岩土边坡工程

5岩土边坡工程岩土边坡工程是岩土工程的重要组成部分。边坡的工作状况直接或间接地影响工程建筑物的稳定和安全。维持边坡稳定性的方法：1借助挡土墙的自重来平衡墙后岩土体传来的推力；2在岩土体中“钉钉子”；如锚杆，抗滑桩3改变土体的性质；如加筋本章将介绍：锚杆、抗滑桩、挡土结构、支护结构和岩石边坡工程的设计和运用1边坡工程研究的理论基础需要多种学科的相互结合、相互渗透，不仅包括工程数学、工程力学、工程地质学、岩土力学，还应结合计算机仿真技术、岩土工程测试技术等手段。经过100多年的研究和发展，从边坡的规律性分析，到边坡的变形破坏机制的研究，以及边坡稳定性评价和预测预报，均取得了令人瞩目的成果，已初步形成边坡工程独立的学科体系。这一体系应包括四大部分：①边坡（或滑坡）的区域分布规律性研究；②边坡的变形破坏机制研究；③边坡的稳定性评价和预测预报；④边坡工程治理。概述边坡工程的研究现状21边坡工程中的岩体结构控制理论

岩土力学的发展为边坡工程的研究奠定了基础，特别是岩质边坡结构十分复杂，其稳定性取决于边坡的各类结构面的特征。中科院地质所孙广忠先生提出了“岩体结构控制论”，并出版了专著《岩体结构力学》，孙玉科先生等将赤平投影法和实体比例投影法应用于边坡工程。美国学者石根华提出了“关键块体理论”，主要解决被多个地质结构面、开挖面所切割的边坡或硐室之稳定性问题。南京大学罗国煜教授等提出了岩坡优势面控制论，认为岩坡的变形破坏受岩坡内的优势面所控制。上述理论的共同的特点是注重岩体结构研究，各类地质结构面对边坡的变形破坏起着控制作用。

32边坡工程中的分形理论

分形理论是美国数学家(B.B.Mandelbort)(1973)首次提出来的，它主要是研究自然界中一些具有自相似但没有特征长度的图形或现象，其研究方法是通过确定图形或现象的分维数，以揭示该现象或图形的内在本质和规律。分形理论被广泛地应用于物理学、生物学、材料科学、岩石力学等学科中，近年来，边坡工程中开始应用分形理论进行有意义的探索。研究表明，边坡岩体结构常呈不规则分形状态，可以用分维来表征，利用分维可以定量地描述断层、层理、节理、泥化夹层等宏观结构面的形态特征、分布、产状及粗糙度等。同样，岩体的微观结构面或破坏面也呈不规则的分形状态，这种不规则反应了岩体破坏时的能量耗散及微观结构效应，也可用分维来表示。分维数是岩体变形破坏的某一统计特征量，分维数可以充当岩体变形破坏变量的角色进行岩体的强度和稳定性演化过程的分析[13]。分形理论在边坡工程的应用有广阔的前景，目前，三峡库区、西北黄土地区及一些典型的滑坡体均有所应用，在分布规律研究、机制分析和预测预报方面取得较好成果。43边坡工程中的3S理论

在信息社会中，全球是一个开放系统，3S系统已在地学领域取得初步尝试，在1996年国际岩石力学学会年会上，充分利用3S技术在岩土工程建设中的作用已引起极大注意。所谓3S系统是指地理信息系统(GIS，GeographyInformationSystem)、遥感系统(RS，RemoteSensingSystem)和全球卫星定位系统(GPS，GlobalPositioningSystem)。三者融为一体为边坡工程的防治与预测预报提供了新一代观测手段、描述语言和思维工具。集GIS、GPS和RS为一体的3S系统，是一个完整的有机整体。例如针对三峡库区边坡，崔政权大师率先提出“3S工程”的概念和设想，从1997年着手建立“三峡库区边坡稳态3S实时工程分析系统”，并给出了系统的框图，何满潮教授将该系统按功能分为三大部分，即3S接收处理系统、GIS地理信息系统和工程分析专家系统。54边坡工程中的人工神经网络方法

