边坡稳定与挡土墙.ppt

边坡稳定与挡土墙边坡稳定与挡土墙2/107该课程是土木工程专业基础课程，系统讲述了土的性质及工程分类、地基的应力和沉降计算、土的抗剪强度、土压力以及挡土墙和土坡稳定分析；重点讨论了浅基础、桩基础的常规设计计算；简要介绍了我国目前常用的各种软土地基处理技术；并对区域性地基、地震区地基以及滑坡等进行了讨论。课程介绍3/107第第六六章章、边坡稳定与挡土墙、边坡稳定与挡土墙E6.1 6.1 概述概述E6.2 6.2 朗肯土压力理论朗肯土压力理论E6.3 6.3 库仑土压力理论库仑土压力理论E6.4 6.4 挡土墙设计挡土墙设计E6.5 6.5 土坡稳定土坡稳定4/107学习要求：学习要求：学习要求：学习要求：掌掌掌掌握握握握土土土土压压压压力力力力的的的的基基基基本本本本概概概概念念念念与与与与常常常常用用用用计计计计算算算算方方方方法法法法，初初初初步步步步具具具具备将土压力理论应用于一般工程问题的能力。备将土压力理论应用于一般工程问题的能力。备将土压力理论应用于一般工程问题的能力。备将土压力理论应用于一般工程问题的能力。1.1.掌握静止土压力、主动、被动土压力的形成条件；掌握静止土压力、主动、被动土压力的形成条件；掌握静止土压力、主动、被动土压力的形成条件；掌握静止土压力、主动、被动土压力的形成条件；2.2.掌握朗肯土压力理论和库仑土压力理论；掌握朗肯土压力理论和库仑土压力理论；掌握朗肯土压力理论和库仑土压力理论；掌握朗肯土压力理论和库仑土压力理论；3.3.了解有超载、成层土、有地下水情况的土压力计了解有超载、成层土、有地下水情况的土压力计了解有超载、成层土、有地下水情况的土压力计了解有超载、成层土、有地下水情况的土压力计算；算；算；算；4.4.掌握土坡稳定分析的方法。掌握土坡稳定分析的方法。掌握土坡稳定分析的方法。掌握土坡稳定分析的方法。5/107山体滑坡山体滑坡6.1 概述概述6/107峨眉山体滑坡正在抢修峨眉山体滑坡正在抢修7/107重庆市武隆县发生山体滑坡性地质灾害的现场。此次滑坡产生土石方二万余立方米，由于山体中发生风化，加上大量雨水浸泡，诱发了山体一侧突然发生滑坡灾害。8/107延安宝塔面临滑坡威胁延安宝塔面临滑坡威胁9/107土压力土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力。对墙背产生的侧压力。E填土面填土面码头码头桥台桥台E隧道侧墙隧道侧墙E10/107挡土墙应用举例挡土墙应用举例11/107挡土墙挡土墙12/107 挡土墙事故挡土墙事故多瑙河码头岸墙滑动多瑙河码头岸墙滑动13/107英国伦敦铁路挡土墙滑动图英国伦敦铁路挡土墙滑动图14/107垮塌的重力式挡墙垮塌的重力式挡墙15/107垮塌的护坡挡墙垮塌的护坡挡墙16/107失稳的失稳的立交桥立交桥加筋土挡土墙加筋土挡土墙17/107静止压力静止压力被动土压力被动土压力主动土压力主动土压力土压力土压力土压力类型土压力类型18/107E0H静止土压力的分布静止土压力的分布19/107E Ea a基本原理基本原理基本原理基本原理 把墙后达到极限平衡的滑动土楔体视为刚体，从滑动土楔把墙后达到极限平衡的滑动土楔体视为刚体，从滑动土楔把墙后达到极限平衡的滑动土楔体视为刚体，从滑动土楔把墙后达到极限平衡的滑动土楔体视为刚体，从滑动土楔体的静力平衡条件得出土压力理论。体的静力平衡条件得出土压力理论。体的静力平衡条件得出土压力理论。体的静力平衡条件得出土压力理论。基本假定基本假定基本假定基本假定 墙后的填土是理想的散粒体墙后的填土是理想的散粒体墙后的填土是理想的散粒体墙后的填土是理想的散粒体(粘聚力粘聚力粘聚力粘聚力c c=0 0)；滑动破坏面为一通过墙踵的平面，墙后填土沿墙背和破坏滑动破坏面为一通过墙踵的平面，墙后填土沿墙背和破坏滑动破坏面为一通过墙踵的平面，墙后填土沿墙背和破坏滑动破坏面为一通过墙踵的平面，墙后填土沿墙背和破坏面同时下滑，形成滑动楔体；面同时下滑，形成滑动楔体；面同时下滑，形成滑动楔体；面同时下滑，形成滑动楔体；刚体滑动。土楔体处于极限平衡状态，不计本身压缩变形。刚体滑动。土楔体处于极限平衡状态，不计本身压缩变形。刚体滑动。土楔体处于极限平衡状态，不计本身压缩变形。刚体滑动。土楔体处于极限平衡状态，不计本身压缩变形。静止静止土压力土压力分布分布20/1076.2 朗肯土压力理论朗肯土压力理论6.2.1 朗肯土压力简介朗肯土压力简介土的极限土的极限平衡条件平衡条件半空间的半空间的应力状态应力状态土压力的计土压力的计算方法算方法 朗肯土压力理论的假设：朗肯土压力理论的假设：1.挡土墙背面竖直挡土墙背面竖直 2.墙背光滑墙背光滑 3.