜，墙背垂直光滑，填土表面水平，填土为砂，地下水位在填土表面以下2m，地下水位以上填土 ，地下水位以下填土 ，墙后填土表面有超载 。墙底摩擦系数为0.64。试验算挡土墙抗滑及抗倾覆安全系数是否满足要求。Ka10.27Ka20.295h=5m1=17kN/m3=35o2=20kN/m3=33oh1 =2mh2 =3mABCq2m3mABCh=5mh1=2mh2=3m22.67kPa24.8kP

34、a33.65kPa13.5kPa30kPa2m3m【例1】一挡土墙（重度22KN/m3）墙高5m，顶宽2m，底宽3m，墙底摩擦系数为0.64。试验算挡土墙抗滑及抗倾覆安全系数是否满足要求。1=17kN/m3=35o2=20kN/m3=33o三、重力式挡土墙的体型与构造1.墙背倾斜形式重力式挡土墙按墙背倾斜方向分为仰斜、直立和俯斜三种形式，三种形式应根据使用要求、地形和施工情况综合确定E1仰斜E2直立E3俯斜E1E2E32.挡土墙截面尺寸砌石挡土墙顶宽不小于0.5m，混凝土墙可缩小为0.2m0.4m，重力式挡土墙基础底宽约为墙高的1/21/3为了增加挡土墙的抗滑稳定性，将基底做成逆坡当墙高较大，

35、基底压力超过地基承载力时，可加设墙趾台阶逆坡墙趾台阶挡土墙基底埋深一般应不小于0.5m3.墙后排水措施挡土墙后填土由于雨水入渗，抗剪强度降低，土压力增大，同时产生水压力，对挡土墙稳定不利，因此挡土墙应设置很好的排水措施，增加其稳定性墙后填土宜选择透水性较强的填料，例如砂土、砾石、碎石等，若采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性和抗剪强度，墙后填土应分层夯实4.填土质量要求泄水孔粘土夯实滤水层泄水孔粘土夯实粘土夯实截水沟四、挡土墙的设计步骤1.初步拟定墙身断面尺寸2.计算土应力、水压力、基底应力3.墙身材料强度验算4.地基稳定性验算5.挡土墙抗倾覆、抗滑移验算6.变形验算五、例题分析【例2】设

36、计一浆砌块石挡土墙（重度23KN/m3），墙高5.5m，墙背垂直光滑，填土表面水平，填土为砂土，=18kN/m3 ，=35o ，墙底摩擦系数为0.6，墙底地基承载力为200KPa。试设计挡土墙的断面尺寸，使之满足抗倾覆、抗滑移稳定要求。h=5.5m=18kN/m3=35o6.5 土坡稳定分析无粘性土土坡稳定分析粘性土土坡稳定分析土坡稳定分析中有关问题 学习要求： 掌握土坡滑动失稳的机理，砂土土坡、粘土土坡的整体稳定分析方法和成层土土坡稳定分析条分法。一、土坡稳定概述天然土坡人工土坡由于地质作用而自然形成的土坡 在天然土体中开挖或填筑而成的土坡 山坡、江河湖海岸坡基坑、基槽、路基、堤坝坡底坡脚坡

37、角坡顶坡高土坡稳定分析问题一、土坡稳定概述土坡失稳含义： 填方或挖方土坡由于坡角过陡、坡顶荷重过大、振动以及地下水自坡面溢出等因素导致土坡滑动、丧失稳定土坡失稳原因：1、外界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态,土坡内剪应力增加2、土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降低，促使土坡失稳破坏。1.土坡坡度：土坡坡度有两种表示方法：一种以高度与水平尺度之比来表示，一种以坡角表示，坡角越小土坡越稳定，但不经济；2.土坡高度：H越小，土坡越稳定；3.土的性质：其性质越好，土坡越稳定；4.气象条件：晴朗干燥土的强度大，稳定性好；5.地下水的渗透：土坡中存在与滑动方向渗透力，不利；6.强烈地震：在地