人工神经网络（简称NN-Neuralnetwork）是指由大量简单神经元经广泛互连构成的一种计算结构，它是一种广义的并行处理系统。人脑的认知模式被认为是一种并行的分布式模式，神经网络采用类似于人大脑的神经网络的体系结构来构造模型仿真人大脑的功能，即把对信息的储存和计算推理同时储存在一个单元里。因此，在某种程度上神经网络被认为可以模拟生物神经系统的工作过程。特别是通过抽象、简化和模拟手段，神经网络部分反映了人脑的某些功能特征，且具有高度非线性、自组织、自学习、动态处理、联想记忆、容错性等特征。近年来，人工神经网络开始应用于边坡工程的稳定性分析和评价，对于解决复杂的边坡系统工程的稳定性问题提供了一条新的途径。65边坡工程中的数值计算和仿真

从70年代开始，数值计算被广泛地应用于边坡工程，比较成熟的三大数值方法是有限单元法、边界单元法和离散单元法。其中有限单元法是通过离散化，建立近似函数把有界区域内的无限问题简化为有限问题，并通过求解联立方程对工程问题进行应力位移分析的数值模拟方法，它假定工程岩体是连续的力学介质，并在许多的重大工程中得到应用。边界单元法是采用在区域内部满足控制条件但不满足边界条件的近似函数逼近原问题解的数值方法，它与有限单元法相比，具有方程个数少，所需数据量小等特点。由于岩坡的地质构造复杂，一些边坡呈碎裂结构和层状碎裂结构，构成非连续性力学介质，利用有限单元法和边界单元法求解遇到了困难，取而代之的是离散单元法，一些学者称其为散体元法。离散单元法由Cundall于1971年提出，该方法充分考虑了节理岩体的非连续性，以分离的块体为出发点，将岩块假定为刚体的移动或转动，并允许块体有较大的位移，甚至脱离母体而自由下落，特别适用于节理化岩体或碎裂结构的岩质边坡。由于其原理明了，并且容易结合CAD技术仿真边坡变形破坏的演变过程，因此倍受人们的青睐。76边坡工程中的可靠性分析理论

可靠性分析最早主要应用于宇航、电子工业界，之后逐渐推广到机械工程，可靠性分析方法从70年代开始应用于边坡工程领域，它基于对边坡岩体性质、荷载、工程地质条件等的不确定性认识，借鉴结构工程可靠性理论方法，结合边坡工程的具体情况，用可靠指标或破坏概率描述边坡工程质量的理论体系，它较传统的确定性理论能更好地反映边坡工程实际状态，正确合理地解释许多用确定性理论无法解释的工程问题，更为重要的是概率模型有助于形成新的考虑风险与可靠性的观念。85.1锚杆5.1.1概述锚杆技术指的是在天然地层中钻孔至稳定地层中，插入锚拉杆，然后在孔中灌注水泥砂浆。置于稳定地崖中的锚杆部分称为锚固段，利用锚固段的抗拔能力，维持土体或岩体的边坡(或地基)稳定。9锚杆是一种受拉杆件，它的一端与支护结构等联结，另一端锚固在岩土体中，将支挡结构和其他结构所承受的荷载（侧向土压力、水压力以及上浮力、倾覆力、拉拔力等）通过拉杆传递到稳定岩土层中的锚固体上，在由锚固体将传来的荷载分散到周围稳定的岩土层中去。锚杆不仅可用于临时性支护结构，在永久性建筑工程中应用比较广泛。10应用实例锚杆技术是建筑工工程中的一项实用用新技术，在国内内外得到了广泛的的、愈来愈多的运运用。11深圳黄贝岭边坡工工程12居民住宅边坡131415161718山西省运城～三门门峡高速公路K14+200高边坡（高64m）治理后19山西省运城～三门门峡高速公路K14+420整治后砂质高边坡坡20徽杭高速公路竹岭岭隧道西进口左侧滑坡治治理工程近竣工21徽杭高速公路竹岭岭隧道西进口右侧高边坡坡失稳治理工程近近竣工22徽杭高速速公路竹竹岭隧道道西洞口左左侧滑坡坡治理工工程在施施工中232425261锚杆的构构造锚杆一般般为灌浆浆锚杆，，由拉杆杆、锚头头、腰梁梁、自由由段保护护套管和和锚固体体等组成成。27（1）锚头装装置28（2）腰梁腰梁是传传力结构构，将锚锚头的轴轴向拉力力传导支支挡结构构上。腰腰梁设计计要充分分考虑支支护结构构的特点点、材料料、锚杆杆倾角、、受力（（特别是是轴向力力的垂直直分力的的大小））等情况况。