墙后填土面水平墙后填土面水平21/1070 zK0 z弹性平衡状态时的莫尔圆弹性平衡状态时的莫尔圆自重应力自重应力竖直截面上的法向应力竖直截面上的法向应力6.2.2 6.2.2 朗肯土压力类型朗肯土压力类型22/107 1.土体在水平方向伸展土体在水平方向伸展 单元体在水平截面上的法向应力单元体在水平截面上的法向应力 z不变，而竖直截面不变，而竖直截面上的法向应力上的法向应力 x却逐渐却逐渐减小减小，直至满足极限平衡条件（称，直至满足极限平衡条件（称为为主动朗肯状态主动朗肯状态）。）。0 zK0 z a主动朗肯状态时的莫尔圆主动朗肯状态时的莫尔圆23/107 2.土体在水平方向压缩土体在水平方向压缩 单元体在水平截面上的法向应力单元体在水平截面上的法向应力 z不变而竖直截面上不变而竖直截面上的法向应力的法向应力 x却逐渐却逐渐增大增大，直至满足极限平衡条件（称为，直至满足极限平衡条件（称为被动朗肯状态被动朗肯状态）。）。0 zK0 z p被动朗肯状态时的莫尔圆被动朗肯状态时的莫尔圆24/1070 zK0 z a p三种状态时的莫尔圆三种状态时的莫尔圆25/107 1.无粘性土无粘性土一、土体的极限平衡状态一、土体的极限平衡状态5.2.3 5.2.3 朗肯土压力计算朗肯土压力计算26/107 2.粘性土粘性土27/107 1.无粘性土无粘性土二、主动土压力计算二、主动土压力计算28/107EaH无粘性土的主动土压力强度分布图无粘性土的主动土压力强度分布图29/107 2.粘性土粘性土临界深度临界深度30/107EaH粘性土的主动土压力强度分布图粘性土的主动土压力强度分布图adebc31/107三、被动土压力计算三、被动土压力计算 1.无粘性土无粘性土32/107Ep无粘性土的被动土压力强度分布图无粘性土的被动土压力强度分布图H33/107 2.粘性土粘性土34/107Ep粘性土的被动土压力强度分布图粘性土的被动土压力强度分布图35/107 四、当填土面有均布荷载时的土压力计算四、当填土面有均布荷载时的土压力计算 当挡土墙后填土面有连续均布荷载作用时，当挡土墙后填土面有连续均布荷载作用时，土压力的计算方法是土压力的计算方法是将均布荷载换算成当量的土将均布荷载换算成当量的土重重。36/107Ea填土面有均布荷载的土压力计算填土面有均布荷载的土压力计算37/1076.3 6.3 库仑土压力理论库仑土压力理论 6.3.1 6.3.1 库仑土压力简介库仑土压力简介土的极限土的极限平衡状态平衡状态滑动楔体滑动楔体静静力平衡条件力平衡条件土压力的计土压力的计算方法算方法库伦土压力理论的基本假设：库伦土压力理论的基本假设：1.墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力c=0）；）；2.滑动破坏面为一通过滑动破坏面为一通过墙踵墙踵的平面。的平面。38/107一、主动土压力一、主动土压力 按库伦理论求主动土压力按库伦理论求主动土压力WREWREACB6.3.2 6.3.2 库仑土压力计算库仑土压力计算39/107 作用于土楔上的力：作用于土楔上的力：1.土楔体的自重土楔体的自重 ；2.破坏面上的反力破坏面上的反力R；3.墙背对土楔体的反力墙背对土楔体的反力E；由由土楔体的土楔体的静力平衡条件静力平衡条件得：得：作用在墙背上的土压力作用在墙背上的土压力40/107库伦主动土压力的一般表达式：库伦主动土压力的一般表达式：或或Emax所对应的挡土墙后填土的破坏所对应的挡土墙后填土的破坏角角 cr，即为真正滑动面的倾角。即为真正滑动面的倾角。41/107 库伦主动土压力强度沿墙高呈库伦主动土压力强度沿墙高呈三角形分三角形分布布，主动土压力的作用点在，主动土压力的作用点在距墙底距墙底H/3处处。当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库伦主动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。伦主动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。42/107二、被动土压力二、被动土压力 按库伦理论求被动土压力按库伦理论求被动土压力WREWREACB43/107 按求主动土压力同样的原理可求得被动按求主动土压力同样的原理可求得被动土压力的库伦公式为：土压力的库伦公式为：或或44/107 库伦被动土压力强度沿墙高呈库伦被动土压力强度沿墙高呈三角形分三角形分布布，被动土压力的作用点在，被动土压力的作用点在距墙底距墙底H/3处处。当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库伦当墙背垂直、光滑，填土面水平时，库伦被动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。