挡土墙的设计和土坡稳定yy

1、土坡滑动土坡滑动的定义的定义土坡的失稳土坡的失稳的因素的因素 项目六 挡土墙的设计 6.6 土坡稳定性分析土坡稳定性分析 土坡稳定性简介土坡稳定性简介天然土坡天然土坡人工土坡人工土坡由于地质作用而自然由于地质作用而自然形成的土坡形成的土坡 在天然土体中开挖或在天然土体中开挖或填筑而成的土坡填筑而成的土坡 山坡、江河山坡、江河岸坡岸坡路基、堤坝路基、堤坝坡底坡底坡脚坡脚坡角坡角坡顶坡顶坡高坡高土坡稳定分析问题土坡稳定分析问题坡底坡底坡脚坡脚坡面坡面坡肩坡肩坡顶坡顶坡高坡高简单土坡简单土坡坡角坡角土坡的顶面和土坡的顶面和底面都是水平底面都是水平的，并伸至无的，并伸至无穷远，土坡由穷远，土坡由均质土

2、组成。均质土组成。1天然土坡 江、河、湖、海岸坡2人工土坡 挖方：沟、渠、坑、池2人工土坡 填方：堤、坝、路基、堆料小浪底土石坝的因素的因素造成土坡失稳造成土坡失稳内在因素：内在因素：土体自身抗剪强度土体自身抗剪强度 的降低的降低外在因素：外在因素：剪应力的增加剪应力的增加土坡失稳：土坡失稳：又称滑坡，是指土坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外滑动而丧失稳定性。6.1 滑坡防治滑坡防治1、滑坡分类、滑坡分类2、边坡的设计与施工、边坡的设计与施工3、滑坡的防治、滑坡的防治合理选择场址合理选择场址避免大填大挖避免大填大挖消除或减轻水害消除或减轻水害改善滑坡体受力条件改善滑坡体受力条件1.无粘

3、性土坡稳定性分析无粘性土坡稳定性分析 6.2 简单土坡的稳定性分析简单土坡的稳定性分析无粘性土的简单土坡无粘性土的简单土坡抗滑力为tgcosWTf抗滑力与滑动力之比称为稳定安全系数K滑动力为 sinWT 一般要求K1.251.30。tantansintancosfGGTTK 2.粘性土的土坡稳定分析粘性土的土坡稳定分析条分法条分法 12ROBA对于均质粘性土对于均质粘性土土坡，其最危险土坡，其最危险滑动面通过坡脚滑动面通过坡脚 =0=0 圆心位置由圆心位置由1 1，2 2确定确定OB12AHE2H4.5H最危险滑动面圆心的确定最危险滑动面圆心的确定 abcdiiOCRABH各土条对滑弧各土条对

4、滑弧圆心的抗滑力圆心的抗滑力矩和滑动力矩矩和滑动力矩 滑动土体滑动土体分为若干分为若干垂直土条垂直土条土坡稳定土坡稳定安全系数安全系数 一般要求一般要求K=1.201.303、滑坡的防治、滑坡的防治 合理选择场址合理选择场址 避免大填大挖避免大填大挖 消除或减轻水害消除或减轻水害 改善滑坡体受力条件改善滑坡体受力条件项目六 挡土墙的设计E6.7 6.7 挡土墙的类型挡土墙的类型E6.8 6.8 重力式挡土墙的设计重力式挡土墙的设计E6.9 6.9 重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的构造6.7 挡土墙的类型 1. 挡土墙的含义挡土墙的含义用来支挡天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建用来支挡天然

