[互联网]高边坡稳定性分析与支挡结构设计理论.ppt

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1、互联网高边坡稳定性分析与支挡结构设计理论 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望报告提纲 三三.高边坡稳定性分析理论高边坡稳定性分析理论 四四.常用支挡结构类别及发展常用支挡结构类别及发展 五五.支挡结构设计理论支挡结构设计理论 六六.两种新型支挡结构应用工点分析两种新型支挡结构应用工点分析 一一.边坡工程概况边坡工程概况 二二 高边坡破坏类型与成因分析高边坡破坏类型与成因分析一、边坡工程概况一、边坡工程概况边坡工程是岩土工程三大领域中最为常见的边坡工程是

2、岩土工程三大领域中最为常见的一类工程，一类工程，边坡边坡通常指人类经济活动而开挖通常指人类经济活动而开挖形成的斜坡，它与未经过开挖的天然斜坡有形成的斜坡，它与未经过开挖的天然斜坡有所不同，后者若存在易滑动的滑面，则即为所不同，后者若存在易滑动的滑面，则即为常说的常说的滑坡，滑坡，是地质灾害的一种。是地质灾害的一种。1.1 边坡工程概念我国丘陵及山地等复杂地区，经常会出现大量坡度高、纵横向延伸长的高边坡，经各种内外因素的影响，其稳定性问题便会时常出现。1.1 边坡工程概念v按构成边坡的物质分类：土质边坡，岩质边坡，岩土混合边坡v按边坡的高度分为：一般边坡，岩质边坡总高度在30m以下，土质边坡总高

3、度在1520m。高边坡，岩质边坡总高度大于30m，土质边坡总高度大于1520mv按边坡使用年限分为：临时边坡，永久边坡1.2 边坡的分类v边坡的自然特征：对于岩质边坡，其特殊的结构特征可保持较为高陡的边坡。由于高陡边坡容易发生滑动，因此必须设置支挡工程才能保持其稳定。通常高陡边坡坡体容易被冲刷，需要设置坡面防护工程。v边坡的滑面特征：无论是土质边坡还是岩质边坡，在坡体没有开挖或填筑之前，坡体内不存在明显滑面，即使坡体中存在软弱土夹层或软弱结构面，也不能视作滑面，因为它们没有滑动的趋势。这正是边坡与滑坡的不同之处。1.3 边坡的特征u高边坡坍塌、破坏中断交通、侵占河道、造成人身财产的损害。1.4

4、 边坡破坏的危害v边坡工程作为重要的辅助工程在道路、水边坡工程作为重要的辅助工程在道路、水利、国防、矿山等领域广泛出现。利、国防、矿山等领域广泛出现。v边坡的稳定性边坡的稳定性直接关系到人民的生命财产直接关系到人民的生命财产安全以及整个项目工程的施工进度和投资安全以及整个项目工程的施工进度和投资成本。成本。v为了保证主体工程的正常运营，边坡的安为了保证主体工程的正常运营，边坡的安全性与否至关重要。全性与否至关重要。1.5 边坡工程的意义二、高边坡破坏类型与成因分析二、高边坡破坏类型与成因分析v按其变形规模和范围分为按其变形规模和范围分为坡面变形、边坡坡面变形、边坡变形、坡体变形变形、坡体变形三

5、类。三类。1）坡面变形 范围：坡体表层12m。现象：坡面发生剥落、碎落、落石、冲沟、溜坍等变形。工程措施：护面墙、网格骨架内植草、浆砌片石护坡、拱形骨架内植草等。2.1 高边坡破坏类型2）边坡变形 范围：一般深度在67m。现象：以局部契形体滑动、浅层滑坡、坍塌等形式出现。工程措施：调整坡形、坡率，或采用仰斜排水孔或锚杆框架2.1 高边坡破坏类型3）坡体变形此类变形规模大，危害严重，会出现较大规模的滑坡、错落、坍塌和崩塌等坡体整体失稳变形现象，常超出边坡范围。工程措施：抗滑挡土墙、预应力锚索框架，抗滑桩等，必要的话，同时可以采取排水及减重等措施以保持坡体稳定。2.1 高边坡破坏类型v1）路堑边坡

6、受地质条件的影响由于丘陵山区高速公路沿线地形地质条件复杂，边坡破坏形式也各不相同。按规模划分，路堑边坡的破坏分为局部失稳和边坡整体失稳。局部失稳主要有岩屑、块体滑动、倾倒、坠落、崩塌或土体流动等；边坡整体失稳主要有弧形滑动和崩塌、倾倒。2.1 高边坡破坏成因分析v2）路堑边坡受坡形的影响坡形主要由地形、开挖高度和开挖坡度3个因素决定。地形对地表径流和降雨入渗起着控制作用，同时路堑开挖会打破山体和山坡原有的平衡状态，岩土体需向开挖面进行应力释放。若坡形设计合理，应力会重新达到新的平衡以维持边坡长时间的稳定。否则，将会由于变形过大而导致失稳破坏。2.1 高边坡破坏成因分析v3）工程情况对路堑边坡的