被动土压力的一般表达式与朗肯公式相同。45/107 6.4 6.4 土压力计算方法的一些问题土压力计算方法的一些问题朗肯理论与库伦理论的比较朗肯理论与库伦理论的比较 1.朗肯土压力理论：朗肯土压力理论：（1）依据：半空间的应力状态和土的极限平衡条）依据：半空间的应力状态和土的极限平衡条件件 （2）概念明确、计算简单、使用方便）概念明确、计算简单、使用方便 （3）理论假设条件）理论假设条件 （4）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土 （5）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压 力偏大，被动土压力偏小。力偏大，被动土压力偏小。46/107 2.库伦土压力理论：库伦土压力理论：（1）依据：墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平）依据：墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平 衡条件衡条件 （2）理论假设条件）理论假设条件 （3）理论公式仅直接适用于无粘性土）理论公式仅直接适用于无粘性土 （4）考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背）考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背 倾斜，填土面倾斜的情况。但库伦理论假设破倾斜，填土面倾斜的情况。但库伦理论假设破 裂面是一平面，与按滑动面为曲面的计算结果裂面是一平面，与按滑动面为曲面的计算结果 有出入。有出入。47/1075.6 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙的设计一般从以下几个方面考虑：挡土墙的设计一般从以下几个方面考虑：5.6.1 挡土墙的型式挡土墙的型式1、重力式挡土墙、重力式挡土墙1）原理：利用自身的重量平衡侧向的土压力）原理：利用自身的重量平衡侧向的土压力2）特点：结构简单、造价低廉、体积大、工程量大。）特点：结构简单、造价低廉、体积大、工程量大。3）适用：）适用：H5m的重要市政工程或其它储存库工程中。的重要市政工程或其它储存库工程中。4）材料：钢筋混凝土）材料：钢筋混凝土5）初步尺寸如下图：）初步尺寸如下图：基础底宽基础底宽b：前趾挑出：前趾挑出：基础高度：基础高度：基础埋深：基础埋深：墙身顶宽：墙身顶宽：墙身底宽：墙身底宽：墙面斜度：墙面斜度：h:挡土墙总高。挡土墙总高。49/1073、扶壁式挡土墙、扶壁式挡土墙1）原理：增设扶壁，以加强悬臂式挡土墙的抗弯性能。）原理：增设扶壁，以加强悬臂式挡土墙的抗弯性能。扶壁与墙踵相连，起拉结作用。扶壁与墙踵相连，起拉结作用。2）特点：结构轻、断面尺寸小、工程量小。）特点：结构轻、断面尺寸小、工程量小。3）适用：）适用：H10m的重要工程。的重要工程。4）材料：钢筋混凝土）材料：钢筋混凝土5）初步尺寸如下图：）初步尺寸如下图：基础底宽基础底宽b：前趾挑出：前趾挑出：基础高度：基础高度：基础埋深：基础埋深：墙身顶宽：墙身底宽：墙身顶宽：墙身底宽：墙面斜度：墙面斜度：扶臂边距：扶臂边距：扶臂中距：扶臂中距：h:挡土墙总高。挡土墙总高。50/1074、锚杆式挡土墙、锚杆式挡土墙工作原理工作原理:利用锚固在稳定岩层中的拉杆利用锚固在稳定岩层中的拉杆(锚杆锚杆)维维持挡土墙的稳定与平衡持挡土墙的稳定与平衡.包括：包括：锚杆式锚杆式和和锚定板锚定板式两种。式两种。1)锚杆式挡土墙锚杆式挡土墙结构组成结构组成:立柱立柱 挡板挡板 锚杆锚杆 如图如图:下部下部2)锚定板式挡土墙锚定板式挡土墙结构组成结构组成:立柱立柱 基础基础 挡板挡板 拉杆拉杆 锚定板锚定板如图如图:上部上部特点特点:结构轻结构轻 柔性大柔性大 造价低造价低 施工方便施工方便应用应用:铁路部门应用较多铁路部门应用较多51/1075、加筋土挡土墙、加筋土挡土墙工作原理工作原理:依靠加筋和土的摩擦力来平衡土依靠加筋和土的摩擦力来平衡土压力压力.作作 用用:加筋的主要作用在于提高土的内摩擦加筋的主要作用在于提高土的内摩擦角角.结构组成结构组成:墙面板墙面板 拉筋和拉筋和 填土填土拉筋材料拉筋材料:扁钢扁钢 金属丝网金属丝网 钢丝绳钢丝绳 铝合金铝合金 或钢或钢筋混凝土拉杆筋混凝土拉杆.填土要求填土要求:土夹石土夹石 粉土粉土 亚粘土亚粘土 或砂性土或砂性土拉筋和面板之间用螺栓连接拉筋和面板之间用螺栓连接.52/1075、加筋土挡土墙、加筋土挡土墙53/1071.1.