5、边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。筑物。为防止土体滑塌而修筑的，主要承受侧向土压力的墙式为防止土体滑塌而修筑的，主要承受侧向土压力的墙式建筑物。建筑物。2. 挡土墙的作用挡土墙的作用1）防止路基边坡或基底滑动；防止路基边坡或基底滑动；2）收缩坡脚，减少占地面积，保护重要建筑物；收缩坡脚，减少占地面积，保护重要建筑物；3）防止水流冲刷和浸蚀，防止压缩河床等作用；防止水流冲刷和浸蚀，防止压缩河床等作用；4）支挡滑坍，缩短涵洞长度，保护桥台及连接路堤等作支挡滑坍，缩短涵洞长度，保护桥台及连接路堤等作用。用。一、挡土墙一、挡土墙(Retaining Wall)的用途的用途挡土墙应用举例应用：支

6、撑路堤、路堑、隧道洞口、桥梁两端及河岸等。应用：支撑路堤、路堑、隧道洞口、桥梁两端及河岸等。3. 挡土墙的使用场合挡土墙的使用场合1) 路堑挡墙路堑挡墙 用于陡峭山坡的路堑底部，降低边坡高度、减少开用于陡峭山坡的路堑底部，降低边坡高度、减少开挖或者边坡防止地质不良地段的滑坡。挖或者边坡防止地质不良地段的滑坡。2) 路堤挡墙路堤挡墙 收缩坡脚，减少填方量；防止边坡或基底收缩坡脚，减少填方量；防止边坡或基底( (对于对于陡坡路堤陡坡路堤) )滑动，保证沿河路堤不受水流冲刷。滑动，保证沿河路堤不受水流冲刷。3) 路肩挡墙路肩挡墙 用于支挡陡坡路堤下滑；抬高公路路基高程；收用于支挡陡坡路堤下滑；抬高公

7、路路基高程；收缩坡脚，减少占地，减少填方量。缩坡脚，减少占地，减少填方量。4) 山坡挡墙山坡挡墙用于支挡山坡覆盖层或滑坡下滑。用于支挡山坡覆盖层或滑坡下滑。用作支承桥梁上部建筑及保证桥头填土稳定。用作支承桥梁上部建筑及保证桥头填土稳定。5) 桥头挡墙桥头挡墙二、挡土墙的类型二、挡土墙的类型按挡土墙位置分按挡土墙位置分: :路堑挡墙，路堤挡墙，路肩挡墙和山坡挡墙等。路堑挡墙，路堤挡墙，路肩挡墙和山坡挡墙等。按挡土墙的墙体材料分按挡土墙的墙体材料分: :石砌挡墙，混凝土挡墙，钢筋混凝土挡墙，砖砌石砌挡墙，混凝土挡墙，钢筋混凝土挡墙，砖砌挡墙，木质挡墙和钢板墙等。挡墙，木质挡墙和钢板墙等。按挡土墙的

8、结构形式分按挡土墙的结构形式分: :重力式，半重力式，衡重式，悬臂式，扶壁式，重力式，半重力式，衡重式，悬臂式，扶壁式，锚杆式，拱式，锚定板式，板桩式和垛式等。锚杆式，拱式，锚定板式，板桩式和垛式等。重力式挡土墙重力式挡土墙(Gravity retaining wall)1. 依靠墙身自重承受土侧压力依靠墙身自重承受土侧压力2. 一般用浆砌片石砌筑，在缺乏石料地区或墙身一般用浆砌片石砌筑，在缺乏石料地区或墙身较高时也用混凝土灌注较高时也用混凝土灌注3. 形式简单、取材容易、施工简便，但对地基的形式简单、取材容易、施工简便，但对地基的承载能力要求较高承载能力要求较高悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙(Ca

9、ntilever retaining wall)1. 采用钢筋混凝土材料、由立臂、墙趾板、墙采用钢筋混凝土材料、由立臂、墙趾板、墙踵板三部分组成，墙的断面尺寸较小踵板三部分组成，墙的断面尺寸较小2. 墙高时立臂下部的弯矩较大，需设置较多钢墙高时立臂下部的弯矩较大，需设置较多钢筋筋3. 宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方地段宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方地段位用位用4. 墙高不宜大于墙高不宜大于7m扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙(Counterfortretaining wall )1. 当悬臂式挡墙的立臂较高时，沿墙长方向每当悬臂式挡墙的立臂较高时，沿墙长方向每隔一定距离加一道扶壁把墙面板和墙踵