7、影响个别挡土墙施工不规范挡土墙尚未设置足够的排水措施挡土墙顶面高度不满足要求，不能阻挡土石方的塌落等2.1 高边坡破坏成因分析三、高边坡稳定性分析理论三、高边坡稳定性分析理论v极限平衡法极限平衡法 1）边坡稳定性分析三类方法：）边坡稳定性分析三类方法：刚体分析理论，计算前提条件：刚体分析理论，计算前提条件：滑面位置已知滑面位置已知v数值模拟法数值模拟法v概率论法概率论法建立数值分析模型，进行数值计算。常见方法：建立数值分析模型，进行数值计算。常见方法：有限单元法、有限差分法、离散元法、有限单元法、有限差分法、离散元法、DDADDA法、法、MEMMEM法法 以可靠度理论为基础，建立边坡稳定的极限

8、状态方以可靠度理论为基础，建立边坡稳定的极限状态方程，再进行边坡稳定的可靠度或失效概率分析。需程，再进行边坡稳定的可靠度或失效概率分析。需要对大量参数的数理统计，操作较麻烦。要对大量参数的数理统计，操作较麻烦。3 高边坡稳定性分析理论3.1 3.1 简单边坡的稳定分析简单边坡的稳定分析 1 1）土质边坡土质边坡v圆弧滑动：条分法圆弧滑动：条分法:Fellenius:Fellenius法、法、BishopBishop法法v平面滑动：简单极限平衡法平面滑动：简单极限平衡法粘性土边坡粘性土边坡砂性土边坡砂性土边坡3 高边坡稳定性分析理论3 高边坡稳定性分析理论瑞典圆弧法：安全系数定义：Fs抗滑力矩/

9、滑动力矩基本假设一土条两侧的条间力，大小相等，方向相反，作用于同一条直线上。应用注意：应用注意：同一坡体坡中存在多个潜在滑面，逐个计算，同一坡体坡中存在多个潜在滑面，逐个计算，找出其中稳定系数最小值者为坡体稳定系数，找出其中稳定系数最小值者为坡体稳定系数，对应滑面为最危险滑面或叫临界滑面。对应滑面为最危险滑面或叫临界滑面。简单土坡的试算搜索简易经验办法：简单土坡的试算搜索简易经验办法：（1 1）0 0的土体，临界滑面经过坡脚，根据的土体，临界滑面经过坡脚，根据坡角及坡角及a a、b b两角确定最危险滑动面圆心位置。两角确定最危险滑动面圆心位置。（2 2）00的土体，临界滑面一般仍经过坡脚，的土

10、体，临界滑面一般仍经过坡脚，在在EOEO线的延长线上任取点试算最危险滑动面线的延长线上任取点试算最危险滑动面圆心位置。圆心位置。3 高边坡稳定性分析理论3 高边坡稳定性分析理论3 高边坡稳定性分析理论Bishop法：考虑法向条间力的作用，忽略切向条间力，即假设条间合力方向为水平方向。关键点：关键点：（1 1）稳定系数定义为稳定系数定义为K KS Si i/i i，在各土条滑面在各土条滑面上相等上相等；（2 2）单个土条竖向力的平衡单个土条竖向力的平衡；（3 3）整体力矩平衡整体力矩平衡，即各个土条所受力对滑，即各个土条所受力对滑动中心的力矩动中心的力矩代数和代数和为零。为零。注意：注意：在迭代

11、试算过程中，对于起抗滑作用的土条，在迭代试算过程中，对于起抗滑作用的土条，即即i00时，应注意分母项时，应注意分母项m mi i是否会趋近于零？若是否会趋近于零？若是，则是，则K K计算式无效计算式无效。一般若出现。一般若出现mi不大于不大于0.20.2情况，情况，K K值就会产生很大误差，值就会产生很大误差，BishopBishop法失效法失效，应考虑采用别的稳定性分析方法。应考虑采用别的稳定性分析方法。3 高边坡稳定性分析理论3 高边坡稳定性分析理论各种条分法的对比：3 高边坡稳定性分析理论各种条分法的对比：3 高边坡稳定性分析理论各种条分法的对比：3 高边坡稳定性分析理论平面滑动土坡分析

12、稳定系数定义：K=抗滑力/下滑力2 2）平面滑动的）平面滑动的岩石边坡岩石边坡极限平衡法：抗滑力部分、下滑力部分极限平衡法：抗滑力部分、下滑力部分稳定系数定义：稳定系数定义：K K极限抗滑力极限抗滑力/下滑力下滑力极限抗滑力部分极限抗滑力部分：摩擦力（重力的正压力分：摩擦力（重力的正压力分量对应的抗滑部分）量对应的抗滑部分）+粘聚力粘聚力下滑力部分下滑力部分：重力的下滑分量：重力的下滑分量3 高边坡稳定性分析理论3 3）强度折减法）强度折减法3 高边坡稳定性分析理论1、强度折减法是通过折减边坡的强度指标来得到边坡安全系数的方法。2、有限元/有限差分强度折减法就是在弹塑性有限元或有限差分计算中,