№29（3）拉杆常用的锚锚杆拉杆杆有钢管管、粗钢钢筋、钢钢丝束和和钢绞线线，一般般把采用用钢管或或粗钢筋筋作拉杆杆的锚杆杆称锚杆杆，而用用钢丝束束或钢绞绞线的称称为锚索索。究竟竟采用荷荷重拉杆杆，主要要根据设设计轴向向承载力力和现有有材料的的情况来来选择。。30（4）锚固体体锚固体是是指处于于潜在滑滑动面以以外的稳稳定土体体中的锚锚杆尾端端部分，，通过锚锚固体与与土体之之间的相相互作用用，将拉拉杆的轴轴力传递递到稳定定土层。。锚固体体提供的的锚固力力的大小小是保证证支挡结结构等稳稳定的关关键。31（5）自由段段保护套套管自由段保保护套管管对自由由段的锚锚杆起防防腐和隔隔离作用用。322锚杆的类类型（1）按拉杆杆材料分分类可分为：：钢管锚锚杆、钢钢筋锚杆杆、钢丝丝束锚杆杆、钢绞绞线锚杆杆。（2）按锁定定应力情情况分类类可分为：：预应力力锚杆、、普通锚锚杆。（3）按使用用期限分分类可分为：：临时性性锚杆和和永久性性锚杆。。335.1.2锚杆计算算5.1.2.1锚杆破坏坏形式和和承载力力计算锚杆的作作用原理理当锚杆锚锚固段受受力时，，首先通通过拉杆杆与周边边水泥沙沙浆（水水泥浆））固结体体之间的的握裹力力传到固固结体中中，然后后通过固固结体传传到周围围岩土体体。传递递过程随随着荷载载的增加加，拉杆杆与固结结体之间间的握裹裹力发挥挥到最大大时，锚锚固体与与岩土体体之间就就会发生生相对位位移，产产生土与与锚固体体之间的的摩阻力力，直到到极限摩摩阻力。。34锚杆的破破坏形式式锚杆的破破坏形式式通常有有4种：①锚拉杆杆被拉断断；②拉筋(锚拉杆)从筋浆界面面处脱出；；③锚固体从从浆土界面面处脱出；；④连锚带岩岩土一起拔拔出。前3种指的是单单根锚杆的的抗拔力(即承载力)问题，属于于锚杆的强强度破坏问问题；第④种即破破坏面在土土体内部的的破坏形式式，属于锚锚杆与土总总体稳定性性破坏问题题．355.1.2.2灌浆锚杆的的抗拔力（（承载力计计算）363738日本锚杆协协会提出的的锚固段周周边的抗剪剪强度值39我国铁道部部科学研究究院提出的的锚固段周周边的抗剪剪强度值405.1.3锚杆的稳定定性验算414243445.1.4锚杆试验与与检验基本试验基本试验目目的是确定定所设计的的锚杆在设设计位置的的极限抗拔拔力，了解解锚杆抵抗抗破坏时和和承受荷载载后的力学学性状，为为锚固工程程设计提供供可靠的依依据。基本本试验数量量不应少于于3根，其锚杆杆参数、材材料、施工工工艺、地地质条件和和拟设计的的锚杆相同同。验收试验验收试验的的木的是为为了检验锚锚杆在超过过实际拉力力并接近极极限拉力条条件下的工工作性能，，及时发现现锚杆设计计施工中的的缺陷，并并判定工程程锚杆是否否符合设计计要求。验验收试验锚锚杆的数量量应取锚杆杆总数的5%，且不得少少于最初施施做的3根。试验结果的的分析曲线线施工完成后后待砂浆达达到70%以上的强度度才能进行行抗拔试验验，试验开开始时每级级荷载按事事先预计极极限荷载的的1/10施工，同时时按有关规规程读数，，最终绘制制成荷载—变位曲线图图和变位量量—稳定时间曲曲线，以明明显的转折折点作为屈屈服拉力。。45465.1.5锚杆的施工工要点5.1.5.1成孔475.1.5.2安放锚拉杆杆485.1.5.3灌浆49抗滑桩是防防止滑坡的的一种工程程结构，设设于滑坡的的适当部位位，一般完完全埋置于于地下(有时也露出出地面)，桩的下段段须埋置在在滑动面以以下稳定地地层的一定定深度。5.2.1概述5.2抗滑桩设计计与计算5051525354555657抗滑桩的分分类施工方式打入桩钻孔桩挖孔桩材料料木桩桩钢桩桩钢筋混凝土土桩截面形态圆形桩管形桩矩形桩刚度刚性桩弹性桩结构形式排式单桩承台式桩排架桩……58(1)圆桩(2)方桩(3)挡土墙排式单桩品字形排桩5960承台式桩承台式桩61抗滑桩的优点抗滑能力强，圬圬工数量小，在在滑坡推力大、、滑动带深的情情况下，能够克克服抗滑挡土墙墙难以克服的困困难。