岩土工程课程设计指导书

年《岩土支挡与锚固设计》课程设计指导书总说明、每个同学完成个课设：单元为必作；单元、任选一个。、集中完成时间月日〜月日§设计单元：抗滑桩设计一、设计步骤与主要公式()选定布桩位置，根据桩前滑体是否会滑走，确定单位设计推力(每延米设计推力)。当桩前滑体可能滑走时，不计其抗力，单位设计推力为当前滑体不会滑走时，单位设计推力为[,

式中，一每延米剩余下滑力;—每延米剩余抗滑力;-每延米被动土压力;()确定桩的间距、截面形状(X)和尺寸、埋入深度；计算桩的变形系数a或8,按表判定属弹性桩还是刚性桩。地基系数常数桩的变形系数刚性桩ph地基系数常数桩的变形系数刚性桩ph2<1ah<2.5弹性桩ph2>1ah>2.5()单桩所受滑坡推力=X。按悬臂梁计算受荷段桩身内力、滑面处剪力()和弯矩();()按刚性桩或弹性桩计算锚固段桩身内力、桩侧应力。计算公式参见《路基》(第二版，人民交通出版社,)—。()桩身配筋计算。取最大弯矩进行正截面受弯承载力验算:M<M<a1c(—)(—)限制条件:(—)Pmin=max<0.2,p>p.Pmin=max<0.2,p>p.min]fJy/(—)(—)(-)V<V=0.7f-bh+1.25f-J-hcst0yvs0限制条件:fhc节J我"挪。•fbh0h<6,V<0.20p-f-bh(-)(-)p>p=0.24匕x100%(-)、bcc0(-)(-)p>p=0.24匕x100%(-)(上述详见《混凝土结构设计规范》()第条)()桩侧应力复核。要求锚固段桩侧应力不大于地层的侧向容许应力。当地层为岩层时，桩的最大侧向压应力不大于地层的侧向容许承载力［。］。b<［气］(-)［气］=、-n-R(-)式中，-岩石单轴抗压强度；n-折减系数(根据岩层裂隙、风化与软化程度)-在水平方向的换算系数(完整程度、层理产状、胶结物与胶结程度)当地层为土层或风化成土、砂砾状岩层时，桩身发生转动变位，当达到极限状态时，桩前土体产生被动土压力，桩后产生主动土压力。桩身侧向压应力v［被动土压力-主动土压力］通常仅验算滑面以下和处。二、主要参考书与规范、《路基》（第二版，人民交通出版社,）—。、《铁路路基支挡结构设计规范》（）、《混凝土结构设计规范》（）三、设计任务书与要求（一）设计资料、滑坡基本特征（）地形地貌李家坪滑坡下滑体为土质滑坡，滑坡平面为纺锤形，详见综合工程地质平面图滑体长〜，宽〜，前缘阶地高程170m、后缘高程245m，坡面平均坡度。，局部大于°,滑坡面积X104m2，体积约为X106m3o滑体西侧边界为齐家河沟，东侧边界为邹家河沟，其地貌形态见（图2.1.1）两条河沟均发源于滑坡后部黄陵城山。西侧齐家河沟大部分地段见到基岩出露（图2.1.1）,是比较明显的滑坡边界线，滑坡后缘中部基岩亦有零星分布；东侧为邹家河沟，沟谷切割较深，最大下切深度约为15m,沟谷中未见基岩出露；后缘除中部有零星基岩分布外，其余地段均为为第四纪坡积层覆盖。山地工程揭露坡积层厚度约为〜.50m。（）滑坡体的物质组成与结构特征（）滑体滑体物质主要为黄褐色、红褐色含碎石粉质粘土，粉质粘土为可塑〜硬塑，局部为软塑，碎石粒径一般为〜，含量一般为〜。偶见粒径可达-5m的块石。块石与碎石成分主要为泥岩与砂岩，砾石磨圆度较差。滑体局部可见碎石含量约为〜碎石层，碎石层呈透晶体存在，该层无论在水平上、还是在垂直上的均呈无规律的分布，碎石呈棱角状，分选性较差，充填物为黄褐色、红褐色粉质粘土。滑体厚度呈东薄西厚，东部厚度约为〜米，西部厚度约为〜米。（）滑带滑带主要由红褐色、黄褐色粉质粘土组成，可塑，局部软塑，含〜的碎石，碎石呈棱角状，粒径一般为〜，偶遇块石。按滑带下覆地层岩性可分为粘性土层的软弱剪切面（简称土层滑带）与土岩剪切面（简称岩层滑带）。现分述如下：土层滑带：主要分布于前缘地带，剪切面高程为180m以下。揭露深度为12m、高程167m，揭露深度为10m、高程167m。与粘性土深度为10m，高程为179m、175m。、岩芯可见明显擦痕，探井滑面倾向〜度,倾角〜度（见图2.1.2）。岩性主要为红褐色粉质粘土，可塑，局部硬塑。含少量砂岩碎石，次棱角状，粒径〜，含量约左右，偶遇块石。岩层滑带：主要分布于滑体的中、后部基岩面之上。岩性为粉质粘土,红褐色，软塑〜可塑，含水量较高，属饱和土。含有棱角状与次棱角状砂岩碎石，碎石粒径〜2cm，含量约，滑带中可见擦痕，具有挤压特征。钻孔揭露，该滑带在接触带上土芯较破碎，不宜成型。（）滑床滑床中、上部主要为侏罗系沙溪庙组（）紫红色粉砂岩、泥岩组成，层状结构，产状为:走向。〜。，倾，倾角°〜°。强风化带厚度约为〜.5m、其下为中等〜微风化。岩芯采取率约〜。滑坡前缘为第四纪土层，土层主要为坡积地层，岩性由含碎石粉质粘土组层。可塑〜硬塑，碎石含量约为〜，碎石粒径一般为〜，成分主要为砂岩。可见粒径为〜的块石。滑坡的含水土层性质如下：残坡积红褐色粉质粘土夹碎石弱含水层（），主要分布于工程区山间凹地、平台与斜坡坡脚地带。一般厚度6.0m，该层的透水能力较弱，为弱透水层。由于该层地下水运移非常缓慢，且受地形影响较大，总体上无统一的地下水水位，属于上层滞水。侏罗系沙溪庙组紫红色泥岩与细砂岩互层组成的基岩裂隙水含水层（J）：该层在滑带的下部岩体破碎，透水性较好。牵引破碎带以下的2s基岩受泥岩的影响，总体上透水性微弱。钻孔揭露该层主要分布于滑坡的中后缘，构成滑坡的滑床。冲洪积卵砾石层孔隙水含水层（0顷）：卵石层属彭溪河漫滩冲洪积4相，主要分布于滑坡的前缘至澎溪河河漫滩。为孔隙潜水，透水性好，水量丰富，钻探揭露该层时，均发生漏水现象。据前缘阶地水井调查该卵砾石厚约〜米，地下水标高在165m以下。滑坡前缘一100m范围内均有揭露。（）滑带与滑体物理力学参数