13、对岩土体的抗剪强度 进行逐步折减，直到边坡达到极限破坏状态。3、目前，有限元和有限差分强度折减法遇到的困难是，尚没有一种统一的边坡失稳判据，即安全系数求解的终止条件。3 3）强度折减法）强度折减法3 高边坡稳定性分析理论对于摩尔-库仑本构模型，其屈服准则为：故有：因此，在对强度进行折减时，将c、值同时除以折减系数FS，得到一组新的强度指标ci、i，然后进行有限元分析。3 3）强度折减法）强度折减法3 高边坡稳定性分析理论即：u反复计算直至边坡达到临界破坏状态，此时采用的强度指标与岩土体原有的强度指标之比即为该边坡的安全系数Fs。u下图为强度折减法分析边坡稳定性时，边坡破坏原理示意图。3 3）强

14、度折减法）强度折减法3 高边坡稳定性分析理论图中，Fs为安全系数，当c、同时除以安全系数 FS时，边坡达到临界破坏，即抗剪强度线与摩尔圆相切。边坡边坡稳定系数稳定系数的定义问题：的定义问题：（1 1）FelleniusFellenius法法极限平衡法极限平衡法可用可用（2 2）BishopBishop法法极限平衡法极限平衡法可用可用（3 3）强度折减法）强度折减法数值模拟数值模拟分析多用分析多用、极限平极限平衡法衡法可用可用3 高边坡稳定性分析理论四、常用支挡结构类别及发展四、常用支挡结构类别及发展4.1 常用支挡结构类别常用的支挡结构主要为以下几种：常用的支挡结构主要为以下几种：重力挡土墙、

15、卸荷板式挡土墙、悬臂及扶重力挡土墙、卸荷板式挡土墙、悬臂及扶壁式挡土墙、加筋土挡土墙、锚定板挡土墙、壁式挡土墙、加筋土挡土墙、锚定板挡土墙、抗滑桩及桩板式挡土墙、锚杆挡土墙、土钉抗滑桩及桩板式挡土墙、锚杆挡土墙、土钉墙、预应力锚索结构、桩基托梁挡土墙、槽墙、预应力锚索结构、桩基托梁挡土墙、槽型挡土墙和其他新型支挡结构。型挡土墙和其他新型支挡结构。4.1 常用支挡结构类别1 1）重力式挡土墙）重力式挡土墙适用于一般地区、浸水地区、地震地区的边坡支挡工程，当地基承载力较低或地质条件较复杂时应适当控制墙高。4.1 常用支挡结构类别2 2）卸荷板式挡土墙）卸荷板式挡土墙优点：减少了衡重式挡土墙下墙的土

16、压力，增加了全墙的抗倾覆稳定性。4.1 常用支挡结构类别3 3）悬臂式、扶臂式挡土墙）悬臂式、扶臂式挡土墙沿墙长方向每隔一定距离设置一道扶壁，以减小立壁下部的弯矩。4.1 常用支挡结构类别4 4）加筋土挡土墙）加筋土挡土墙依靠拉筋与填土间的摩阻力维持墙体稳定，拉筋宜采用土工格栅。4.1 常用支挡结构类别5 5）抗滑桩）抗滑桩由锚固段侧向地基抗力来抵抗悬臂段的土压力或滑坡下滑力。4.1 常用支挡结构类别6 6）预应力锚索结构）预应力锚索结构预应力锚索框架梁预应力锚索在工程中的应用大大地改善了框架梁的受力状态，降低了工程造价4.2 支挡结构发展 近二十年来，我国岩土工程技术高速发近二十年来，我国岩

17、土工程技术高速发展，支挡结构形式已从单纯依靠墙身自重来展，支挡结构形式已从单纯依靠墙身自重来平衡边坡土压力和滑坡下滑力的重力式挡土平衡边坡土压力和滑坡下滑力的重力式挡土墙，发展为采用支撑、土筋复合结构以及锚墙，发展为采用支撑、土筋复合结构以及锚固技术等多种新型、轻型支挡新技术，并在固技术等多种新型、轻型支挡新技术，并在我国铁路、公路领域陡坡路基工程中得到了我国铁路、公路领域陡坡路基工程中得到了广泛应用，例如，悬臂式、扶壁式、锚杆式、广泛应用，例如，悬臂式、扶壁式、锚杆式、加筋土式、锚定板式等新类型的挡土墙等新加筋土式、锚定板式等新类型的挡土墙等新型的支挡结构，这些新方法增强了工程技术型的支挡结