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zfEaEazEaxGaa0d抗倾覆稳定条件抗倾覆稳定条件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 xfbz6.5.2 6.5.2 挡土墙计算挡土墙计算54/107抗倾覆稳定不满足时应采取的措施：抗倾覆稳定不满足时应采取的措施：1、加大、加大 W2、加大前趾长度，更稳定、加大前趾长度，更稳定3、墙背做成仰斜（但施工不方便）、墙背做成仰斜（但施工不方便）4、在墙背上作卸荷台，形状如牛腿。、在墙背上作卸荷台，形状如牛腿。55/107抗滑稳定验算抗滑稳定验算抗滑稳定条件抗滑稳定条件EaEanEatdGGnGtaa0O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m为基底摩擦系数，根为基底摩擦系数，根据土的类别查表得到据土的类别查表得到56/107抗滑稳定不满足时应采取的措施：抗滑稳定不满足时应采取的措施：1、修改挡土墙的断面尺寸、修改挡土墙的断面尺寸,加大加大W 2、在墙基底面作砂石垫层，增大摩擦力、在墙基底面作砂石垫层，增大摩擦力3、挡土墙基底可作成逆坡，利用逆坡上、挡土墙基底可作成逆坡，利用逆坡上 的部分反力抗滑。的部分反力抗滑。4、加拖板来抗滑。主要是利用拖板上覆盖的土重抗滑、加拖板来抗滑。主要是利用拖板上覆盖的土重抗滑57/1072.2.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为地基承载力为地基承载力设计值设计值58/1073.3.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混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法进行。算方法进行。59/1071.1.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 3俯斜俯斜E1 1E2 2E3 36.5.3 6.5.3 重力式挡土墙的体型与构造重力式挡土墙的体型与构造60/1072挡土墙的布置挡土墙位置的选定路堑挡土墙：设在边沟旁山坡挡土墙：基础可靠处路肩墙与路堤墙：若墙高和截面数量相近、基础相似，采用路肩墙；若路堤墙的工程量比路肩墙显著降低，且基础可靠，选用路堤墙河堤挡土墙：结合河流情况布置61/1072挡土墙的布置挡土墙平面位置对于个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河挡土墙和曲线挡土墙，除了纵、横向布置外，还应进行平面布置，绘制平面图，标明挡土墙与路线的平面位置及附近地貌和地物等情况，特别是与挡土墙有干扰的建筑物的情况。沿河挡土墙还应绘出河道及水流方向、其它防护与加固工程等。62/1072挡土墙的布置挡土墙纵向位置纵向位置确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其他结构物的衔接方式按地基或地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置布置各段挡土墙的基础布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸63/1072挡土墙的布置挡土墙横向位置横向布置选择在墙高最大处、墙身断面或基础形式有变异处，以及其它必需桩号的横断面图上进行。根据墙型、墙高、地基及填土的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。64/1073重力式挡土墙的构造墙身构造65/1073重力式挡土墙的构造基础设置在土质地基上的挡土墙，基底埋置深度应符合下列要求：无冲刷时，一般应在天然地面下不小于1.0m；有冲刷时，应在冲刷线下不小于1.0m；受冻胀影响时，应在冰陈线以下不小于0.25m。非冰胀土层中的基础，例如岩石、卵石、砾石、中砂或粗砂等，埋置深度可不受冻深的限制。66/1073重力式挡土墙的构造基础挡土墙基础设置在岩石上时，应清除表面风化层；当风化层较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其相应的容许承载力将基底埋在风化层中。斜坡地面墙趾埋入的最小尺寸(m)67/1074墙后排水设施68/107排水设施69/1075伸缩缝与沉降缝70/107 墙后填土宜选择透水性较强的填料，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，墙后填土应分层大透水性和抗剪强度，墙后填土应分层夯实。