(当单排桩所承受受的滑坡推力超超过200吨,桩长超过35m时需作可行性论论证)。桩位灵活，可以以设在滑坡体中中最有利于抗滑滑的部位，可以以单独使用，也也可与其他构筑筑物配合使用。。可以沿桩长根据据弯矩大小合理理地布置钢筋(优于管形状、打打入桩)。62(4)施工方便，设备备简单。采用混混凝土或少筋混混凝土护壁，安安全、可靠。(5)间隔开挖桩孔，，不易恶化滑坡坡状态，有利于于抢修工程。(6)通过开挖桩孔，，可直接揭露校校核地质情况，，修正原设计方方案。(7)施工影响范围小小，对外界干扰扰小。63应用实例64坡脚锚索桩、坡坡上锚索地梁加加固65上下两排桩加固固666768695.2.2抗滑桩的设计与与计算抗滑桩设计的要要求和步骤(一)抗滑桩设计应满满足的要求(1)．整个滑坡体具具有足够的稳定定性，即抗滑稳稳定安全系数满满足设计要求值值，保证滑体不不从桩顶滑出，，不从桩间挤出出。(2)．桩身要有足够够的强度和稳定定性。桩的断面面和配筋合理，，能满足桩内应应力和桩身变形形的要求。(3)．桩周的地基抗抗力和滑体的变变形在容许范围围内。(4)．抗滑桩的间距距、尺寸、埋深深等都较适当，，保证安全，方方便施工，并使使工程量最省。。70抗滑桩的设计任任务就是根据以以上要求，确定定抗滑桩的桩位位，间距、尺寸寸、埋深、配筋筋、材料和施工工要求等。这是是一个很复杂的的问题，常常要要经分析研究才才能得出合理的的方案。（二）抗滑桩设计计算算步骤(1)首先查明滑坡的的原因、性质、、范围、厚度等等基本条件，分析滑坡的稳稳定状态、发展展趋势。(2)根据滑坡地质剖剖面及滑动面处处岩（土）的抗抗剪强度指标，，计算滑坡推力。71(3)根据地形、地质质及施工条件等等确定设桩的位置及范围。(4)根据滑坡推力大大小、地形及地地层性质，拟定定桩长、锚固深深度、桩截面尺尺寸及桩间距等等桩参数。(5)确定桩的计算宽宽度，并根据滑滑体的地层性质质，选定地基系数。(6)根据选定的地基基系数及桩的截截面形式、尺寸寸，计算桩的变变形系数（或）及其计算深度度（h或h），据此判断是按刚性桩还是按弹性桩来设计。(7)根据桩底的边界界条件采用相应应的公式计算桩桩身各截面的位移(变形)、内力及侧壁应应力等，并计算确定定最大剪力、弯弯矩及其部位。。72(8)校核地基强度:若桩身作用于地地基的弹性应力力超过地层容许许值或者小于其其容许值过多时时，则应调整桩桩的埋深或桩的的截面尺寸，或或桩的间距，重重新计算，直至至符合要求为止止。(9)根据计算的结果果，绘制桩身的的剪力图和弯矩图图。(10)对于钢筋混凝土土桩，还需进行行配筋设计。735.2.3抗滑桩的计算方法法理论基础：将地基土视为弹性性介质，应用弹性性地基梁的计算原原理，以捷克学者者温克勒提出的““弹性地基”的假假说作为计算的理理论基础。计算方法悬臂桩法地基系数法有限元法(矩阵分析法)m法K法m-k法74地面地面滑面滑面MQ悬臂桩法受荷段锚固段m1m275地面地面滑面滑面地基系数法地面地面m1m276抗滑桩设计的基本本假定(一)作用于抗滑桩上的的力系作用于抗滑桩的外外力包括：滑坡推推力、受荷段地层层（滑体）抗力、、锚固段地层抗力力、桩侧摩阻力和和粘着力以及桩底底应力等。这些力力均为分布力。(1)滑坡推力：滑坡推力作用于于滑面以上部分的的桩背上，可假定定与滑面平行。一一般假定每根桩所所承受的滑坡推力力等于桩距（中至至中）范围之内的的滑坡推力。77SSS一般情况下，所算算得的滑坡推力f为单位宽度滑体的的推力，最用在桩桩(单排桩)上的推力应为fs。78(2)根据设桩的位置及及桩前滑坡体的稳稳定情况，抗滑桩桩可分为悬臂式和和全埋式两种。