岩石力学课程设计

《岩石力学》课程设计一抗滑挡土墙课程设计（勘查技术与工程专业）专业:勘查技术与工程班级学号：勘查090130号姓名：惠龙指导教师：张鹏学期：2011—2012第一学期南京工业大学交通工程学院2012年01月第一页一、设计题目抗滑挡土墙课程设计二、设计内容（一）设计工况如图1所示的滑坡体，拟采取修建重力式抗滑挡土墙支挡措施。滑面为折线型，按滑面倾角变化分为7段，每段滑面长度为4m，滑面与水平面的夹角从高到低分别为30o、25。、20o、15。、10o、5。、0。，坡面与水平面的夹角为15。。各段滑面的内摩擦角均8=10°，粘聚力C=0。验算沿墙顶滑出的可能性时，墙后滑体的内摩擦角^=40°，粘聚力C=25,Y=26kN/m3；墙前回填土及基地底座高度为2.0m，Y=19kN/m3,^=30°，粘聚力C=10。墙体采用C20片石混凝土，基础置于中风化泥岩层上，其容许承载力为800kPa；墙底与泥岩摩擦系数取p=0.4。要求滑动稳定系数KcN1.3,倾覆稳定系数KON1.6。图1画面整体示意图（单位：mm）（二）有关设计计算1、剩余下滑力计算剩余下滑力计算表(安全系数Fs；=1.3)块段面积S(m2)重度丫[%]滑动面倾角a(°)抗剪强度下滑力Ti(kN)阻滑力R；(kN)传递系数w剩余下滑力P.(kN)iC(kPa),(°)SysinaSyscosatg,+CL11.84263001024.187.380.98124.0525.19262501057.1421.676.2837.41262001065.8931.93128.5648.31261501055.9236.79162.0257.77261001035.0835.08169.4765.726501012.9226.03157.03注：1.传递系数w=cos(a,_i-a,)-sin(a「「a,)tgpt2.剩余下滑力Pj^y+Fs,T：-Ri|||由验算最终取剩余下滑力P=169.47kN/m.2、安全墙高计算及抗滑挡墙尺寸拟定a、安全墙高的计算某滑坡自墙顶滑出的验算表(K=1.3)虚拟滑面滑面面积S(m2)重度¥(kN/m3)滑动面倾角a°抗剪强度下滑力Ti(kN/m)阻滑力Ri(kN/m)传递系数剩余下滑力(kN/m)C(kPa),°sa10.73261501071.9847.510.981172.18aA2.8526-252540-31.34133.100.227-134.76sb9.64261501064.6742.680.981167.50bA3.4726-202540-30.86159.390.338-142.89sc86736.080.981161.10cA4.3226-152540-29.09195.030.446-161.00sd6.37261501042.7328.200.981153.46dA5.2126-102540-23.57234.940.552-180.87第三页

由计算确定取墙高H=4.00m,并将抗滑挡墙放置在第五滑段处，如图2所示：bA.3.47sa：10,73：aAi2.85-25sto：9.64bA.3.47sc?8.15cA；4,32b、抗滑挡墙尺寸详图（单位：mm，图3）图2验算墙高计算图3、有关基本参数计算b、抗滑挡墙尺寸详图（单位：mm，图3）根据上述滑坡推力的结果，下滑力大小为169.47kN/m，方向与水平方向成15。夹角，作用点在位于墙后滑坡体1/2高位置。土压力计算中，墙前被动土压力采用朗肯土压力理论计算；墙后主动土压力按库仑土压力理论计算，然后与滑坡推力比较，取大者进行计算。各力作用位置如图4所示（相对于墙趾O点）。第四页图4挡墙截面受力分布示意图（单位：mm）a、挡墙断面面积及重量(混凝土的重度为24kN/m图4挡墙截面受力分布示意图（单位：mm）a、挡墙断面面积及重量(混凝土的重度为24kN/m3)S=9.86血G=丫S=24.0X9・86=236・64kN/mb、前趾填土重量W1=O・5X(0.6+1.21)X1・22X19.0=20.98kN/mc、后趾填土重量W2=0.5X(0.8+1.1)X3.0X19=54.15kN/md、滑坡推力P=169.47kN/mPx=Pcos15=163.70kN/mPy=Psin15=43.86kN/me、墙前被动土压力(按郎肯土压力理论计算)Kp=tan2(45。+()=3.0=2C<0\，K=2X10X、3=34.64kPaa1=yHK+2Cj*=19X2.0X3+2X10X右=148.6kPaE=G0+a)H=0.5X(34.64+148.6)X2.0=183.2kN/mf、墙后主动土压力（按郎肯土压力理论计算）tan21450tan21450-=0.217a0=-2X25X0.466=-23.3kPa。广26X4.2X0.217-2X25X0.466=O・40kPa-aHZ=a_a=23.3x4.223.7=4.13-aHZ=a_a=23.3x4.223.7=4.13mF表:断面基本参数一览表编号项目作用力（KN/m）力臂（m）弯矩(KN•m)备注水平向竖向1挡墙0236.642.35556.10稳定力矩2前趾填土020.980.5912.383后趾填土054.153.72201.444水平下滑力163.702.00327.405竖向下滑力043.864.20184.216墙前被动土压力183.200.79144.737主动土压力0.01400.370.01注：力臂是相对于O点所取。4、稳定性验算a、抗滑稳定性验算第六页按未设倾斜基底验算时，K「n+Ep=(0.4x(236.64+20.98+54.15+43.86+183.2)/(163.7+0.014)=1.98>1.3满足要求。实际实施时可考虑墙底设置向内倾斜基底，以有利于挡墙的抗滑稳定性，还可降低挡墙断面10%，以降低工程造价。b、抗倾覆稳定性验算K0=滂=(556.10+12.34+201.44+184.21+144.73)/327.41=1098.82/327.4=2.79>1.6故满足要求。c、基地应力及合力偏心距验算(如图5所示)将竖向力£N和水平方向力％分别按倾斜基底的法向分解：Wn'=£ncos60+Esin60=353.68+2.04=355.72kN/m倾斜基底法向力£n对墙趾的力臂为Z':NZ「三盘—三==(1098.82-327.41)/355.72=2.168mNr?倾斜基底的合力偏心距m为：B=B/os6°=4.2/cos6°=4.223me'=0.5B-z'=0.057m<|e;|~-=0.70maj普（1+昏）=91.06kPa<[a]=800kPa（泥岩）a=三（1-M）=77.41kPa<[a]=800kPa（泥岩）2故满足要求、墙身法向应力及偏心距验算（如图5所示）三N=355・63kN/m三=1098.82kN•m三】i=327.41kN•mZ-=*二'=（1098.82-327.41）/355.63=2.169me=0.5B-z=0.069m<0.3B=1.4ma「告（1+昏）=93.02kPa<[a]=3MPaa「告（1-昏）=76.33kPa<[a]=3MPa（混凝土抗压强度）故满足要求。、墙身截面抗剪强度验算水平方向剪应力验算（I-I及II—II断面，图6）第八页

4?nn图6水平剪应力验算示意图“推〉.j-or：Imm）T_洛=163.7/2.068=79.16kPa<[T]=230Mpa14?nn图6水平剪应力验算示意图“推〉.j-or：Imm）T三丁=183.2/2.80=65.43kP