滑带土稳定性计算参数确定一览表指标天然（水上）饱和（水下）()9(°)()9(°)峰值残值峰值残值峰值残值峰值残值室内试验大剪试验经验值〜〜〜〜采用值滑体计算参数的确定：滑体天然容重（Y）取探井大体积测试结果，饱和容重（）取室内滑带土饱和重度。孔隙度（）取室内试验结果为。sat、滑坡推力计算结果李家坪滑坡下滑体剩余推力计算成果表（）计算工况工况工况工况工况剖面稳定系数（）剩余下滑推力剩余下滑推力剩余下滑推力剩余下滑推力剩余下滑推力剩余下滑推力备注：工况一：自重+地表荷载现状水位。工况二：自重+地表荷载+水库坝前175m水位+非汛期年一遇暴雨（枯）。工况三：自重+地表荷载+坝前水位从175m降至145m。工况四：自重+地表荷载+坝前水位从175m降至145m非汛期年一遇暴雨（枯）。（二）设计要求采用抗滑桩方案。、选用正确的计算方法与公式完成抗滑桩的设计与计算；、完成并提交设计计算书份，图纸套。包括：（）平面布置图布置图;（）剖面布置图；（）立面布置图；（）桩身配筋图；（）大样图。§设计单元：框格锚索（杆）设计一、设计步骤与主要公式、计算单宽设计锚固力对于滑坡或边坡整治工程，可取设计滑坡推力（）进行计算:（-）单宽设计锚固力：（-）P=t人sin（以土P^tg^+cos（以±P）式中，一设计滑坡推力（）；Pt—设计（总）锚固力（）；甲一滑面内摩擦角（°）；a-锚索与滑动面相交处的滑面倾角（°）；B-锚索与水平面的夹角（°）。下倾时，公式（一）中的“士”取“”；上仰时公式中的“士”取“”。以下倾为宜，不宜大于。，一般°。入-折减系数。与边坡岩性与加固厚度有关，在之间选取。对于土质边坡或滑体厚度较大时，取小值；反之取大值。公式（—）&也可按下式计算：口45。2A+1P=+®—a（—）A+12（A+1）公式（-）中，-锚固段与自由段长度之比；甲、a-设锚索段滑面内摩擦角、滑面倾角。【举例】设锚索段滑面甲。，倾角a=°,锚索自由段长度20m，锚固段长度10m（初拟），锚固段长度与自由段长度之比。则锚索下倾角：□45。2A+145。2x0.5+1,B—+(p—a+x15。一22。—18。A+12(A+1)0.5+12(0.5+1)、每孔锚索的设计锚固力（）钢绞线规格、根数初拟钢绞线规格，查《混凝土结构设计规范》。表4.2.3（预应力钢筋强度设计值）、附录（钢绞线公称直径、公称截面积与理论重量）、附录（钢丝公称直径、公称截面积与理论重量），得到公称截面积a,、抗拉强度设计值f。则单根钢绞线的极限张拉荷载为P=Axf。ptkusptk整治每沿米滑坡所需的锚索钢绞线的根数:(-)式中，七-锚固设计安全系数。参照表取值。（）每孔锚索的设计锚固力Pt选定锚索间距，则可确定锚索排数、每孔锚索的钢绞线根数（束）。进一步可确定每孔锚素的设计锚固力。【举例】假设：单宽设计锚固力，选用甲=15.2mm的钢绞线。查表得，A139mm2,f1860N/mm2，则P=Axf=139x1860=258540N=258.54kN取锚固设计安全系数F11.1，则：，取根（束）设计锚索间距取4m,则需要设计排每孔束（根），或排每孔束。按排每孔束进行设计，则每孔锚索的设计锚固力为：按排每孔束进行设计，则每孔锚索的设计锚固力为：、锚索的锚固设计一以拉力型锚索为例（）按注浆体与钢绞线界面粘结强度确定锚固长度：（-）（）按注浆体与地层界面抗剪强度确定锚固长度：（-）式中，d-张拉钢筋外表直径（束筋外表直径）（）；dh-锚固体直径（）；T〃-注浆体与钢绞线界面极限粘结应力，按砂浆标准抗压强度f^的％取值。T-注浆体与地层界面极限剪应力，按表取值。F-锚固设计安全系数。参照表取值。s2