当当桩前滑坡体不能能保持稳定可能滑滑走的情况下，抗抗滑桩应按悬臂式式桩考虑；而当桩桩前滑坡体能保持持稳定，抗滑桩将将按全埋式桩考虑虑。不能提供抗力可提供抗力79(3)岩土抗力：埋于滑床中的桩桩将滑坡推力传递递给桩周的岩（土土），桩的锚固段段前、后岩（土））受力后发生变形形，从而产生由此此引起的岩（土））抗力作用。(4)桩周摩阻力：抗滑桩截面大，，桩周面积大，桩桩与地层间的摩阻阻力、粘着力必然然也较大，由此产产生的平衡弯矩对对桩有利。但其计计算复杂，一般不不予考虑。(5)基底应力：抗滑桩的基底应应力，主要是由自自重引起的。而桩桩侧摩阻力、粘着着力又抵消了大部部分自重。实测资资料表明，桩底应应力一般相当小，，为简化计算，桩桩底应力可忽略不不计。80（二）抗滑桩的计计算宽度抗滑桩受滑坡推力力的作用产生位移移，则桩侧岩土体体对桩将产生抗力力。当岩（土）变变形处于弹性变形形阶段时，桩受到到岩（土）的弹性性抗力作用。岩（（土）对桩的弹性性抗力及其分布与与桩的作用范围有有关。为了将空间的受力力简化为平面受力力，并考虑桩截面面形状的影响，将将桩的设计宽度（（或直径）换算成成相当于实际工作作条件下的矩形桩桩宽BP，此BP称为桩的计算宽度。811．试验表明，对不同同尺寸的圆形桩和和矩形桩施加水平平荷载时，直径为为d的圆形桩与正面边边长为0.9d的矩形桩，在其两两侧土体开始被挤挤出的极限状态下下，其临界水平荷荷载值相等。所以以，矩形桩的形状状换算系数为Kf=1，而圆形桩的形状换换算系数为Kf=0.9。2．同时，由于将空空间受力状态简化化成为平面受力状状态，在决定桩的的计算宽度时，应应将实际宽度乘以以受力换算系数KB。由试验资料可知，，对于正面边长b大于或等于1m的矩形桩受力换算算系数KB为(1+1/b)，对于直径d大于或等于1m的圆形桩受力换算算系数KB为(1+1/d)。故桩的计算宽度应应为：矩形桩：圆形桩：82KfKBKfKB附注：只有在计计算桩侧侧弹性抗抗力时，，采用桩桩的正面面计算宽宽度。计计算桩底底反力时时，仍用用桩的实实际宽度度。BpdbBp833．桩的截面面形状应应从经济济合理及及施工方方便考虑虑。目前前多用矩矩形桩，，边长2~3m，以1.5m2.0m及2.0m3.0m两种尺寸寸的截面面为常见见。(三)桩侧岩（（土）的的地基系系数桩侧岩（（土）的的弹性抗抗力系数数简称地地基系数数，是地地基承受受的侧压压力与桩桩在该处处产生的的侧向位位移的比比值。虎克定律律：f=kx弹性抗力力：作用用于桩侧侧任一点点y处的弹性性抗力бy:xy:地层y处的水平平位移，，K：地基系系数，Bp:桩的计算算宽度。84(1)认为地基系数数是常数数，不随深深度而变变化，以以“K”表示之，，相应的的计算方方法称为为“K”法，可用于地地基较为为完整硬质质岩层、、未扰动动的硬粘粘土或性性质相近近的半岩岩质地层层。(2)认为地基系数数随深度度按直线线比例变变化，即在地地基内深深度为y处的水平平地基系系数为K=m··y或K=K0+my，相应这一一假定的的计算方方法称为为“m”法，可用于硬塑~半坚硬的的砂粘土土、碎石石土或风风化破碎碎成土状状的软质质岩层以以及重度度随深度度增加的的地层。(3)地基系数数K及比例系系数m应通过试试验确定定；当无无试验资资料时，，可采用用工程地地质类比比方法确确定。85KKKKyK法m法C法n=0n=10<n<1n>186（四）刚刚性桩与与弹性桩桩的区分分抗滑桩受受到滑坡坡推力后后，将产产生一定定的变形形。根据据桩和桩桩周岩（（土）的的性质和和桩的几几何性质质，其变变形可有有两种情情况。(1)桩的位置置虽发生生了偏离离，但是是桩轴仍仍保持原原有的线线型；它它之所以以变形是是由于桩桩周的岩岩（土））变形所所致——刚性桩。(2)桩的位置置和桩轴轴线型同同时发生生改变，，即桩轴轴和桩周周岩（土土）同时时发生变变形——弹性桩。