18、构，这些新方法增强了工程技术人员克服陡峻地形和不良地质艰难工程的技人员克服陡峻地形和不良地质艰难工程的技术手段术手段。4.2 支挡结构发展1、第一阶段（20世纪50年代以前），采用抗滑挡墙结合支撑锚杆，取得了一定效果，但由于滑坡的推力较大，致使抗滑挡墙的体积庞大，墙基须置于滑面以下一定深度，施工开挖对滑体的稳定影响大。2、第二阶段（20世纪70年代），采用抗滑桩支挡，工程效果比较明显。国内采用矩形截面的钢筋混凝土挖孔桩，由于抗滑桩提供的抗力大，施工对滑体的扰动小、安全、见效快，因此曾被广泛采用。3、第三阶段（20世纪80年代以后），随着锚固技术的发展，预应力锚索在边坡加固中得到了广泛的应用，在

19、不断的工程实践中演化出了各种各样的结构形式。五、支挡结构设计理论五、支挡结构设计理论 传统的重力式挡土墙设计一般是基于库伦土压传统的重力式挡土墙设计一般是基于库伦土压力理论：力理论：5.1 支挡结构传统设计理论l当墙体向外倾斜变形使墙后土体达到主动土压力当墙体向外倾斜变形使墙后土体达到主动土压力状态时，按滑动土契的极限平衡或第二破裂面法状态时，按滑动土契的极限平衡或第二破裂面法求解主动土压力；求解主动土压力；l当墙体向内倾斜使墙后土体达到被动土压力状态当墙体向内倾斜使墙后土体达到被动土压力状态时，按照假定的平面或者复合滑动面来计算被动时，按照假定的平面或者复合滑动面来计算被动土压力。土压力。新

20、型支挡结构的出现带动了对支挡结构设计理新型支挡结构的出现带动了对支挡结构设计理论的试验研究，如：论的试验研究，如：5.2 支挡结构设计理论发展l加筋土挡土墙、锚定板挡土墙及土钉墙等复合型加筋土挡土墙、锚定板挡土墙及土钉墙等复合型挡土墙研究时，其根据各种结构的特点进行了室挡土墙研究时，其根据各种结构的特点进行了室内模型试验和现场测试，修正了墙背的土压力计内模型试验和现场测试，修正了墙背的土压力计算公式；算公式；l抗滑桩、预应力锚索结构的推广，使得支挡结构抗滑桩、预应力锚索结构的推广，使得支挡结构与被支挡体之间已经不能简单用极限平衡条件来与被支挡体之间已经不能简单用极限平衡条件来解释，应充分考虑滑

21、坡体与支挡结构间的相互作解释，应充分考虑滑坡体与支挡结构间的相互作用，如采用弹性理论或弹塑性理论等方法对其进用，如采用弹性理论或弹塑性理论等方法对其进行分析。行分析。目前常用的岩土分析软件主要有以下几种：目前常用的岩土分析软件主要有以下几种：5.2 支挡结构设计理论发展 GeoStudio是一套专业、高效而且功能强大的适是一套专业、高效而且功能强大的适用于岩土工程和岩土环境模拟计算的仿真分析软件，用于岩土工程和岩土环境模拟计算的仿真分析软件，是全球岩土工程界首选的专业岩土分析仿真软件。是全球岩土工程界首选的专业岩土分析仿真软件。其分析模块主要包括以下几种：其分析模块主要包括以下几种：1、geo

22、slope分析软件分析软件lSLOPE/W（边坡稳定性分析模块）：全球岩土工（边坡稳定性分析模块）：全球岩土工程界首选的稳定性分析软件；程界首选的稳定性分析软件；lSEEP/W（地下水渗流分析模块）：第一款全面（地下水渗流分析模块）：第一款全面处理非饱和土体渗流问题的商业化软件；处理非饱和土体渗流问题的商业化软件；5.2 支挡结构设计理论发展lSIGMA/W（岩土应力变形分析模块）：完全基于（岩土应力变形分析模块）：完全基于土（岩）体本构关系建立的专业有限元软件；土（岩）体本构关系建立的专业有限元软件；lQUAKE/W（地震响应分析（地震响应分析模块模块）：线性、非线）：线性、非线性土体的水平

23、向与竖向耦合动态响应分析软件；性土体的水平向与竖向耦合动态响应分析软件；lVADOSE/W（综合渗流蒸发区和土壤表层分析（综合渗流蒸发区和土壤表层分析模模块块）：设计理论完善和全面的环境土工设计软件；）：设计理论完善和全面的环境土工设计软件；lSeep3D（三维渗流分析（三维渗流分析模块模块）：将强大的交互式）：将强大的交互式三维设计引入饱和、非饱和地下水的建模中，可三维设计引入饱和、非饱和地下水的建模中，可以迅速分析各种各样的地下水渗流问题。以迅速分析各种各样的地下水渗流问题。5.2 支挡结构设计理论发展2、FLAC3D分析软件分析软件 FLAC（Fast Lagrangian Analys

