[理学]土力学-第七章土压力3+第八章-土坡稳定ppt课件

1、挡土墙的根本设计步骤挡土墙的根本设计步骤 一、根本设计资料的搜集；一、根本设计资料的搜集； 二、重力式挡土墙的构造；二、重力式挡土墙的构造； 三、重力式挡土墙的类型；三、重力式挡土墙的类型； 四、墙后填土类型的选择；四、墙后填土类型的选择； 五、重力式挡土墙的布置；五、重力式挡土墙的布置； 六、防水排水设计；六、防水排水设计； 七、挡土墙的验算。七、挡土墙的验算。 一、根本设计资料的搜集一、根本设计资料的搜集1 1、工程背景资料、工程背景资料2 2、地质勘察资料、地质勘察资料3 3、运用环境及抗震设防烈度、运用环境及抗震设防烈度4 4、气候资料、气候资料5 5、工程设计参考资料、工程设计参考资

2、料 相关规范、规范、设计手册、参考文献相关规范、规范、设计手册、参考文献等。等。二、重力式挡土墙的构造二、重力式挡土墙的构造土压力土压力墙墙 后后墙墙 前前墙墙 顶顶墙墙 底底 (基底基底)墙墙 趾趾墙墙 跟跟 (踵踵)墙墙 背背墙墙 面面根底根底 挡土墙的埋深挡土墙的埋深 土质地基不小于土质地基不小于0.5m； 存在冻土层时，埋深在冻土层以下存在冻土层时，埋深在冻土层以下0.25m； 风化岩层，去除风化层并加挖风化岩层，去除风化层并加挖0.150.25m； 断面尺寸断面尺寸 满足墙体的强度与稳定性要求；满足墙体的强度与稳定性要求； 块石挡土墙，墙顶宽度块石挡土墙，墙顶宽度0.5m, 混凝土挡

3、土墙，墙顶宽度混凝土挡土墙，墙顶宽度可取可取0.20.4m。 沉降缝和伸缩缝沉降缝和伸缩缝 伸缩缝可以兼作沉降缝；伸缩缝可以兼作沉降缝； 每隔每隔1020m设置一道伸缩缝，缝宽约设置一道伸缩缝，缝宽约23cm； 缝内嵌填防水资料。缝内嵌填防水资料。三、重力式挡土墙的类型三、重力式挡土墙的类型仰斜式仰斜式折背式折背式直立式直立式俯斜式俯斜式衡重式衡重式p 根据工程的实践情况选择适宜的挡土墙类型根据工程的实践情况选择适宜的挡土墙类型四、墙后填土类型的选择四、墙后填土类型的选择 尽量选择粗粒土，如砂土、砾石、碎石等。其尽量选择粗粒土，如砂土、砾石、碎石等。其土压力小，抗剪强度比较稳定，易于排水。土压

4、力小，抗剪强度比较稳定，易于排水。 1. 理想的回填土；卵石，砾石，粗、中砂理想的回填土；卵石，砾石，粗、中砂 2. 可用的回填土；细砂，粉砂，粉质粘土可用的回填土；细砂，粉砂，粉质粘土 3.不能用的回填土。软粘土，膨胀土和耕植土不能用的回填土。软粘土，膨胀土和耕植土 五、重力式挡土墙的布置五、重力式挡土墙的布置重力式挡土墙的布置主要指：纵向布置和平面布置重力式挡土墙的布置主要指：纵向布置和平面布置六、防水排水设计六、防水排水设计排水不良会使墙后地下水位提高，一方面添加静水压力；排水不良会使墙后地下水位提高，一方面添加静水压力；另一方面使土的抗剪强度降低，增大土压力而呵斥挡土墙另一方面使土的抗

5、剪强度降低，增大土压力而呵斥挡土墙失稳。普通要在墙顶，坡脚设截水沟，墙体上设排水孔，失稳。普通要在墙顶，坡脚设截水沟，墙体上设排水孔，间距为间距为23m，外斜，外斜5%，孔的尺寸宜，孔的尺寸宜100mm。墙前设排。墙前设排水沟。水沟。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七、重力式挡土墙的验算七、重力式挡土墙的验算墙体抗倾覆稳定验算墙体抗倾覆稳定验算墙体抗滑移稳定验算墙体抗滑移稳定验算地基承载力验算地基承载力验算墙身强度验算墙身强度验算 挡土墙抗倾覆稳定验算挡土墙抗倾覆稳定验算 挡土墙在土压力作用下能够绕墙趾挡土墙在土压力作用下能够绕墙