38、震区遇强烈地震，会使土的强度降低，且地震力或使土体产生孔隙水压力，则对土坡稳定性不利。影响土坡稳定的因素稳定分析方法： 采用极限平衡理论，假定滑动面形状，用库仑定律，计算稳定安全系数K坡底坡脚坡角坡顶坡高坡面坡肩基本假设 根据实际观测，由均质砂性土构成的土坡，破坏时滑动面大多近似于平面，成层的非均质的砂类土构成的土坡，破坏时的滑动面也往往近于一个平面，因此在分析砂性土的土坡稳定时，一般均假定滑动面是平面。二、无粘性土坡稳定分析 简单土坡是指土坡的坡度不变，顶面和底面都是水平的，且土质均匀，无地下水。二、无粘性土坡稳定分析二、无粘性土坡稳定分析TT均质的无粘性土土坡，在干燥或完全浸水条件下，土粒

39、间无粘结力 只要位于坡面上的土单元体能够保持稳定，则整个坡面就是稳定的 单元体稳定TT土坡整体稳定NWWTTN稳定条件：TT砂土的内摩擦角抗滑力与滑动力的比值 稳定性系数，取1.11.5自然休止角（安息角）砂性土坡所形成的最大坡角就是砂土的内摩擦角根据这一原理，工程上可以通过堆砂锥体法确定砂土内摩擦角【例】某砂土场地需开挖基坑，已知砂土的自然休止角为32。求：1、放坡时的极限坡角； 2、若取安全系数为1.3，稳定坡角为多少； 3、若取坡角为23 ，稳定安全系数为多少。例题分析 均质粘性土土坡在失稳破坏时，其滑动面常常是一曲面，通常近似于圆柱面，在横断面上则呈现圆弧形。实际土坡在滑动时形成的滑动

40、面与坡角b、地基土强度以及土层硬层的位置等有关，一般可形成如下三种形式： 1.坡脚圆（a）；2.坡面圆（b）；3.中点圆（c）三、粘性土土坡稳定分析 三、粘性土土坡稳定分析 1、瑞典圆弧滑动法2、条分法3、泰勒图表法三、粘性土土坡稳定分析 1、瑞典圆弧滑动法NfWROBd假定滑动面为圆柱面，截面为圆弧，利用土体极限平衡条件下的受力情况： 滑动面上的最大抗滑力矩与滑动力矩之比,取1.11.5饱和粘土，不排水剪条件下，u0，fcu CAKs是任意假定某个滑动面的抗滑安全系数，实际要求的是与最危险滑动面相对应的最小安全系数 假定若干滑动面 最小安全系数 NfWROBdCA最危险滑动面圆心的确定12R

41、OBA对于均质粘性土土坡，其最危险滑动面通过坡脚 =0 圆心位置由1，2确定OB12AHE2H4.5HKs 0 圆心位置在EO的延长线上 表1 最危险滑动面圆心位置 和 的数值土坡坡度坡角1:104528371:153341 26351:20263425351:30182625351:40140325362、条分法abcdiiOCRABH对于外形复杂、 0的粘性土土坡，土体分层情况时，要确定滑动土体的重量及其重心位置比较困难，而且抗剪强度的分布不同，一般采用条分法分析 各土条对滑弧圆心的抗滑力矩和滑动力矩 滑动土体分为若干垂直土条土坡稳定安全系数 条分法分析步骤abcdiiOCRABH1.按比

42、例绘出土坡剖面 2.任选一圆心O，确定滑动面，将滑动面以上土体分成几个等宽或不等宽土条 3.每个土条的受力分析 cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi静力平衡假设两组合力(Pi，Xi) (Pi1，Xi1)条分法分析步骤4.滑动面的总滑动力矩 5.滑动面的总抗滑力矩 6.确定安全系数 abcdiiOCRABHcdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTi条分法是一种试算法，应选取不同圆心位置和不同半径进行计算，求最小的安全系数 3、例题分析【例】某土坡如图所示。已知土坡高度H=6m，坡角=55，土的重度 =18.6kN/m3，内摩擦角 =12，粘聚力c =16.7kPa。试用条分法验算土坡的稳定安全系数 分析:按比例绘出土坡，选择圆心，作出相应的滑动圆弧将滑动土体分成若干土条，对土条编号 量出各土条中心高度hi、宽度b i，列表计算sin i、cos i以及土条重W i，计算该圆心和半径下的安全系数 对圆心O选不同半径，得到O对应的最小安全系数； 在可能滑动范围内，选取其它圆心O1，O2，O3，重复上述计算，求出最小安全系数，即为该土坡的稳定安全系数 按比例绘出土坡，选择圆心，作出相应的滑动圆弧取圆心O ，取半径R = 8.35m 将滑动土体分成若干土条，