夯实。6.6.填土质量要求填土质量要求71/1076.6 加筋土挡土墙加筋土挡土墙72/1076.6.1 6.6.1 面板面板面板的主要作用是防止端部土体从拉筋面板的主要作用是防止端部土体从拉筋间挤出。间挤出。1 1一般规定一般规定(1)(1)面板设计应满足坚固、美观、运输面板设计应满足坚固、美观、运输方便和易于安装等要求。方便和易于安装等要求。(2)(2)面板一般采用混凝土顶制件，其强面板一般采用混凝土顶制件，其强度等级不应低于度等级不应低于C18C18，厚度不应小于，厚度不应小于8cm8cm。73/1076.6.1 6.6.1 面板面板(3)(3)面板上的筋带结点，可采用预埋钢拉面板上的筋带结点，可采用预埋钢拉环、钢板锚头或顶留穿筋孔等形式。钢环、钢板锚头或顶留穿筋孔等形式。钢拉环应采用直径不小于拉环应采用直径不小于10mm10mm的的I I级钢筋；级钢筋；钢板锚头应采用厚度不小于钢板锚头应采用厚度不小于3mm3mm的钢板。的钢板。露于混凝土外部的钢拉环、钢板锚头应露于混凝土外部的钢拉环、钢板锚头应做防锈处理，聚丙烯土工带与钢拉环的做防锈处理，聚丙烯土工带与钢拉环的接触面应做隔离处理。接触面应做隔离处理。(4)(4)面板四周应设企口和相互连接的装置。面板四周应设企口和相互连接的装置。74/10775/1076.6.2 6.6.2 筋带筋带 1 1、拉筋的主要作用是与填料产生摩擦、拉筋的主要作用是与填料产生摩擦力，并承受结构内部的拉力。因此，拉力，并承受结构内部的拉力。因此，拉筋必须具有以下特性；具有较高的强度，筋必须具有以下特性；具有较高的强度，受力后变形小；较好的柔性与韧性：表受力后变形小；较好的柔性与韧性：表面粗糙，能与填料产生足够的摩擦力；面粗糙，能与填料产生足够的摩擦力；抗腐蚀性和耐久性好；加工、接长和与抗腐蚀性和耐久性好；加工、接长和与面板的连接简单。面板的连接简单。76/1076.6.2 6.6.2 筋带筋带2 2、筋带可以分为钢带、钢筋混凝土、筋带可以分为钢带、钢筋混凝土带和聚丙烯土工带三种。高速公路带和聚丙烯土工带三种。高速公路和一级公路上的加筋土工程应采用和一级公路上的加筋土工程应采用钢带或钢筋混凝土带。钢带或钢筋混凝土带。77/1076.6.2 6.6.2 筋带筋带78/1076.6.3 6.6.3 加筋土填料加筋土填料1 1、填料是加筋土工程的主体材料，对填、填料是加筋土工程的主体材料，对填料的一般要求如下：料的一般要求如下：2 2、易压实；能与拉筋产生足够的摩擦力；、易压实；能与拉筋产生足够的摩擦力；满足化学和电化学标准；水稳定性好。满足化学和电化学标准；水稳定性好。79/1073 3、有一定级配的砾类土、砂类土，与拉、有一定级配的砾类土、砂类土，与拉筋之间的摩擦力大，是透水性能好，应筋之间的摩擦力大，是透水性能好，应优先选用；碎石土、结土、中低液限粘优先选用；碎石土、结土、中低液限粘质土和稳定土也可采用；腐质土、冻结质土和稳定土也可采用；腐质土、冻结土等影响拉筋和面板使用寿命的应禁止土等影响拉筋和面板使用寿命的应禁止采用。采用。4 4、填料的设计参数包括容重、填料的设计参数包括容重r r、计算内摩、计算内摩擦角擦角和摩擦系数和摩擦系数f f等，应由试验或当地等，应由试验或当地经验数据确定。经验数据确定。6.6.3 加筋土填料加筋土填料80/1076.6.4 加筋加筋 土设计土设计 计计 算算81/1076.6.4 加筋土设计计算加筋土设计计算内部内部82/1076.6.4 加筋土设计计算加筋土设计计算内部内部83/1076.6.4 加筋土设计计算加筋土设计计算（1）墙高小于3.0m时，可设计为等长筋带；（2）墙高大于3.0m时，可变换筋带长度；（3）路堤挡土墙，筋带可交错排列。内部内部84/1076.6.4 加筋土加筋土设计计算设计计算整体整体85/107一、地基承载力概念一、地基承载力概念 建筑物荷载通过基础作用于地基，对建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方面的要求地基提出两个方面的要求1.1.变形要求变形要求建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差，应该在该建筑物所允许的范围内差，应该在该建筑物所允许的范围内 2.2.稳定要求稳定要求建筑物的基底压力，应该在地基所允许的承载建筑物的基底压力，应该在地基所允许的承载能力之内能力之内 地基承载力：地基所能承受荷载的能力地基承载力：地基所能承受荷载的能力6.7 地基破坏形式及地基承载力地基破坏形式及地基承载力86/107二、地基变形的三个阶段二、地基变形的三个阶段 0 0sppcrpuabcppcrpcrppuppua.a.