注浆体与地层界面极限剪应力孔壁摩阻岩土种类岩土状态力岩土种类岩土状态()硬岩岩石软岩粉土中密泥岩松散软塑稍密粘性土硬塑砂土中密坚塑密实孔壁摩阻力()锚索的锚固长度=[,]、外锚结构物设计根据被加固边坡或滑坡岩土情况，外锚结构可以是垫墩、地梁、框格梁。()垫墩垫墩大小根据被加固边坡地基承载力确定。(-)式中，—锚索超张拉系数；七—每孔锚索的设计锚固力()；[]-地基容许承载力()；

—垫墩的面积（）;垫墩的内力可按“中心有支点单向受弯构件”计算，按双向布筋。此外，尚应检算垫墩与钢垫板连接处混凝土局部承压与冲切强度。局部承压强度验算公式：(—)F<1.35。-P-f-AlclcIn式中，Pc—混凝土强度影响系数；(—)4-混凝土局部受压时的强度提高系数；fc—混凝土轴心抗压强度设计值；4—混凝土局部受压净面积；A,-混凝土局部受压面积；气-混凝土局部受压计算面积。（上述详见《混凝土结构设计规范》（）第7.8.1条）式中，冲切强度验算公式：Fi式中，冲切强度验算公式：Fi<().7Ph•f+0.15b.((nA1.2)rn=minj|^n1=0.4+yj，门-u-h=0.5+j11s*4ujj（详见《混凝土结构设计规范》（）第7.7.1条）(—)（）地梁、框格梁对于设置两孔的地梁，简化为简支梁进行内力计算；设置孔或孔以上的地梁，可简化为连续梁进行内力计算，即将锚拉点锚索预应力简化为集中荷载，按弹性地基梁进行计算。一般，可将梁低反力按均布考虑。对于框格梁，可将锚拉点锚索预应力简化为在纵、横梁节点处施加一个集中荷载，按节点处挠度相等条件，将锚索预应力分配到各自梁上（纵梁、横梁），然后按一般的条形弹性地基梁进行计算。该法由于考虑了节点处变形协调与重叠地梁面积的应力修正，计算较为繁琐。在实际应用中，一般采用纵、横梁使用相同截面尺寸，节点荷载可近似按纵、横梁间距来分配到纵、横梁上。【举例】设地基容许承载力为，单孔锚索的设计锚固力为，采用孔地梁，锚索间距3m，地梁长度5m。则地梁宽度为:2x821.7kN=1.0956铝1.1m300kPax5m进一步可由最大弯矩与剪力(M=205.4kN-m,Q=493.0kN)确定该地梁的厚度。、试验与监测设计（I略）二、设计任务书与要求（一）设计资料某高速公路m标号高边坡位于里程桩号〜段，处于富溪河右岸山脊中下部，开挖边坡长，坡斜高40m,拟分五级开挖，每级梯段8m,公路设计高程368.8m。

