基础工程学第10章(2)边坡与挡土墙设计

1、n边坡工程概述n挡土墙分类n重力式挡土墙计算n重力式挡土墙的构造措施边坡工程：边坡工程：为满足工程需要而对边坡进行的改造称为边坡工程。为满足工程需要而对边坡进行的改造称为边坡工程。l按成因分：人工边坡和自然边坡按成因分：人工边坡和自然边坡人工边坡：人工边坡：人工开挖或填筑施工形成的具一定斜度地段；人工开挖或填筑施工形成的具一定斜度地段；自然边坡：自然边坡：自然地质作用形成的具一定斜度地段，形成时间较长；自然地质作用形成的具一定斜度地段，形成时间较长；l按地层岩性分：土质边坡和岩质边坡按地层岩性分：土质边坡和岩质边坡土质边坡：土质边坡：土层结构决定其稳定性，破坏形式为圆弧滑动和直线滑动；土层结构

2、决定其稳定性，破坏形式为圆弧滑动和直线滑动；岩质边坡：岩质边坡：稳定性决定于岩体主要结构面与边坡倾向关系、岩层界面倾角等稳定性决定于岩体主要结构面与边坡倾向关系、岩层界面倾角等l按适用年限分：永久性边坡和临时性边坡按适用年限分：永久性边坡和临时性边坡边坡工程分类边坡工程分类边坡工程稳定性影响因素可分为边坡工程稳定性影响因素可分为内部因素内部因素和和外部因素外部因素。内部因素包括岩土。内部因素包括岩土性质、地质构造、岩土结构、水的作用等；外部因素包括工程荷载条件及变性质、地质构造、岩土结构、水的作用等；外部因素包括工程荷载条件及变化、风化作用、气候条件、人为活动等。主要因素有：化、风化作用、气候

3、条件、人为活动等。主要因素有：l 岩土性质：抗剪强度、岩土坚硬（密实）程度、抗风化（软化）能力等；岩土性质：抗剪强度、岩土坚硬（密实）程度、抗风化（软化）能力等；l岩层结构和构造：节理、裂隙发育程度及分布、软弱面、结构面胶结等；岩层结构和构造：节理、裂隙发育程度及分布、软弱面、结构面胶结等；l水文地质条件：地下水埋藏、流动、潜蚀及动态变化；水文地质条件：地下水埋藏、流动、潜蚀及动态变化；l气候作用：风化速度、风化层厚度、风化后的机械变化和化学变化等；气候作用：风化速度、风化层厚度、风化后的机械变化和化学变化等；l地震作用：地面运动加大下滑力、降低岩土体的强度；地震作用：地面运动加大下滑力、降低

4、岩土体的强度；l地貌因素：边坡的几何形态；地貌因素：边坡的几何形态；l人为因素：边坡设计、施工、外来水的渗入、爆破等。人为因素：边坡设计、施工、外来水的渗入、爆破等。对对土质边坡土质边坡，粘性土的破坏面基本上为，粘性土的破坏面基本上为圆弧形圆弧形，无粘性土的破坏面基，无粘性土的破坏面基本上都为本上都为直线形直线形。对对岩质边坡岩质边坡，多沿软弱结构面发生滑移。破坏面可分为直线形、，多沿软弱结构面发生滑移。破坏面可分为直线形、折线形、楔形等。大规模岩质边坡滑动可呈圆弧形。另外还有复合型折线形、楔形等。大规模岩质边坡滑动可呈圆弧形。另外还有复合型滑动、岩石崩落等滑动、岩石崩落等挡土墙挡土墙(Ret

5、aining Wall)：为防止边坡岩土体坍塌、滑移而修筑的，承受为防止边坡岩土体坍塌、滑移而修筑的，承受岩土体侧向土压力的墙式构筑物。岩土体侧向土压力的墙式构筑物。常用的挡土墙结构型式有以下几类：常用的挡土墙结构型式有以下几类：重力式挡土墙重力式挡土墙(Retaining Wall)：依靠墙体自身重力维持挡土墙在侧向压依靠墙体自身重力维持挡土墙在侧向压力作用下的稳定的挡土墙。力作用下的稳定的挡土墙。重力式挡墙可用石砌或混凝土建成，一般都做成简单的重力式挡墙可用石砌或混凝土建成，一般都做成简单的梯形梯形。其。其优点优点是：是：就地取材、施工方便，经济。在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程就