线性变形阶段线性变形阶段塑性变塑性变形区形区连续滑动面连续滑动面oaoa段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉降关系接近于直线，土中与沉降关系接近于直线，土中f f,地地基处于弹性平衡状态基处于弹性平衡状态b.b.弹塑性变形阶段弹塑性变形阶段abab段，荷载增加段，荷载增加，荷载与沉降关系呈曲荷载与沉降关系呈曲线，地基中局部产生剪切破坏，出现塑线，地基中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区性变形区c.c.破坏阶段破坏阶段bcbc段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载增加，沉降急剧变化荷载增加，沉降急剧变化87/107三、地基的破坏形式三、地基的破坏形式 地基开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶地基开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段）时，地基所承受的基地压力称为段）时，地基所承受的基地压力称为临塑荷载临塑荷载pcr 地基濒临破坏（即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段）时，地基地基濒临破坏（即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段）时，地基所承受的基地压力称为所承受的基地压力称为极限荷载极限荷载pu1.1.整体剪切破坏整体剪切破坏a.p-sa.p-s曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段b.b.地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发展成连续地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发展成连续的滑动面的滑动面c.c.荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基础两侧地面明显隆起础两侧地面明显隆起88/1072.2.局部剪切破坏局部剪切破坏a.p-sa.p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线段曲线转折点不明显，没有明显的直线段b.b.塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内c.c.荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起3.3.冲剪破坏冲剪破坏b.b.地基不出现明显连续滑动面地基不出现明显连续滑动面 c.c.荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷a.p-sa.p-s曲线没有明显的转折点曲线没有明显的转折点89/1076.7.2 按塑性区发展范围确定地基承载力按塑性区发展范围确定地基承载力一、塑性区的发展范围一、塑性区的发展范围 zzbdq=dp013 3根据弹性理论，根据弹性理论，地基中任地基中任意点由条形均布压力所引意点由条形均布压力所引起的附加大、小主应力起的附加大、小主应力 假定在极限平衡区土的静止侧压力假定在极限平衡区土的静止侧压力系数系数K0 0=1=1，M点土的自重应力所引起点土的自重应力所引起的大小主应力均为的大小主应力均为 (dz)M点达到极限平衡状态，大、点达到极限平衡状态，大、小主应力满足极限平衡条件小主应力满足极限平衡条件M90/107塑性区边界方程塑性区边界方程塑性区最大深度塑性区最大深度zmax二、临塑荷载二、临塑荷载pcr和界限荷载和界限荷载当当zmax0 0，地基所能，地基所能承受的基底附加压力承受的基底附加压力为临塑荷载为临塑荷载塑性区开展深度在某塑性区开展深度在某一范围内所对应的荷一范围内所对应的荷载为界限荷载载为界限荷载中心荷载中心荷载偏心荷载偏心荷载91/107三、例题分析三、例题分析 n【例】某条基，底宽某条基，底宽b=1.5m=1.5m，埋深埋深d=2m=2m，地基土的重地基土的重度度 1919kN/mkN/m3 3，饱和土的重度饱和土的重度 sat2121kN/mkN/m3 3,抗剪强度指抗剪强度指标为标为 =20=20，c=20kPa,=20kPa,求求(1)(1)该地基承载力该地基承载力p1/4 