6、趾O点向外倾覆。点向外倾覆。zfEaEazEaxGaa0dOx0 xfbz抗倾覆稳定条件抗倾覆稳定条件61zExEGxKfaxfaz0t.)cos(d da aaazEE)sin(d da aaaxEEa acotffzbx0fbzza atan 挡土墙抗滑移稳定验算挡土墙抗滑移稳定验算 挡土墙在土压力作用下能够沿根底底面发生滑动。挡土墙在土压力作用下能够沿根底底面发生滑动。抗滑稳定验算条件抗滑稳定验算条件31GEEGKtatanns.)( 0nGGa acos)cos(d da aa a0aanEE0tGGa asin)sin(d da aa a0aatEEEaEanEatdGGnGtaa0

7、O为基底摩擦系数，根据土的类别查表得到 挡土墙的地基承载力验算挡土墙的地基承载力验算 挡土墙的地基承载力验算与普通偏心受压根底的验挡土墙的地基承载力验算与普通偏心受压根底的验算方法一样，先求出基底压力分布，再按浅根底同样的方算方法一样，先求出基底压力分布，再按浅根底同样的方法进展地基承载力验算。法进展地基承载力验算。EEaGEnEtmeO法线法线-0Gx0 xfEazEaxzf0pminpmaxpmax3cceb/2b/2bNO 挡土墙墙身强度验算按砌体构造验算挡土墙墙身强度验算按砌体构造验算 重力式挡土墙通常需验算薄弱截面的抗压强度与抗重力式挡土墙通常需验算薄弱截面的抗压强度与抗剪强度。如取

8、图中剪强度。如取图中I-I截面作为验算截面：截面作为验算截面：IEaIOGEazEaxAhrceb/2b/2NO 计算出墙高为计算出墙高为hr的土压力的土压力Ea，墙体自重，墙体自重G； 求出由求出由Ea、G构成的合力在构成的合力在I-I截面上的产生的竖向分力截面上的产生的竖向分力N及其作用位置；及其作用位置； 抗压验算：抗压验算：AfNa 抗剪验算抗剪验算A180fQuva).( 本章作业：本章作业：7-17-17-2 7-2 7-37-37-117-117-127-127-137-13第八章第八章 土坡稳定分析土坡稳定分析一、概述二、无粘性土土坡的稳定分析三、粘性土土坡的稳定分析四、添加坡

9、体稳定性的措施主主 要要 内内 容容 坡肩 坡顶坡面坡角坡趾坡高1、土坡、土坡具有倾斜面的土体具有倾斜面的土体一、概述土坡普通分为：天然土坡和人工土坡土坡普通分为：天然土坡和人工土坡1天然土坡天然土坡 江、河、湖、海岸坡江、河、湖、海岸坡一、概述一、概述 山、岭、丘、岗、天然坡山、岭、丘、岗、天然坡1天然土坡天然土坡一、概述一、概述 挖方：沟、渠、坑、池挖方：沟、渠、坑、池露露天天矿矿坑坑2人工土坡人工土坡一、概述一、概述填方：堤、坝、路基、堆料填方：堤、坝、路基、堆料小浪底土石坝小浪底土石坝一、概述一、概述2人工土坡人工土坡2、滑坡、滑坡什么是滑坡？什么是滑坡？为什么会滑坡？为什么会滑坡？滑

10、坡滑坡一部分土体在外因作用下，相对于另一一部分土体在外因作用下，相对于另一部分土体滑动。部分土体滑动。一、概述一、概述滑坡是艰苦的自然灾祸，滑坡的危害宏大。滑坡是艰苦的自然灾祸，滑坡的危害宏大。滑坡的方式滑坡的方式呵斥滑坡的缘由呵斥滑坡的缘由 l l外力的作用破坏了土体内原来的应力平衡形状。外力的作用破坏了土体内原来的应力平衡形状。 开挖、填筑、外荷载、土体内水的渗流、地震力的作用等开挖、填筑、外荷载、土体内水的渗流、地震力的作用等 2 2土的抗剪强度由于遭到外界各种要素的影响而降低，土的抗剪强度由于遭到外界各种要素的影响而降低， 促使土坡失稳破坏。促使土坡失稳破坏。 气候条件的变化、雨水的浸

11、入、土的液化或触变等。气候条件的变化、雨水的浸入、土的液化或触变等。影响土坡稳定的要素影响土坡稳定的要素影响土坡稳定有多种要素，包括土坡的边境条件、土质条件和影响土坡稳定有多种要素，包括土坡的边境条件、土质条件和外界条件。详细要素分述如下：外界条件。详细要素分述如下：1、土坡坡度、土坡坡度2、土坡高度、土坡高度 H 越小，土坡越稳定；越小，土坡越稳定； 3、土的性质、土的性质 其性质越好，土坡越稳定；其性质越好，土坡越稳定；4、气候条件、气候条件 晴朗枯燥土的强度大，稳定性好；晴朗枯燥土的强度大，稳定性好；5、地下水的浸透、地下水的浸透 土坡中存在与滑动方向浸透力；土坡中存在与滑动方向浸透力；