87ff刚性桩弹性桩88试验研究究表明，，当桩埋埋入稳定定地层(即滑动面面以下)内的计算算深度（（桩的锚锚固深度度h2与桩的变变形系数数α或β的乘积））为某一一临界值值时，不不管按刚刚性桩或或按弹性性桩计算算，其水水平承载载力及传传递到地地层的压压力图形形均比较较接近。。因此，，目前将将这个临临界值作作为判别别刚性桩桩或弹性性桩的标标准。临界值规定如如下：(1)．按K法计算当h2β≤1.0时，抗滑桩属属刚性桩当h2β>1.0时，抗滑桩属属弹性桩89其中：为桩的变形系系数，以m-1计，可按下式式计算：式中：K——地基系数（kN/m3）；BP——桩的正面计算算宽度（m）；E——桩的弹性模量量（kPa）；I——桩的截面惯性性矩（m4）。90(2)．按m法计算当h2≤2.5时，抗滑桩属属刚性桩;当h2>2.5时，抗滑桩属属弹性桩。其中：为桩的变形系系数，以m-1计，可按下式式计算：式中：m——水平方向地基基系数随深度度而变化的比比例系数（kN/m4）。91抗滑桩的要素素设计（一）桩的平平面位置及其其间距抗滑桩的平面面位置和间距距，一般应根根据滑坡的地地层性质、推推力大小、滑滑动面坡度、、滑坡厚度、、施工条件、、桩截面大小小以及锚固深深度等因素综综合考虑决定定。(1)滑体的上部，，滑动面陡，，拉张裂缝多多，不宜设桩桩；中部滑动动面往往较深深且下滑力大大，亦不宜设设桩；下部滑滑动面较缓，，下滑力较小小或系抗滑地地段，经常是是较好的设桩桩位置。9293(2)抗滑桩的间距距受许多因素素的影响，目目前尚无较成成熟的计算方方法。合适的的桩间距应该该使桩间土体体具有足够的的稳定性，在在下滑力作用用下不致从桩桩间挤出。也也就是说，可可按桩间土体体与两侧被桩桩所阻止的土土体的摩擦力力大于桩所承承受的滑坡推推力来估算。。规范规定定抗滑桩桩间间距宜为5~10m，一般取5~6m。94（二）桩的锚锚固深度桩埋入滑面以以下稳定地层层内的适宜锚锚固深度，与与该地层的强强度、桩所承承受的滑坡推推力、桩的相相对刚度以及及桩前滑面以以上滑体对桩桩的反力等有有关。确定标准：抗滑桩传递递到滑面以下下地层的侧向向压应力不大大于该地层的的容许侧向抗抗压强度，桩桩基底的最大大压应力不得得大于地基的的容许承载力力。95式中：——地层岩（土））的容重，（（kN/m3）；——地层岩（土））的内摩擦角角，（）；c——地层岩（土））的粘聚力（（kPa）；h——地面至计算点点的深度，（（m）。1．桩侧支承条条件(1)土层及严重风风化破碎岩层层桩身对地层的的侧压应力（（kPa）应符合下列条条件：一般检算桩身身侧压应力最最大处，若不不符合上式的的要求，则调调整桩的锚固固深度或桩的的截面尺寸、、间距，直至至满足为止。。96(2)比较完整的岩岩质、半岩质质地层桩身对围岩的的侧向压应力力应符合下列列条件：式中：K——换算系数，根根据岩层在水水平方向的容容许承载力大大小取定，取取0.5~1.0；C——折减系数，根根据岩层的裂裂隙、风化和和软化程度，，取0.3~0.5；R——岩石单轴挤压压极限强度(kPa)。计算结果若不不符合上式，，则调整桩的的锚固深度或或截面尺寸、、间距，直至至满足为止。。97对于圆形截面面桩，因桩周周最大压应力力为平均应力力的1.27倍，上式应改改写为：上述公式只能能作为决定桩桩的锚固深度度及校核地基基强度的参考考。常用的锚锚固深度，对对于土层或软软质岩层约为为1/3~1/2桩长，对于完完整、较坚硬硬的岩层可采采用1/4桩长。三峡规范的建建议值为1/3~2/5。982．桩底的支承承条件抗滑桩的顶端端，一般为自自由支承；而而底端，由于于锚固程度不不同，可以分分为自由支承承、铰支承、、固定支承三三种，通常采采用前两种。。99（1）自由支承当锚固段地层为土土体、松软破碎岩岩时，现场试验表表明，在滑坡推力力作用下，桩底有有明显的位移和转转动。