1/4,(2),(2)若若地下水位上升至地表下地下水位上升至地表下1.51.5m，承载力有何变化承载力有何变化【解答解答】(1)(1)(2)(2)地下水位上升时，地下水位以下土的重度用有效重度地下水位上升时，地下水位以下土的重度用有效重度说明：当地下水位上升时，地基的承载力将降低说明：当地下水位上升时，地基的承载力将降低92/1076.7.3 按极限荷载确定地基承载力按极限荷载确定地基承载力一、普朗特尔极限承载力理论一、普朗特尔极限承载力理论 1920 1920年，普朗特尔根据塑性理论，在研究刚性物体压年，普朗特尔根据塑性理论，在研究刚性物体压入均匀、各向同性、较软的无重量介质时，导出达到破入均匀、各向同性、较软的无重量介质时，导出达到破坏时的滑动面形状及极限承载力公式坏时的滑动面形状及极限承载力公式 Pbcc dd 4545o o /24545o o /2将无限长，底面光滑的荷载板至于无质将无限长，底面光滑的荷载板至于无质量的土量的土(0)的表面上，荷载板下土体的表面上，荷载板下土体处于塑性平衡状态时，塑性区分成五个处于塑性平衡状态时，塑性区分成五个区区区：区：主动朗肯区，主动朗肯区，1竖直向，破裂面与竖直向，破裂面与水平面成水平面成4545o o /2区：区：普朗特尔区，普朗特尔区，边界是对数螺线边界是对数螺线 区：区：被动朗肯区，被动朗肯区，1水平向，破裂面与水平向，破裂面与水平面成水平面成4545o o /293/107普朗特尔理论的极限承载力理论解普朗特尔理论的极限承载力理论解式中：式中：承载力系数承载力系数当基础有埋深当基础有埋深d 时时式中：式中：二、太沙基极限承载力理论二、太沙基极限承载力理论 底面粗糙，基底与土之间有底面粗糙，基底与土之间有较大的摩擦力，能阻止基底较大的摩擦力，能阻止基底土发生剪切位移，基底以下土发生剪切位移，基底以下土不会发生破坏，处于弹性土不会发生破坏，处于弹性平衡状态平衡状态P Pa aa a b bc cc c d dd d 4545o o /24545o o /2区：区：弹性压密区弹性压密区(弹性核弹性核)区：区：普朗特尔区，普朗特尔区，边界是对数螺线边界是对数螺线 区：区：被动朗肯区，被动朗肯区，1水平向，破裂面与水水平向，破裂面与水平面成平面成4545o o /294/107太沙基理论的极限承载力理论解太沙基理论的极限承载力理论解Nr、Nq、Nc均为承载力系数，均与均为承载力系数，均与 有关，太沙基给出关有关，太沙基给出关系曲线，可以根据相关曲线得到系曲线，可以根据相关曲线得到上式适用于条形基础整体剪切破坏情况，对于局部剪切上式适用于条形基础整体剪切破坏情况，对于局部剪切破坏，将破坏，将c c和和tantan 均降低均降低1/31/3 方形基础方形基础局部剪切破坏时地基极限承载力局部剪切破坏时地基极限承载力Nr 、Nq 、Nc 为局部剪切破坏时承载力系数，也为局部剪切破坏时承载力系数，也可以根可以根据相关曲线得到据相关曲线得到对于方形和圆形基础，太沙基提出采用经验系数修正后对于方形和圆形基础，太沙基提出采用经验系数修正后的公式的公式 圆形基础圆形基础95/107三、汉森极限承载力理论三、汉森极限承载力理论 对于均质地基、基础底面完全光滑，受中心倾斜荷载作用对于均质地基、基础底面完全光滑，受中心倾斜荷载作用式中：式中：汉森公式汉森公式Sr、Sq、Sc 基础的形状系数基础的形状系数ir、iq、ic 荷载倾斜系数荷载倾斜系数dr、dq、dc 深度修正系数深度修正系数gr、gq、gc 地面倾斜系数地面倾斜系数br、bq、bc 基底倾斜系数基底倾斜系数Nr、Nq、Nc 承载力系数承载力系数说明：相关系数均可以有相关公式进行计算说明：相关系数均可以有相关公式进行计算96/1076.7.4 6.7.4 按原位测试成果确定地基承载力按原位测试成果确定地基承载力一、载荷试验法一、载荷试验法 p pu up p0 0s s千斤顶千斤顶荷载板荷载板平衡架平衡架拉锚拉锚由拐点得地基极限承由拐点得地基极限承载力载力pu，除以安全系除以安全系数数F Fs s得容许承载力得容许承载力 p p-sp-s曲线确定地基承载力特曲线确定地基承载力特征值征值:1.p-s1.p-s曲线有明确的比例曲线有明确的比例界限时，取比例界限所对界限时，取比例界限所对应的荷载值应的荷载值 2.2.极限荷载能确定，且值极限荷载能确定，且值小于对应比例界限的荷载小于对应比例界限的荷载值的值的2 2倍时，取极限荷载值倍时，取极限荷载值的一半的一半 3.3.不能按上述两点确定时，不能按上述两点确定时，取取s/b=s/b=0.010.010.0150.015对应荷对应荷载值；但值不应大于最大载值；但值不应大于最大加载量的一半加载量的一半 97/107二、静力触探试验法二、静力触探试验法 探头探头QfQcF钻杆钻杆用静压力将装有探头的触探器压入土中，通用静压力将装有探头的触探器压入土中，通过压力传感器及电阻应变仪测出土层对探头过压力传感器及电阻应变仪测出土层对探头的贯入阻力。