12、6、剧烈地震、剧烈地震 在地震区遇剧烈地震，会使土的强度降低，且在地震区遇剧烈地震，会使土的强度降低，且地震力或使土体产生孔隙水压力，那么对土坡稳定性不利。地震力或使土体产生孔隙水压力，那么对土坡稳定性不利。紫坪铺水库2号泄洪洞出口滑坡云南徐村水电站溢洪道土坡滑坡 )(ABCW 1 1根本假设根本假设 均质砂性土构成的土坡，均质砂性土构成的土坡， 破坏时滑动面大多近似于平面破坏时滑动面大多近似于平面二、无粘性土土坡的稳定分析二、无粘性土土坡的稳定分析B CAaTTWNl 滑动土体滑动土体ABCABC的重力为：的重力为： W W在滑动面在滑动面ACAC上的平均法向分力上的平均法向分力N N及由此

13、产生的抗滑力及由此产生的抗滑力TT为：为： W W在滑动面在滑动面ACAC上产生的平均下滑力上产生的平均下滑力T T为：为： 土坡的滑动稳定平安系数土坡的滑动稳定平安系数K K为：为： 平安系数平安系数K K随倾角随倾角a a而变化，而与坡高而变化，而与坡高H H无关。当无关。当a=b a=b 时滑动稳定时滑动稳定平安系数最小，工程中普通要求平安系数最小，工程中普通要求K1.1K1.11.51.5。 tancostancosWNTWN sinWT tantansintancos WWTTK5 .11 .1 WdRLMMKADfsr 三、粘性土土坡稳定性分析三、粘性土土坡稳定性分析 强度参数：粘

14、聚力C，内摩擦角 破坏方式：危险滑裂面位置在土坡深处，对于均匀土坡，在平面应变条件下，其滑动面可用一圆弧近似。OR目前常用的方法有：瑞典圆弧法、条分法、毕肖普法以及传送目前常用的方法有：瑞典圆弧法、条分法、毕肖普法以及传送系数法等。系数法等。 对于均质简单土坡，其圆弧滑动体的稳定分析可采用整体稳对于均质简单土坡，其圆弧滑动体的稳定分析可采用整体稳定分析法进展。所谓简单土坡是指土坡顶面与底面程度，坡定分析法进展。所谓简单土坡是指土坡顶面与底面程度，坡面面BCBC为一平面的土坡。为一平面的土坡。 分析左图所示均质简单土坡，假设能够的圆弧滑动面为AD，其圆心为O，滑动圆弧半径为R。滑动土体ABCD的

15、重力为W，它是促使土坡滑动的滑动力。沿着滑动面AD上分布土的抗剪强度f将构成抗滑力T。将滑动力W及抗滑力f 分别对滑动面圆心O取矩，得滑动力矩Ms及抗滑力矩Mr。A整体圆弧滑动法：整体圆弧滑动法：K.E. Petterson, 1915瑞典条分法瑞典条分法BCoRiiWiWiNiTidiiiWNcos假定条块间的作用力大小相等，方向现方向相反，相互抵消。根据径向力的平衡关系：KlcNTiiiii tan根据滑弧面上的极限平衡关系：iiiiRWdWsin重力力矩：抗力力矩：KRl cWKRl cNRTiiiiiiiiii )tancos()tan( KRlcWRWiiiiiii )tancos(

16、sin 根据力矩平衡关系： iiiiiiiWlcWK sin)tancos(0)sin(cos11 iiiiiiEWNa aa aa a瑞典条分法是忽略了条间作用力的一种简化方法，它只满足了力矩平衡关系，而不满足力的平衡关系。传送系数法传送系数法假定条块间的作用力的合力作用假定条块间的作用力的合力作用在条间高度的中点处，方向与该在条间高度的中点处，方向与该土条底面平行。土条底面平行。根据力的平衡关系：根据力的平衡关系： 0cossin11 iiiiiiiEWETa aa aa a iiiiiiiluNlcKT tan)(1Ti又可以表达为：又可以表达为： iiiiiiiiiiiiEl uWl cKWE 1tan)cos(1sin a aa aiWBCoiNiT1 iE1 ia aiEia aia a)sin(tan)cos(11iiiiiiKa aa a a aa a NoImage传送系数传送系数i 1、添加抗力、添加抗力 坡底堆载、设置挡墙、埋设抗滑桩、增设坡底堆载、设置挡墙、埋设抗滑桩、增设 锚杆、固化土体等。锚杆、固化土体等。 2、减小下滑力、减小下滑力 削坡、坡