10、板连接隔一定距离加一道扶壁把墙面板和墙踵板连接起来，以减小立臂下部的弯矩起来，以减小立臂下部的弯矩2. 扶壁式挡墙宜在石料缺乏、地基承载力较低扶壁式挡墙宜在石料缺乏、地基承载力较低的地段使用，墙高不宜大于的地段使用，墙高不宜大于10m。锚定板挡土墙锚定板挡土墙(Anchored bulkhead retaining wall) 锚定板挡土墙是由钢筋混凝土墙面板和锚杆及锚定板挡土墙是由钢筋混凝土墙面板和锚杆及锚定板共同组成，靠固定在稳定区的锚定板提供锚定板共同组成，靠固定在稳定区的锚定板提供的抗拔力来维持墙体的稳定。的抗拔力来维持墙体的稳定。加筋土挡土墙加筋土挡土墙(Reinforced ear

11、th retaining wall)1. 由墙板、拉筋和填料共同组成的挡土结构，由由墙板、拉筋和填料共同组成的挡土结构，由拉筋和填土间的摩阻力来抵抗侧向土压力；拉筋和填土间的摩阻力来抵抗侧向土压力；2. 加筋土挡土墙适用于石料缺乏地区，由于其为加筋土挡土墙适用于石料缺乏地区，由于其为柔性结构，对地基承载力的要求不高，能适应地柔性结构，对地基承载力的要求不高，能适应地基轻微的变形，一般对墙高没有限制。基轻微的变形，一般对墙高没有限制。建成后的坡间挡土墙建成后的坡间挡土墙类型类型支护特点支护特点适用范围适用范围重力式挡重力式挡墙墙A、依靠墙体自重承受压力，保持平衡；、依靠墙体自重承受压力，保持平衡

12、；B、一般用毛石砌筑，缺乏石料地区可用混凝土；、一般用毛石砌筑，缺乏石料地区可用混凝土；C、形式简单，取材容易，施工方便；、形式简单，取材容易，施工方便；D、地基承载力低时，可在墙底放置钢筋混凝土板，、地基承载力低时，可在墙底放置钢筋混凝土板，减少开挖量；减少开挖量；E、砌体用量大、地基沉降大。、砌体用量大、地基沉降大。一般适用于高度较低（一一般适用于高度较低（一般不超过般不超过6m）的挡墙和地）的挡墙和地质情况较好的石料丰富地质情况较好的石料丰富地区。区。悬臂式挡悬臂式挡墙墙A、采用钢筋混凝土现浇而成，有竖臂、墙趾板、墙、采用钢筋混凝土现浇而成，有竖臂、墙趾板、墙踵板组成，断面尺寸较小；踵板

13、组成，断面尺寸较小；B、墙较高，竖臂根部弯矩大，钢筋用量大。、墙较高，竖臂根部弯矩大，钢筋用量大。适用于石料缺乏、地基承适用于石料缺乏、地基承载力低的地区；墙高可取载力低的地区；墙高可取6m左右。左右。扶臂式挡扶臂式挡墙墙A、由墙面板、墙趾板、墙踵板和扶壁组成；、由墙面板、墙趾板、墙踵板和扶壁组成；B、墙可做的很高，下部弯矩大，采用钢筋混凝土现、墙可做的很高，下部弯矩大，采用钢筋混凝土现浇而成。浇而成。适用于石料缺乏地区，当适用于石料缺乏地区，当度墙高度可高达度墙高度可高达10m，较，较悬臂式挡墙更为经济。悬臂式挡墙更为经济。锚杆式挡锚杆式挡墙墙A、由肋柱、挡土板、锚杆组成，肋柱下部通常设置、