桩底可按自自由支承处理，即即令QB=0、MB=0。（2）铰支承当桩底岩层完整，，并较AB段地层坚硬，但桩桩嵌入此层不深时时，桩底可按铰支支承处理，即令xB=0，MB=0。（3）固定支承当桩底岩层完整、、极坚硬，桩嵌入入此层较深时，桩桩身B点处可按固定端处处理，即令xB=0、B=0。但抗滑桩出现此种种支承情况是不经经济的，故应少采采用。1005.2.4刚性桩的计算刚性桩的计算方法法较多，目前常用用是悬臂桩法：滑面以上抗滑桩受受荷段上所有的力力均当做外荷载看看等，桩前的滑体体抗力按其大小从从外荷载中予以折折减，将滑坡推力力和桩前滑面以上上的抗力折算成在在滑面上作用的弯弯矩和剪力并作为为外荷载。而抗滑滑桩的锚固段，则则把桩周岩土视为为弹性体计算侧向向应力和土的抗力力，从而计算桩的的内力。1011021031045.2.5弹性桩的计算弹性桩系指埋于滑滑床部分的桩身受受力后桩轴和桩周周岩（土）均发生生变形。在此仅介绍悬臂桩法:(1)将滑面以上抗滑桩桩受荷段上所有作作用力均当做外荷荷载，(2)根据桩周地层的性性质确定弹性抗力力系数(即地基系数)，建立桩的挠曲微微分方程式，(3)通过数学求解可得得滑面以下桩身任任一截面的变位和和内力计算的一般般表达式。(4)根据桩底边界条件件计算出滑面处的位移和转角，，(5)计算桩身任一深度度处的变位和内力力。105推力桩前剩余抗滑力或土压力1061071081095.2.5.2无量纲法110111112例5.2自学1135.3挡土结构在港口、水利、路路桥及房屋建筑等等工程中，挡土结结构物（挡土墙））是一种常见的建建筑物。挡土结构物的作用用是用来挡住墙后后的填土并承受来来自填土的压力。。1141151161171181191201215.3.1重力式挡土墙重力式挡土墙是以以挡土墙自身重力力来维持其在水土土压力等作用下的的稳定。它广泛应用于我国国铁路、公路、水水利、矿山等工程程；其缺点是工程程量大，地基沉降降大，它适合于挡挡土墙高度在5～6m的小型工程。1225.3.1.1重力式挡土墙的稳稳定性（1）抗倾覆稳定验算算123（2）抗滑稳定验算1245.3.1.2增加挡土墙稳定性性的措施(1)增加抗滑稳定的措措施①将挡土墙基底做做成逆坡，利用滑滑动面上部分反力力抗滑。②在挡墙底部增设设凸榫基础(防滑键)，以增大抗滑力。。③在挡土墙基底铺铺砂或碎石垫层以以提高μ值，增大抗滑力。。(2)增加抗倾覆稳定的的方法①将墙背做成仰斜斜，可减小土压力力，但施工不方便便。②做卸荷台，如图图5．24所示，它位于挡土土墙竖直墙背上。。卸荷台以上的土土压力不能传递到到卸荷台以下，土土压力呈两个小三三角形，因而减小小了总土压力，减减小了倾覆力矩。。③伸长墙前趾，加加大稳定力矩力臂臂。该措施混凝土土用量增加不多，，但需增加钢筋用用量。1255.3.1.3墙背地下水对挡土土墙稳定性的影响响挡土墙建成使用时时，如遇暴雨，有有大量雨水经墙后后填土下渗，结果果使填土的内摩擦擦角减小，重度增增大，土的抗剪强强度降低，土压力力增大，同时墙后后积水，增加动水水压力或静水压力力，对墙的稳定性性产生不利影响。。在一定条件下，，或因水压力过大大，或因地基软化化而导致挡土墙破破坏。挡土墙破坏坏大部分是因为无无排水措施或排水水不良而造成的，，因此挡土墙设计计中必须设置排水水。为使墙后积水易排排出，通常在挡土土墙的下部设置泄泄水孔。当墙高H>12m时，可在墙的中部部加一排泄水孔，，一般泄水孔直径径为50～lOOmm，间距为2—3m。为了减小动水力力对挡土墙的影响响，应增密泄水孔孔，加大泄水孔尺尺寸或增设纵向排排水措施。1265.3.2锚杆挡土墙与锚钉钉墙5.3.2.1锚杆挡土墙锚杆挡土墙是由钢钢筋混凝土面板及及锚杆组成的支挡挡结构物。