探头贯入阻力的大小直接反映的贯入阻力。探头贯入阻力的大小直接反映了土的强度的大小，把贯入阻力与荷载试验了土的强度的大小，把贯入阻力与荷载试验所得到的地基容许承载力建立相关关系，从所得到的地基容许承载力建立相关关系，从而即可按照实测的贯入阻力确定地基的容许而即可按照实测的贯入阻力确定地基的容许承载力值。还可以把土的贯入阻力与土的变承载力值。还可以把土的贯入阻力与土的变形模量及压缩模量建立相关关系，从而可以形模量及压缩模量建立相关关系，从而可以确定变形模量和压缩模量确定变形模量和压缩模量 方法介绍：方法介绍：探头阻力探头阻力Q可分可分为两个部分为两个部分1.1.锥头阻力锥头阻力Qc 2.2.侧壁摩阻力侧壁摩阻力Qf 比贯入阻力：探头单位截面积的阻力比贯入阻力：探头单位截面积的阻力 98/107三、标准贯入试验法三、标准贯入试验法试验时，先行钻孔，再把上端接有试验时，先行钻孔，再把上端接有钻杆的标准贯入器放至孔底，然后钻杆的标准贯入器放至孔底，然后用质量为用质量为63.563.5kgkg的锤，以的锤，以7676cmcm的高的高度自由下落将贯入器先击入土中度自由下落将贯入器先击入土中1515cmcm，然后测继续打然后测继续打3030cmcm的所需要的所需要锤击数，该击数称为标准贯入击数锤击数，该击数称为标准贯入击数 方法介绍：方法介绍：建立标准贯入击数与地基承载力之建立标准贯入击数与地基承载力之间的对应关系，可以得到相应标准间的对应关系，可以得到相应标准贯入击数下的地基承载力贯入击数下的地基承载力 99/1076.7.5 6.7.5 按地基规范确定地基承载力按地基规范确定地基承载力一、按抗剪强度指标确定地基承载力一、按抗剪强度指标确定地基承载力1.1.抗剪强度指标标准值抗剪强度指标标准值ck、ka.a.根据室内根据室内n n组三轴试验结果，组三轴试验结果，计算土性指标的平均值、标计算土性指标的平均值、标准差和变异系数准差和变异系数平均值平均值标准差标准差变异系数变异系数b.b.计算内摩擦角和粘聚力的计算内摩擦角和粘聚力的统计修正系数统计修正系数、cc.c.计算内摩擦角和粘聚力的计算内摩擦角和粘聚力的标准值标准值100/1072.2.确定地基承载力特征值确定地基承载力特征值当当e0.0330.033b，根据土的抗剪根据土的抗剪强度指标确定地基承载力强度指标确定地基承载力fa 土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值Mb、Md、Mc 承载力系数（可根据承载力系数（可根据 k查表得到查表得到)g地基土的重度，地下水位以下取浮重度地基土的重度，地下水位以下取浮重度d基础埋置深度基础埋置深度(m)，从室外地面标高计算从室外地面标高计算gm基础底面以上土的加权重度，地下水位以下取浮重度基础底面以上土的加权重度，地下水位以下取浮重度b 基础地面宽度，大于基础地面宽度，大于6 6m时，按时，按6 6m取值，对于砂土小于取值，对于砂土小于 3 3m时按时按3 3m取值取值ck 基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值101/1073.3.确定地基承载力特征值修正确定地基承载力特征值修正规范规定：当规范规定：当b3m3m或或d0.5m0.5m，地基承载力特征值应地基承载力特征值应该进行修正该进行修正fa 修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值fak 地基承载力特征值，根据强度指标确定地基承载力特征值，根据强度指标确定b、d基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（可查表）基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（可查表）说明：说明：规范规定地基承载力特征值还可以由载荷试验规范规定地基承载力特征值还可以由载荷试验或其它原位测试、并结合工程经验等方法综合确定或其它原位测试、并结合工程经验等方法综合确定102/107土坡滑动土坡滑动的定义的定义土坡的失土坡的失稳稳的因素的因素6.8 6.8 边坡稳定边坡稳定6.8.1 6.8.1 边坡稳定性简介边坡稳定性简介103/107的的因因素素造造成成土土坡坡失失稳稳内在因素：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104/107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