14、由肋柱、挡土板、锚杆组成，肋柱下部通常设置基础；基础；B、锚杆式挡墙靠锚杆的拉力维持挡墙的平衡；、锚杆式挡墙靠锚杆的拉力维持挡墙的平衡；C、结构轻、柔性大；、结构轻、柔性大；D、墙面可预制构件现场拼装；、墙面可预制构件现场拼装；E、能适应承载力低的不良地基。、能适应承载力低的不良地基。适用于挡墙高度大于适用于挡墙高度大于12m的情况以及减少开挖量的的情况以及减少开挖量的地区和石料缺乏的地区。地区和石料缺乏的地区。锚碇板式锚碇板式挡墙挡墙A、结构特点与锚杆式挡墙相似，区别在于拉杆端部、结构特点与锚杆式挡墙相似，区别在于拉杆端部采用锚碇板固定与稳定区；采用锚碇板固定与稳定区；B、填土压实时，钢拉杆

15、易弯曲产生次应力。、填土压实时，钢拉杆易弯曲产生次应力。适用于缺乏石料的大型填适用于缺乏石料的大型填方工程，原状土中施工时，方工程，原状土中施工时，可用机械穿孔布置拉杆。可用机械穿孔布置拉杆。加筋土式加筋土式挡墙挡墙A、由墙面板、拉条及填料组成，结构简单，施工方、由墙面板、拉条及填料组成，结构简单，施工方便；便；B、对地区承载力要求低。、对地区承载力要求低。适用于大型填方工程。适用于大型填方工程。6.8、重力式挡墙设计一.挡土墙设计的基本原则 挡土墙必须保证结构安全正常使用，因此应满足以下要求：a.挡土墙不能滑移； b.挡土墙不能倾覆； c.挡土墙墙身要有足够的强度； d.挡土墙的基础要满足承

16、载力的要求。 根据工程要求以及地形地质条件，确定挡土墙结构的平面布置和高度，选择挡土墙的类型及截面尺寸。挡土墙形式的选择 挡墙选用应该综合考虑场地地形、工程地质、水挡墙选用应该综合考虑场地地形、工程地质、水文地质、建筑材料、挡墙用途、施工方法、技术经济文地质、建筑材料、挡墙用途、施工方法、技术经济条件及施工单位的经验积累等因素，各种条件及施工单位的经验积累等因素，各种挡墙的支护特点及适用范围列表如下：。列表如下：。重力式挡墙类型重力式挡墙类型 重力式挡土墙是以挡土墙自身重力来维持挡土墙重力式挡土墙是以挡土墙自身重力来维持挡土墙在力的作用下的平衡和稳定。在力的作用下的平衡和稳定。 6.8.2.

17、6.8.2. 重力式挡土墙的设计重力式挡土墙的设计1.1.稳定性验算：稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定抗倾覆稳定和抗滑稳定抗倾覆稳定验算抗倾覆稳定验算zfEaEazEaxGaa0d6 . 10faxfaztzExEGxK抗倾覆稳定条件抗倾覆稳定条件)cos(daaazEE)sin(daaaxEEacotzbxf0tanabzzf挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾O点向外倾覆点向外倾覆Ox0 xfbz二二 挡土墙的稳定性验算内容挡土墙的稳定性验算内容抗滑稳定验算抗滑稳定验算3 . 1)(tatannsGEEGK抗滑稳定条件抗滑稳定条件0cosaGGn)cos(0daaa

18、anEEEaEanEatdGGnGtaa0O挡土墙在土压力作用下可能沿基础挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动底面发生滑动0sinaGGt)sin(0daaaatEE为基底摩为基底摩擦系数，根擦系数，根据土的类别据土的类别查表得到查表得到2.2.地基承载力验算地基承载力验算基底平均应力基底平均应力pf基底最大压应力基底最大压应力pmax1.2ff为地基承载为地基承载力设计值力设计值3.3.墙身强度验算墙身强度验算 根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法进行。1.1.墙背倾斜形式墙背倾斜形式仰斜、直立和俯斜仰斜、直立和俯斜E1 1仰斜仰斜E2 2直立直立E3