面板起起支护边坡土体并并把土的侧压力传传递给锚杆，锚杆杆通过其锚固在稳稳定土层中的锚固固段所提供的拉力力来保证挡土墙的的稳定，而一般挡挡土墙是靠自重来来保持其稳定。锚杆挡土墙可作为为山边的支挡结构构物，也可用于地地下工程的临时支支撑。对于开挖工工程，它可避免内内支撑，以扩大工工作面而有利于施施工，目前，锚杆杆在我国已得到广广泛应用。127锚杆挡土墙按其钢钢筋混凝土面板的的不同，可分为柱柱板式和板壁式两两种型式。128129(1)锚杆的布置与长度度计算锚杆布置包括确定定锚杆的层数、锚锚杆的水平间距和和锚杆的倾角等。。①锚杆的层数锚杆的层数取决于于支挡结构的截面面和其所受的荷载载，要考虑挖土后后未经设置锚杆时时支挡结构所能承承受力的大小和位位移控制的要求。。锚杆层数越多施施工工期越长。因因此，锚杆层数的的多少，必须根据据支挡结构承载力力的大小、基坑工工程的位移控制要要求和基坑的稳定定性进行合理的计计算确定。在设计计锚杆层位时，应应尽量避免在流砂砂层设置锚头，以以防流砂从锚孔流流出。一般情况下下，受层锚杆的锚锚固段的上覆土层层不小于4m，相邻排间距不不小于2m。130②锚杆的水平间间距锚杆的水平间距距取决于支挡结结构承受的荷载载和每根锚杆能能承受的拉力值值。在支挡结构构的荷载一定的的情况下，锚杆杆水平间距越大大，每根锚杆承承受的拉力则越越大，因此，需需经过计算确定定。另外，锚杆杆的水平间距过过小，则锚杆间间回产生相互影影响，使单根锚锚杆的抗拔力降降低。锚杆的水水平间距一般要要大于1.5。③锚杆的倾角锚杆倾角是指拉拉杆轴线与水平平方向的夹角，，其大小决定了了锚杆水平分力力和垂直分力的的大小，也影响响作锚固段和自自由段的划分，，对锚杆的整体体稳定性和施工工的便易也有影影响。锚杆倾角角一般为10-45，且不大于45。131④锚杆长度：1325.3.2.2锚钉墙（1）土钉墙土钉墙是由放置置在土体中的土土钉体，被加固固的土体和喷射射混凝土面板组组成，三者形成成一个类似重力力式墙的土挡土土墙(图5．27)，以此来抵抗抗墙后传来的土土压力．我们称称这个土挡土墙墙为土钉墙。①土钉支护的加加固机理土钉墙的加固机机理表现在以下下几个方面：a．土钉对复合土土体起着箍束骨骨架作用，从而而提高了原位土土体强度。b．土钉与土体间间的相互作用。。②土钉墙的稳定分分析133土钉支护的施工工步骤分层向下开挖，，即开挖设计规规定的较小厚度度的一层土体；；在这一层土体的的作业面上，按按设计位置设置置一排土钉；在这一层土体的的作业面上，构构筑混凝土面层层，并使土钉筋筋体与面层联结结牢固；重复上述施工步步骤，直到设计计的基坑开挖深深度。134土钉支护的施工工步骤土钉墙施工顺序图135（2）锚钉墙①强锚弱钉支护护体系该体系以锚杆为为基坑边坡的主主要加固手段，，抑制基坑边坡坡的整体剪切失失稳破坏，然后后辅以土钉支护护，抑制基坑边边坡局部破坏；；②强钉弱锚支护护体系即以土钉为基坑坑边坡的主要加加固手段，形成成土钉墙，然后后辅以锚杆支护护，限制土钉墙墙及墙后土体的的位移。1365.3.3锚碇板挡墙锚碇板挡墙是由由墙面板、钢拉杆及锚碇板和填料组成，如图5．29。钢拉杆外端与墙墙面板相连，内内端与锚碇板相相连，它与锚杆杆挡墙的区别是是它不是靠钢拉拉杆与填料间摩摩阻力来提供抗抗拔力，而是由由锚碇板提供。。它是一种适合于于填土的轻型支支挡结构。1375.3.3.1锚碇板（1）内力计算按中心有支点的的单向受弯构件件计算138（2）抗拔力计算1395.3.4加筋土挡墙组成：加筋土挡墙(图5．32)由墙面板、拉筋筋和填料3部分组成。工作原理：是依靠填料与拉拉筋间的摩擦力力，来平衡墙面面板上所承受的的土压力；并以以加筋与填料形形成的复合结构构来抵抗拉筋尾尾部填料所产产生的土压力，，从而保证加筋筋土挡墙的稳定定性。140141Soilreinforcementconcept142公路、铁路中