岩土支挡与锚固工程课程设计

1、目 录第一章 设计资料1一、工程概况1二、场地工程地质条件11、地层情况12、 各层土层力学强度指标23、场区水文地质环境3三、课程设计要求3四、设计依据与参考资料3第二章 设计计算书4一 、土钉设计41、土钉墙所受土压力42、土钉所受的拉力N53、土钉长度计算64、土钉的钢筋直径d计算75、边坡喷射混凝土面层设计计算7二 、 土钉墙的验算91、未设土钉时开挖边坡的整体稳定性92、土钉的抗拔承载能力验算113、内部稳定性验算134、外部稳定性验算13第一章 设计资料一、工程概况长沙市天心区新天村安置小区边坡位于长沙市天心区新开铺街道办事处新天村内。该边坡根据走向可划分为HA、AB、BE、EG四

2、段。二、场地工程地质条件1、地层情况根据核工业长沙工程勘察院提供的长沙市天心区新天村安置小区边坡工程拟建场地岩土工程详勘中间报告，边坡工程相关地层主要有人工填土层、第四系坡洪积层、第四系坡残积层、第四系残积层，第三系泥质粉砂岩地层。现依埋藏顺序将各岩土层成层条件及特征描述如下：（1）人工填土(Qml)(“”为地层编号，下同)：为素填土，由褐红色粘性土组成，稍湿湿，松散状态。层厚0.5-2.0m。 （2）第四系坡洪积层（Qal）层，按岩土类别可分为如下几亚层：1）粉质粘土：褐黄、褐红、灰白色，具网状结构，湿，硬塑坚硬状态。捻面稍光滑，其干强度及韧性中等，摇震无反应。层厚2.0-6.0m。2）圆砾

3、：褐黄色，石英质成分，亚圆形，粒径一般为0.2-3cm，大者约8cm，不均匀含20-45%粘性土，湿，中密密实状态。层厚1.5-6.2m。3）中砂：褐黄色，石英质成分，不均匀混10-25%粘性土，其底部含少量圆砾及卵石，湿，稍密中密状态。局部为粉质粘土-1：灰白色，湿，硬塑状态。捻面稍光滑，其干强度及韧性中等，摇震无反应，呈透镜体产出。层厚1.8-6.7m。（3）第四系坡残积（Qdl+el）粉质粘土：褐红色，系泥质粉砂岩风化残积而成，原岩结构清晰，湿，可塑硬塑状态。捻面光滑，其干强度及韧性中等，摇震无反应。层厚5.2-16.8m。（4）第三系（E）泥质粉砂岩：褐红、紫红色，主要矿物成分为石英、

4、云母及粘土矿物，粉砂质结构，厚层状构造，泥质胶结，节理裂隙发育。按其风化程度可分为强、中风化两带：1）强风化泥质粉砂岩：褐红色，大部分矿物成分已风化变质，节理裂隙较发育，回转钻进易，岩芯呈短柱状，属极软岩，其岩体基本质量等级为级。层厚0.5-3.3m。2）中风化泥质粉砂岩：褐红、紫红色，主要由石英、云母及粘土矿物组成，粉砂结构，厚层状构造，泥质胶结，节理裂隙发育，合金可钻进，岩芯呈长柱状，属极软岩，其岩体基本质量等级为级。揭露厚度3.8-6.6m。2、 各层土层力学强度指标根据长沙市天心区新天村安置小区边坡工程拟建场地岩土工程详勘中间报告建议的各岩土层力学强度指标如下表 指标名称 地层名称承载

5、力特征值fak(kPa)压缩模量Es(MPa)抗剪强度天然重度kN/m3基底摩擦系数地层与水泥砂浆的粘结强度标准值f mg（kPa）内摩擦角(度)凝聚力C(kPa)人工填土未完成自重固结101018.5/18粉质粘土2408.0253519.9/40圆砾26030*38019.50.3850中砂22020*30019.70.3270粉质粘土-12407.5232620.40.4065粉质粘土2207.0222519.80.5560强风化泥质粉砂岩400/45(综合内摩擦角)/0.40100中风化泥质粉砂岩1000/0.552003、场区水文地质环境该边坡场地因地势相对较高，且上覆土层均为弱透水

6、性粘性土层，坡脚线以上一般不含地下水。基岩裂隙水主要赋存在各岩层风化带的裂隙内中，其水量受裂隙及岩溶发育程度控制，其地下水水量极小，勘察期间未能测得地下水位。三、课程设计要求（1）课程设计任务书附图1中共提供13个典型断面，每位同学仅需要完成其中一个断面的设计工作，不得重选；（2）课程设计提交成果包括支挡结构设计计算书（手算），并绘制典型断面剖面图、结构大样图，提交电子档及打印装袋。四、设计依据与参考资料建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）基坑土钉支护技术规程（CECS96:97）土钉支护技术规范（GJB5055-2006）建筑施工计算手册，江正荣等主编建筑基坑支护技术，熊智彪主编岩土支