24、is of Continua）由美国）由美国Itasca公司开发的连续介质力公司开发的连续介质力学分析软件，其名称源于采用的快速拉格朗日连学分析软件，其名称源于采用的快速拉格朗日连续介质方法。因为拉格朗日连续介质法属有限差续介质方法。因为拉格朗日连续介质法属有限差分法，所以分法，所以FLAC软件是有限差分软件而不是有限软件是有限差分软件而不是有限元软件。元软件。FLAC软件有二维和三维两个版本，分别软件有二维和三维两个版本，分别是是FLAC2D和和FLAC3D。其中。其中FLAC3D是是FLAC的的扩展程序，它不仅包括扩展程序，它不仅包括FLAC的所有功能，还可模的所有功能，还可模拟三维岩土体

25、与其他工程结构的受力和变形形态。拟三维岩土体与其他工程结构的受力和变形形态。六、两种新型支挡结构应用工六、两种新型支挡结构应用工点分析点分析l长江边滑坡地带深基坑支挡结构长江边滑坡地带深基坑支挡结构l新型板椅式支挡结构新型板椅式支挡结构6.1 长江边滑坡地带深基坑支挡结构长江边滑坡地带深基坑支挡结构1.工程概况 重庆市万州区和平广场滑坡堆积体位于万州区主城区内，地处长江左岸与其一级支流苎溪河交汇处，为长江三峡工程库区重点勘察防治的“四大滑坡”之一，属三峡库区列入规划须治理的地质灾害体。三峡水库蓄水后，其稳定性直接影响着面积约60万m2的万州老城区的安全。鉴于此情况，有必要对深基坑施工技术进行立

26、项研究。1.工程概况施工区西方靠近万州和平广场滑坡后缘，东方毗邻长江河道，地势由西至东逐渐减小。施工需对广场部分分级开挖，而西方滑坡区上已有成型建筑结构。2.施工过程介绍 2010年7月1日进场施工，前期施工购物中心、酒店部分支护桩，并对1、2#商铺区域内土方进行开挖、平整，出土约10万方。2010年8月4日进行购物中心中心岛开挖。2010年8月12日发现西侧居民区发生位移。2010年9月5日全面停止施工。居民区内房屋变形主要为不均匀沉降所致，其原因一是土层厚度变化大，块碎石分布不均；二是地下水位下降。2010年12月2日复工，进行了1、2#商铺人工挖孔桩、分流道土方、锚杆、锚索及工程桩施工。

27、2011年1月由于工期要求，在锚杆、锚索等未达到设计强度就必须进行下部土方及下排锚杆的施工。在2011年1月14日西侧居民区再次发生位移，对此于采用沙包反压技术，并于18日完成，反压后居民区变形基本稳定。2011年1月20日在滑坡变形区前缘增加了两排抗滑桩和抗滑键。2011年3月4日针对施工组织与设计进行讨论，在原来的基础上增加每段15根锚索，滑坡体与邻近建筑处于稳定状态。3.变形体处房屋不均匀沉降 20102010年年8 8月月初初，万万州州区区望望江江路路一一带带部部分分民民房房出出现现拉拉裂裂变变形形，在在后后来来几几天天的的降降雨雨过过程程中中出出现现变变形形加加剧剧的的趋趋势势，变变

28、形形区区主主要要集集中中在在原原“和和平平广广场场滑滑坡坡”2 23 3剖剖面面之之间间的的后后缘缘部部分分。变变形形体体纵纵向向长长度度约约160m160m，前前缘缘宽宽约约180m180m，后后缘缘宽宽约约50m50m，平平面面面面积积为为16000m16000m2 2，变变形形体体的的体体积积25104m25104m3 3，主主滑滑方方向向为为4343。该该变变形坡体一旦失稳滑移，将造成巨大损失。形坡体一旦失稳滑移，将造成巨大损失。4.工程处治措施 为避免整个施工场地周边民房建筑再次出现较大的异常情况，同时确保整个为避免整个施工场地周边民房建筑再次出现较大的异常情况，同时确保整个基坑施工

29、的安全性和稳定性，有针对性的设计出变形体治理措施方案为在拟施基坑施工的安全性和稳定性，有针对性的设计出变形体治理措施方案为在拟施工基坑及周边民房的中间增加双排抗滑桩施工。工基坑及周边民房的中间增加双排抗滑桩施工。uu一次治理：一次治理：一次治理：一次治理：设计抗滑桩为设计抗滑桩为9090根，普遍桩长为根，普遍桩长为28-30m28-30m，嵌岩深度为，嵌岩深度为9-13m9-13m不等不等uu二次治理：二次治理：二次治理：二次治理：抗滑键工程、锚管工程和旋喷加固工程。抗滑键工程、锚管工程和旋喷加固工程。5.工程特点uu滑坡体上开挖深基坑滑坡体上开挖深基坑滑坡体上开挖深基坑滑坡体上开挖深基坑uu