19、 3俯斜俯斜E1 1E2 2E3 36.9 重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的构造2.2.墙后排水措施墙后排水措施 墙后填土宜选择透水性较强的填料，若采用粘土，应墙后填土宜选择透水性较强的填料，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。分层夯实。3.3.填土质量要求填土质量要求泄水孔泄水孔粘土夯实粘土夯实滤水层滤水层泄水孔泄水孔粘土夯实粘土夯实粘土夯实粘土夯实 截水沟截水沟6.9.2 挡土墙的构造与布置一、挡土墙的构造一、挡土墙的构造挡土墙的组成示意图挡土墙的组成示意图（一）墙身（一）墙身 1. 墙背墙背石砌挡土墙

20、断面形式图石砌挡土墙断面形式图a) a) 仰斜；仰斜；b) b) 垂直；垂直；c) c) 俯斜；俯斜；d) d) 凸形折线式；凸形折线式；e) e) 衡重式衡重式2. 墙面墙面 考虑墙趾处地面的横坡度。考虑墙趾处地面的横坡度。3. 墙顶墙顶 石砌挡土墙墙顶的最小宽度，浆砌的不小于石砌挡土墙墙顶的最小宽度，浆砌的不小于50cm，干砌的不小于，干砌的不小于60cm。为保证交通为保证交通安全，在地形安全，在地形险峻地段，或险峻地段，或过高过长的路过高过长的路肩墙的墙顶应肩墙的墙顶应设置护栏。设置护栏。4. 护栏护栏墙顶墙顶墙面墙面墙背倾角墙背倾角护栏护栏（二）基础（二）基础1. 基础形式的选择基础形

21、式的选择挡土墙通常采用浅基础，只有在特殊情况下，挡土墙通常采用浅基础，只有在特殊情况下，才使用桩基。才使用桩基。绝大多数挡土墙的基础直接设置在天然地基上。绝大多数挡土墙的基础直接设置在天然地基上。当地基软弱，墙身较高时，为减少基底压应力，当地基软弱，墙身较高时，为减少基底压应力，增加稳定性，墙趾可做成台阶，以拓宽基底。增加稳定性，墙趾可做成台阶，以拓宽基底。地基为较弱土层时，可用砂砾、碎石、矿渣或地基为较弱土层时，可用砂砾、碎石、矿渣或石灰土等质量较好的材料换填，以提高地基承载石灰土等质量较好的材料换填，以提高地基承载力。力。a）扩大基础；）扩大基础；b)钢筋混凝土底板；钢筋混凝土底板；c)台

22、阶形基础；台阶形基础； d)拱形基础（纵断面）拱形基础（纵断面）2. 基础埋置深度的确定基础埋置深度的确定考虑冲刷线及冻结深度。考虑冲刷线及冻结深度。（三）排水设施（三）排水设施1. 排水设施的作用排水设施的作用2. 排水设施包括地面排水和墙身排水两部分排水设施包括地面排水和墙身排水两部分（四）沉降缝与伸缩缝（四）沉降缝与伸缩缝为防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根为防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基地质条件及墙高墙身断面的变化情况，设据地基地质条件及墙高墙身断面的变化情况，设置置沉降缝沉降缝；为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度；为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用而产生的裂缝，须设置变化作用而产生的裂缝，须设置伸缩缝伸缩缝。沉降缝与伸缩缝沉降缝与伸缩缝二、挡土墙的布置二、挡土墙的布置（一）挡土墙的横向布置（一）挡土墙的横向布置主要是在路基横断面图上进行挡土墙位置的选定，主要是在路基横断面图上进行挡土墙位置的选定，确定出是路堑墙、路肩墙、路堤墙或浸水挡墙，确定出是路堑墙、路肩墙、路堤墙或浸水挡