7、挡与锚固工程，赵其华、彭社琴主编第二章 设计计算书一 、土钉设计1、土钉墙所受土压力两层土物理性质指标相差不大，土层参数取其对深度的加权平均值： 根据基坑土钉支护技术规程，对于的一般粘性土可以按下式计算土压力 则：地面局部超载引起的侧压力：如图，以做斜线OC以做斜线图1 土压力分布图2、土钉所受的拉力N土钉的倾角取，土钉的水平间距取，土钉竖向间距取3、土钉长度计算土钉墙支护布置如图2取土钉墙的局部稳定性系数土钉在破坏面一侧伸入稳定土体中的长度 取土钉长度 ， 式中按图2中求得图2 土钉墙支护布置简图第一排土钉：同理，依次计算下面各排土钉的 各排土钉的长度由上至下分别为：4.9m，4.4m，3.

8、9m，3.4m，2.9m根据的土钉设计“保住中部，稳定坡脚”的原则，将第2,3,4拍土钉加长1.5m最终各排的土钉的长度分别取为：5.0m，6.0m，5.5m，5.0m，3.0m4、土钉的钢筋直径d计算 土钉采用HRB335级钢筋， 取则 根据建筑基坑支护技术规程要求，采用16mm的钢筋，土钉孔采用5、边坡喷射混凝土面层设计计算在土体自重及地表超载q的作用下，喷射混凝土面层所受的侧向压力式中 即 则 按四边简支板形式配筋 查双向板在均布荷载作用下内力系数表得水平方向：竖直方向：钢筋按下列节约简易方法计算（参考江正荣建筑施工计算手册第2.4.5节）； 喷射混凝土采用强度等级为C20的混凝土，喷混

9、凝土面层的厚度为100mm，则则 查表：，采用HPB235级钢筋，则 需要的钢筋面积很小，按建筑基坑支护技术规程的构造要求配筋，采用6200mm，面层配筋为6200200考虑到喷射混凝土面层在土钉端部的抗冲切，在该处配制一块200mm200mm12mm承压钢板与土钉焊接，并相应在混凝土中设置抗冲切钢筋。二 、 土钉墙的验算1、未设土钉时开挖边坡的整体稳定性（1）、那比例画出边坡的截面图（图2），坡角，查出坡底角和坡顶角，由此求出第一次试算的滑动圆心O1 ，从图上量出滑动半径R=12.2m；图 3（2）、将边坡分为若干条，去条宽为b=1.0m，各条编号如图所示；（3）、计算，；（4）、从图中（C

10、AD）量出各条的中心高度弧长；（5）、计算如下表计 算 表分条编号Lhisinicosiqqsiniqcosihi sinihi cosii14.62.65 0.40 0.92 0.0 0.00 0.00 1.07 2.43 1.10 24.65.77 0.44 0.90 0.0 0.00 0.00 2.54 5.18 1.15 34.65.12 0.48 0.88 20.0 9.53 17.58 2.44 4.50 1.23 44.64.33 0.51 0.86 20.0 10.24 17.18 2.22 3.72 1.34 54.63.32 0.55 0.84 0.0 0.00 0.00

11、1.82 2.78 1.50 64.62.03 0.58 0.81 0.0 0.00 0.00 1.18 1.65 1.79 74.60.64 0.61 0.79 0.0 0.00 0.00 0.39 0.51 1.42 19.77 34.76 11.65 20.76 9.53 K2.11 （6）以上已知值代入下式中计算相应的稳定性安全系数：（7）、O1 不一定为最危险滑动圆心，Ko1不一定是最小的稳定安全系数，按0.3H在OD上移动找最危险的滑动圆心（8）、通过试算最危险滑动圆心如下图（图4）所示：图4计算表如下：分条编号Lhisinicosiqqbsiniqbcosihi sinihi c

12、osii19.92.51 0.57 0.82 0.0 0.00 0.00 1.42 2.07 1.25 29.95.31 0.59 0.81 0.0 0.00 0.00 3.14 4.28 1.33 39.94.35 0.61 0.79 20.0 12.28 15.79 2.67 3.43 1.44 49.93.22 0.64 0.77 20.0 12.73 15.42 2.05 2.48 1.59 59.91.83 0.66 0.75 0.0 0.00 0.00 1.21 1.38 1.83 69.90.53 0.68 0.73 0.0 0.00 0.00 0.36 0.39 1.20 25.01 31.21 10.85 14.03 8.64 K1.81 稳定安全系数为： 2、土钉的抗拔承载能力验算 放坡对土压力的修正系数第一排土钉： 基坑侧壁重要性系数 第二排土钉： 基