30、建筑物高度密集建筑物高度密集建筑物高度密集建筑物高度密集uu濒临长江，受水位变化影响严重濒临长江，受水位变化影响严重濒临长江，受水位变化影响严重濒临长江，受水位变化影响严重 1.滑坡体土体变形规律研究滑坡体土体变形规律研究2.2.滑坡地带深基坑开挖变形控制技术研究滑坡地带深基坑开挖变形控制技术研究滑坡地带深基坑开挖变形控制技术研究滑坡地带深基坑开挖变形控制技术研究3.3.滑坡地带深基坑开挖对既有建筑物影响研究滑坡地带深基坑开挖对既有建筑物影响研究滑坡地带深基坑开挖对既有建筑物影响研究滑坡地带深基坑开挖对既有建筑物影响研究4.4.长江水位变化对深基坑工程影响长江水位变化对深基坑工程影响长江水位变

31、化对深基坑工程影响长江水位变化对深基坑工程影响 6.工程措施对比 主主要要针针对对断断面面4-4、3-3、2-2典典型型断断面面进进行行分分析析，从从不不同同的的挖挖深深（考考虑虑基基坑坑支支护护结结构构、一一次次滑滑坡坡体体治治理理、二二次次滑滑坡坡体体治治理理不不同同工工况况条条件下，模拟基坑开挖对边坡体变形的影响。（以断面件下，模拟基坑开挖对边坡体变形的影响。（以断面4-4为例）为例）2-23-34-4受基坑开挖影响，上缘土层在受基坑开挖影响，上缘土层在自身重力作用以及上部建筑物自身重力作用以及上部建筑物外荷载作用下，上缘土层产生外荷载作用下，上缘土层产生了相对施工开挖区的滑动，纵了相对

32、施工开挖区的滑动，纵向（向（U1）方向是主要的位移方）方向是主要的位移方向，主要影响范围在距离施工向，主要影响范围在距离施工开挖区开挖区50-80m范围内，位移滑范围内，位移滑动面呈弧状，最大位移处位于动面呈弧状，最大位移处位于开挖支护桩所在位置。开挖支护桩所在位置。前前4次基坑开挖对整体结构产生次基坑开挖对整体结构产生的位移滑动影响明显，后的位移滑动影响明显，后4次开次开挖时整体结构基本趋于稳定。挖时整体结构基本趋于稳定。u整体结构位移分析整体结构位移分析1、无抗滑桩加固、无抗滑桩加固u支护桩位移分析支护桩位移分析由由上上图图可可知知，在在上上缘缘土土体体滑滑动动作作用用影影响响下下，支支护

33、护桩桩产产生生位位移移，其其中中开开挖挖面面以以上上部部分位移值大于开挖面以下部分。分位移值大于开挖面以下部分。1、无抗滑桩加固、无抗滑桩加固u整体结构位移分析整体结构位移分析 受受基基坑坑开开挖挖影影响响，上上缘缘土土层层产产生生滑滑动动，纵纵向向（U1）方方向向是是主主要要的的位位移移方方向向，主主要要影影响响范范围围在在距距离离施施工工开开挖挖区区上上部部50-80m范范围围内内，位位移移滑滑动动面面呈呈弧弧状状，最最大大位位移移处处位位于于开开挖挖支支护护桩桩所所在在位位置置。由由于于抗抗滑滑桩桩作作用用的的效效应应，相相比比于于没没有有抗抗滑滑桩桩加加固固，基基坑坑开开挖挖产产生生的

34、的结结构构整整体体位位移移减减小小，滑滑动动面面发发生生变变化化，抗抗滑滑桩桩所所在在处处分分担了部分滑动效应。担了部分滑动效应。与与无无抗抗滑滑桩桩加加固固时时基基坑坑开开挖挖类类似似，前前4次次开开挖挖对对结结构构整整体体位位移移变变化化影影响响明明显显，待待土土体体稳稳定定后后，开开挖挖所产生的影响趋于平稳。所产生的影响趋于平稳。2、有抗滑桩加固、有抗滑桩加固u支护桩位移分析支护桩位移分析在上缘土体滑动作用影响下，支护桩整体向滑动方向有位移，其中开挖面以上部在上缘土体滑动作用影响下，支护桩整体向滑动方向有位移，其中开挖面以上部分位移值大于开挖面以下部分。由于抗滑桩存在，相比于无抗滑桩加固