皿标号高边坡初始开挖后全貌

开挖边坡主要由强风化-全风化砂板岩，呈碎裂结构。-号高边坡计算参数综合取值表天然状态（工况）（）中（°）重度（）天然状态（工况）（）中（°）重度（）暴雨状态下（工况）()中（°）重度（）坡体分条图经过计算，天然工况，稳定性系数为，暴雨工况，稳定性系数为。安全系数取，设计滑坡推力为。各条块剩余下滑力条块编号剩余下滑力（）天然状态暴雨状态（二）设计要求采用框格锚索（锚杆）方案。、选用正确的计算方法与公式完成框格、锚索（杆）的设计与计算；、完成并提交设计计算书份，图纸套。包括：（）立面布置图；（）锚索（杆）构造详图；（）格梁配筋图。§设计单元：管井降水设计一、设计步骤与主要公式（）确定设计降深%=D-dw+板（_）式中，—基坑开挖深度（）；—地下水静水位埋深（）；s一基坑中心处水位到基坑底板的距离（）；一般取1.0m。（）初步确定管井长度（深度）井内降深sWL=D—h+s+i-r+1s=S+i-r（—）式中，—基坑开挖深度（）；一井点顶部离地面（士）的距离（）；s一基坑中心处水位到基坑底板的距离（）；一般取1.0m；一降水曲线坡度；环形井点为，单排井点为；一过滤管长度（）；ro一环形井点到基坑中心的距离（）；（）按下列经验公式确定单井的影响半径表公式备注R=3000s孤Wsw—井水位降深，；—渗透系数,。潜水含水层R=2sJkHwY0—影响半径，；—渗透系数，；s一井水（库萨金公式）承压含水层（吉尔哈特公式）R=10s业w-含水层厚度，位降深,，当小于10m时，取s=10m;将+尸0作为井群的影响半径。（）采用“大井法”估计基坑总涌水量（用于估算井数）承压水完整井:潜水完整井：(-)Q=1.366kQH色）SRlgr0式中，一含水层厚度（）；一基坑设计降深（）；一影响半径（）；一渗透系数（）(-)r0一大井半径（假想半径），即环形井点到基坑中心的距离（）；大井半径r0，当沿圆周布井时，它就是圆的半径；如按其它形状或不规则的轮廓布井，可按下式计算（-）式中，一为布井轮廓范围的面积。若布井轮廓为狭长的矩形，宜用下式计算:(-)式中和为矩形长和宽。n为系数，按表确定。表b/Ln()试算法初步确定降水井数与间距试算法初步确定降水井数、单井设计流量潜水完整井:单井井壁半径)(-)—兀•k(2H0-s)slnRn一ln(n•r•rn-i)单井井壁半径)(-)使得:式中，2——按式(一)或(一)确定；L——基坑周长；q——单井设计流量。()复核基坑抽水影响最小处的水位降深'选择抽水影响最小处，例如基坑中心点、基坑端部的点等，复核基坑水位降深，使得S'>S。d对于潜水完整井：S'=H-H2-0.7322lgR--lg(X•X•...•尤)\k\_n12n_对于承压完整井S'=0.3662[lgR--lg(X•X•...•x)](M——承压含水层厚度)M•k_ni2n_()单井出水能力复核：单井出水能力应大于单井设计流量。单井最大出水量:q=12Sr-1-3k

s式中，k—含水层渗透系数()；飞一过滤器半径()；1—过滤器进水部分长度(),可参照《建筑基坑支护技术规程》()第8.3.5条确定。()选取过滤器类型、尺寸，滤料规格与厚度。二、主要规范《建筑基坑支护技术规程》()第章“地下水控制”。《建筑基坑支护技术规程》()第章“地下水控制”。三、设计任务书与要求(一)设计资料、基坑工程概况基坑平面形态为矩形，长130m,宽75m,开挖深度为-5.45m,拟采用筏板基础。光一华大道基坑平面简图拟建场地小区光一华大道基坑平面简图拟建场地小区道路香槟花园住宅楼2#香槟花园住宅楼1#、地形地貌拟建场地地貌单元属岷江级阶地，地形较平坦，场地地面高程〜.37m,高差1.10m。、地基土组成场地上覆人工填土()，其下由第四系更新统河流冲洪积层()组成，现分述如下：⑴人工填土().杂填土：杂色；松散；稍湿。以建筑垃圾、碳渣为主，该层场地普遍分布，厚度〜m。.素填土：褐灰、