6、地取材、施工方便，经济。在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛应用。中得到广泛应用。缺点缺点是：靠自重维持稳定，需大体积、重量大，在软弱地基是：靠自重维持稳定，需大体积、重量大，在软弱地基上修建对承载力要求高，墙体太高还将导致耗费大、不经济。上修建对承载力要求高，墙体太高还将导致耗费大、不经济。因此，重力式挡墙的适用条件是：因此，重力式挡墙的适用条件是：地基较好、挡墙高度不大地基较好、挡墙高度不大(6m以内）、以内）、本地有可用石料。本地有可用石料。(a)俯斜 (b)直立 (c)仰斜 (d)衡重式图6-11重力式挡土墙型式重力式挡土墙的计算内容包括三部分的内容：重力式挡土墙的计算内

7、容包括三部分的内容：l整体稳定性验算（抗倾覆验算和抗滑移验算）整体稳定性验算（抗倾覆验算和抗滑移验算）l地基承载力验算地基承载力验算l墙身强度验算墙身强度验算重力式挡土墙的受力分析：重力式挡土墙的受力分析：l墙背作用的岩土体主动土压力墙背作用的岩土体主动土压力l墙体自身重力墙体自身重力l墙体埋入土体内部分承受的被墙体埋入土体内部分承受的被动土压力（当埋入深度不大时，动土压力（当埋入深度不大时，可忽略不计）可忽略不计）l整体稳定性验算之抗倾覆验算整体稳定性验算之抗倾覆验算何谓倾覆？何谓倾覆？墙体在主动土压力和自身重力墙体在主动土压力和自身重力的作用下发生倾倒。其实质是各力对墙址的作用下发生倾倒。

8、其实质是各力对墙址o点点的力矩不平衡，出现倾覆力矩。的力矩不平衡，出现倾覆力矩。由此，所谓抗倾覆验算的目的由此，所谓抗倾覆验算的目的是维持各力是维持各力对对o点力矩的平衡，并满足一定的安全储备。点力矩的平衡，并满足一定的安全储备。定义：定义：抗倾覆安全系数指抗倾覆力矩与倾抗倾覆安全系数指抗倾覆力矩与倾覆力矩之比值。（覆力矩之比值。（p383）6 . 1 faxfazotZEXEGXKl整体稳定性验算之抗滑移验算整体稳定性验算之抗滑移验算何谓滑移？何谓滑移？墙身底部摩擦力不够以致墙体墙身底部摩擦力不够以致墙体在主动土压力作用下发生底部滑动。在主动土压力作用下发生底部滑动。由此，所谓抗滑移验算的目

9、的由此，所谓抗滑移验算的目的是维持底部是维持底部滑动力和抗滑力的平衡，并满足一定的安全滑动力和抗滑力的平衡，并满足一定的安全储备。储备。定义：定义：抗滑移安全系数指抗滑力与滑动力抗滑移安全系数指抗滑力与滑动力之比值。之比值。(p384)3 . 1)( tatannsGEEGK l地基承载力验算地基承载力验算将将墙身看作是浅基础，将墙身上受到的土压力作为荷载对待墙身看作是浅基础，将墙身上受到的土压力作为荷载对待，则地基，则地基承载力的验算与偏心荷载下浅基础地基承载力的验算相同。承载力的验算与偏心荷载下浅基础地基承载力的验算相同。l墙身强度验算墙身强度验算已知墙身受力以后，根据墙身材料分别按砌体结

10、构设计规范和混凝土已知墙身受力以后，根据墙身材料分别按砌体结构设计规范和混凝土结构设计规范中的有关要求和方法进行验算。结构设计规范中的有关要求和方法进行验算。l抗倾覆稳定措施抗倾覆稳定措施目的是减小倾覆力矩，增大抗倾覆力矩。目的是减小倾覆力矩，增大抗倾覆力矩。p增大挡土墙截面尺寸增大挡土墙截面尺寸p加宽墙址加宽墙址p墙背做成仰斜墙背做成仰斜p在墙背上做卸荷台在墙背上做卸荷台l墙型选择墙型选择目的是减小滑动力，增大抗滑力。目的是减小滑动力，增大抗滑力。p修改挡土墙截面尺寸修改挡土墙截面尺寸p加大基底宽度加大基底宽度p增加埋深增加埋深p墙底面做砂石垫层墙底面做砂石垫层l墙型选择墙型选择若挡土墙修建需要开挖，因仰斜墙背可与开挖的临时边坡相结合，若挡土墙修建需要开挖，因仰斜墙背可与开挖的临时边坡相结合，而俯斜背后需要回填土，因此对于支挡挖方工程的边坡，以仰斜墙背为而俯斜背后需要回填土，因此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，则宜用俯斜或垂直墙背，以便填土夯实