35、的时候，分位移值大于开挖面以下部分。由于抗滑桩存在，相比于无抗滑桩加固的时候，沿滑动方向位移值减小。沿滑动方向位移值减小。2、有抗滑桩加固、有抗滑桩加固受受基基坑坑开开挖挖影影响响，上上缘缘土土层层产产生生了了相相对对施施工工开开挖挖区区的的滑滑动动，纵纵向向（U1）方方向向是是主主要要的的位位移移方方向向，主主要要影影响响范范围围在在距距离离施施工工开开挖挖区区上上部部50-80m范范围围内内，位位移移滑滑动动面面呈呈弧弧状状，最最大大位位移移处处位位于于开开挖挖支支护护桩桩所所在在位位置置。比比较较前前两两种种工工况况，在在打打入入埋埋入入式式抗抗滑滑键键以以后后，位位移移滑滑动动面面会会

36、因因为为抗抗滑滑键键的的位位置置而而发发生生改改变变，滑滑弧弧走走向向产产生生变变化化，另另外外整整体体结结构构的的位位移移值值相相较较前前两两种种工工况况减减小小，可可见见埋埋入入式式抗抗滑滑键键能能有有效效抵抵抗抗整整体体结结构构受受深深基基坑坑开开挖挖产生的滑动影响产生的滑动影响。u整体结构内位移分析整体结构内位移分析3、埋入式抗滑键加固、埋入式抗滑键加固打打入入了了抗抗滑滑键键以以后后，抗抗滑滑桩桩的的内内力力效效应应值值相相比比于于前前两两种种工工况况减减小小，从从上上面面对对比比的的云云图图可可以以发发现现，1号号桩桩应应力力最最大大处处位位于于桩桩顶顶部部位位，2号号桩桩应应力力

37、最最大大处处位位于于于于基岩接触的部位。基岩接触的部位。1、2号号抗抗滑滑桩桩沿沿滑滑动动方方向向位位移移相相近近，1号号桩桩稍稍大大，主主要要产产生生位位移移的的部部位位位位于于基基岩上土层范围内。岩上土层范围内。3、埋入式抗滑键加固、埋入式抗滑键加固可以比较得出，经过抗滑桩和抗滑键可以比较得出，经过抗滑桩和抗滑键的加固，能减小基坑开挖对整体结构的加固，能减小基坑开挖对整体结构土层以及支护桩产生的内力变化效应，土层以及支护桩产生的内力变化效应，相应的，在抗滑桩及抗滑键与基岩的相应的，在抗滑桩及抗滑键与基岩的接触部分有应力集中现象。在抗滑桩接触部分有应力集中现象。在抗滑桩前方进行一次埋入式抗滑

38、键加固，也前方进行一次埋入式抗滑键加固，也能减少抗滑桩产生的内力及位移变化能减少抗滑桩产生的内力及位移变化效应。效应。进行了抗滑桩及抗滑键加固能有效的减弱基坑开挖对上部整体结构的进行了抗滑桩及抗滑键加固能有效的减弱基坑开挖对上部整体结构的影响。在主要产生滑动比较明显的区域打入抗滑桩及抗滑键，可以改影响。在主要产生滑动比较明显的区域打入抗滑桩及抗滑键，可以改变滑动面，提前抵御了上部结构沿滑坡方向的滑动，从而减小了临近变滑动面，提前抵御了上部结构沿滑坡方向的滑动，从而减小了临近开挖区的滑动累积。开挖区的滑动累积。4、不同工程措施处理结果对比、不同工程措施处理结果对比6.2 新型板椅式支挡结构新型板

39、椅式支挡结构6.2 新型板椅式支挡结构 1）板椅式新型支挡结构提出的背景）板椅式新型支挡结构提出的背景 叙大线龙山车站地形条件复杂，地表覆盖土层较叙大线龙山车站地形条件复杂，地表覆盖土层较厚，局部达厚，局部达20m；上部填土较厚，对挡墙高度要；上部填土较厚，对挡墙高度要求较大，传统桩基托梁衡重式挡土墙不能满足支求较大，传统桩基托梁衡重式挡土墙不能满足支挡结构的设计要求。挡结构的设计要求。以龙山车站以龙山车站DK64+331DK64+580左侧工点为依左侧工点为依托，提出适用于深厚表层斜坡路基的板椅式新型托，提出适用于深厚表层斜坡路基的板椅式新型支挡结构，根据其挡墙高度大，覆盖土层厚的特支挡结构

40、，根据其挡墙高度大，覆盖土层厚的特殊性展开相关研究。殊性展开相关研究。2）定义及特点）定义及特点l板椅式支挡结构由钢筋混凝土桩基、横梁、承载板椅式支挡结构由钢筋混凝土桩基、横梁、承载板与挡土板以及路基填土组成，主要起支挡作用板与挡土板以及路基填土组成，主要起支挡作用的一种新型桩板墙结构，其综合了桩板墙支挡结的一种新型桩板墙结构，其综合了桩板墙支挡结构与双排抗滑桩的技术特点。构与双排抗滑桩的技术特点。l在板椅式支挡结构中，上部竖向荷载通过承载板在板椅式支挡结构中，上部竖向荷载通过承载板与横梁传递到桩体，再由桩基扩散到土体和基岩；与横梁传递到桩体，再由桩基扩散到土体和基岩；填土水平推力与滑坡推力通

41、过桩基直接传递到地填土水平推力与滑坡推力通过桩基直接传递到地基中，靠山侧与临空侧桩基通过横梁连接共同抵基中，靠山侧与临空侧桩基通过横梁连接共同抵抗推力作用抗推力作用。如下图所示。如下图所示。6.2 新型板椅式支挡结构 2）定义及特点）定义及特点 板椅式支挡结构断面图板椅式支挡结构断面图 6.2 新型板椅式支挡结构 3）分析方法）分析方法l理论分析方法理论分析方法l数值分析方法数值分析方法6.2 新型板椅式支挡结构 板椅式支挡结构处在斜坡上，其可简化成桩板墙板椅式支挡结构处在斜坡上，其可简化成桩板墙和门式抗滑桩两部分组成，因此可先对桩板墙进和门式抗滑桩两部分组成，因此可先对桩板墙进行分析，然后将

42、桩板墙桩底的弯矩、剪力及轴力行分析，然后将桩板墙桩底的弯矩、剪力及轴力施加在门式抗滑桩上，再对门式抗滑桩进行受力施加在门式抗滑桩上，再对门式抗滑桩进行受力分析。如下图所示。分析。如下图所示。l理论分析理论分析6.2 新型板椅式支挡结构6.1 新型板椅式支挡结构分析 板椅式支挡结构分析简化板椅式支挡结构分析简化l理论分析理论分析6.2 新型板椅式支挡结构1、桩板墙分析可按照桩板墙分析理论分析、桩板墙分析可按照桩板墙分析理论分析2、双排抗滑桩可按照双排桩理论进行分析、双排抗滑桩可按照双排桩理论进行分析 双排抗滑桩力学分析双排抗滑桩力学分析l理论分析理论分析6.2 新型板椅式支挡结构1、分析模型、分

43、析模型三维数值分析模型三维数值分析模型 6.2 新型板椅式支挡结构l数值分析数值分析6.2 新型板椅式支挡结构2、结构内力分析结果、结构内力分析结果长桩内力分析结果长桩内力分析结果 1.新型板椅式支挡结构分析短桩内力分析结果短桩内力分析结果 6.2 新型板椅式支挡结构2、结构内力分析结果、结构内力分析结果1.新型板椅式支挡结构分析横梁内力分析结果横梁内力分析结果 6.2 新型板椅式支挡结构2、结构内力分析结果、结构内力分析结果1.新型板椅式支挡结构分析（1）从长桩内力分布上看：长桩弯矩在与横梁交接处出现一反弯点，主）从长桩内力分布上看：长桩弯矩在与横梁交接处出现一反弯点，主要是横梁的设置能大大

44、减小长桩的悬臂长度，从而使得长桩弯矩大大要是横梁的设置能大大减小长桩的悬臂长度，从而使得长桩弯矩大大减小。此外，横梁上部设置的承载板能增大长桩的轴力，使得长桩全减小。此外，横梁上部设置的承载板能增大长桩的轴力，使得长桩全长处于一受压状态，受力合理。长处于一受压状态，受力合理。（2）从短桩内力分布上看：短桩的最大正负弯矩处在短桩桩顶及短桩与）从短桩内力分布上看：短桩的最大正负弯矩处在短桩桩顶及短桩与基岩交接面附近，说明短桩在减小长桩弯矩上得到了充分的发挥，优基岩交接面附近，说明短桩在减小长桩弯矩上得到了充分的发挥，优于单排桩受力状态。于单排桩受力状态。（3）从横梁弯矩分布上看：横梁正负最大弯矩处

45、在横梁的两头，横梁的）从横梁弯矩分布上看：横梁正负最大弯矩处在横梁的两头，横梁的作用发挥较好，但受力比较复杂，是整个结构中较为薄弱的构件。作用发挥较好，但受力比较复杂，是整个结构中较为薄弱的构件。6.2 新型板椅式支挡结构2、结构内力分析结果、结构内力分析结果1.新型板椅式支挡结构分析6.2 新型板椅式支挡结构结构变形特性结构变形特性 从结构水平位移可以看出，结从结构水平位移可以看出，结构桩顶位移最大值为构桩顶位移最大值为3.23cm，长短桩与覆土交界面处位移大长短桩与覆土交界面处位移大约为约为2.46cm。从变形状况上看，。从变形状况上看，短桩通过横梁的作用比较有效短桩通过横梁的作用比较有效的限制了长桩的变形，其作用的限制了长桩的变形，其作用发挥较大，说明该结构比单独发挥较大，说明该结构比单独的桩板墙发挥的效果更加明显。的桩板墙发挥的效果更加明显。3、结构内力分析结果、结构内力分析结果