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1、第五章 土压力与边坡稳定 5.1 概述 5.2 朗肯土压力理论 5.3 库仑土压力理论 5.4 库伦理论与郎肯理论的比较 5.5 挡土墙设计 5.6 边坡稳定分析 一、概述 挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物， 它是为了防止边坡的坍塌失稳，保护边坡 的稳定，人工完成的构筑物，用于公路， 铁路，水坝建设，水土保持，山体滑坡等 领域。 6.4 挡土墙设计 路堤挡土墙 新建公路 边 坡 挡 土 墙 地 下 室 侧 墙 桥 台 挡 土 墙 基 坑 支 护 挡 土 墙 驳 岸 挡 土 墙 互嵌式景观挡土墙 自嵌式景观挡土墙 绿化加筋挡土墙 锚索桩板墙处治 岩石边坡喷射植生混凝土防护 喷锚支护挂网 上海路
2、抗滑桩工程 挡土墙的设计步骤 n1.选择挡土墙类型，初步拟定墙身断面尺寸 n2.墙身材料强度验算 n3.地基稳定性验算 n4.挡土墙抗倾覆、抗滑移验算 n5.变形验算 6.4 挡土墙设计 6.4 挡土墙设计 二、挡土墙类型 n1.重力式挡土墙 块石、砖或素混凝土砌筑而成， 靠自身重力维持稳定，墙体抗 拉、抗剪强度都较低。墙身截面 尺寸大，一般用于墙高H8米 的低挡土墙。 墙顶 墙基 墙趾 墙面 墙背 E1 仰斜 E2 直立 E3 俯斜 E1E2E3 重 力 式 挡 墙 n2.悬臂式挡土墙 钢筋混凝土建造，立臂、墙趾悬臂和墙踵悬臂三块悬臂板组 成，靠墙踵悬臂上的土重维持稳定，墙体内拉应力由钢筋承
3、 担，墙身截面尺寸小，充分利用材料特性，市政工程中常用 ，适用于墙高H5米。 墙趾墙踵 立壁 钢筋 n3.扶壁式挡土墙 针对悬臂式挡土墙立臂受力后弯 矩和挠度过大缺点，增设扶壁， 扶壁间距（0.30.6）h，墙体 稳定靠扶壁间填土重维持，适用 于墙高H10米。 墙趾 墙踵 扶壁 n4.锚定板式与锚杆式挡土墙 预制钢筋混凝土面板、立柱、钢拉杆和埋在土中锚定 板组成，稳定由拉杆和锚定板来维持 墙板 锚定板 基岩 锚杆 预制钢筋混凝土面板、土工合 成材料制成拉筋承受土体中拉力 是一种新型的挡土结构。这种 结构具有结构轻、柔性大、节约 材料、工程造价低、抗震性能 好、适用于承载力较低的地基等 特点，因
4、此目前在铁路、公路建 设等方面应用很多。 拉筋 面板 n5. 加筋土挡土结构 加筋土挡土墙绿化 土工格栅加筋建成56.5m 高的加筋挡土墙 采用桩基础，打入地基一定深 度，形成板桩墙，用做挡土结 构，基坑工程中应用较广 支护桩 n6. 桩撑挡土结构 三、挡土墙验算 n1.稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定 n2.地基承载力验算 n3.墙身强度验算 n4.变形验算 zf Ea Eaz Eax G a a0 d 抗倾覆稳定条件： 挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾O点向外倾覆 O x0 xf b z n1.稳定性验算：抗倾覆稳定验算 zf Ea Eaz Eax G a a0 d 抗倾覆稳定条件： 挡土墙
5、在土压力作用下可能绕墙趾O点向外倾覆 O x0 xf b z 不满足时应采取的措施： u扩大墙断面尺寸，增加墙身重量 u墙趾伸长 u修改墙背形状 u在挡土墙垂直墙背上做卸荷台 n1.稳定性验算：抗倾覆稳定验算 抗滑稳定条件： Ea Ean Eat d G Gn Gt a a0 O 挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动 m为基底摩擦 系数，根据 土的类别查 表4-3得到 n1.稳定性验算：抗滑稳定验算 抗滑稳定条件： Ea Ean Eat d G Gn Gt a a0 O 挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动 不满足时应采取的措施： u扩大墙断面尺寸，增加墙身重量 u挡土墙底面作砂、
6、石垫层 u挡土墙底作逆坡 u在墙趾处加阻滑短桩或在墙踵后 加拖板 n1.稳定性验算：抗滑稳定验算 n2.地基承载力验算 n3.墙身强度验算 四、重力式挡土墙的体型与构造 n1.墙背倾斜形式 重力式挡土墙按墙背倾斜方向分为仰斜、直立和俯斜三 种形式，三种形式应根据使用要求、地形和施工情况综 合确定 E1 仰斜 E2 直立 E3 俯斜 E1E2E3 n2.挡土墙截面尺寸 u砌石挡土墙顶宽不小于0.5m， 混凝土墙可缩小为0.20m0.40m ，重力式挡土墙基础底宽约为墙 高的1/21/3 u为了增加挡土墙的抗滑稳定性 ，将基底做成逆坡 u当墙高较大，基底压力超过地 基承载力时，可加设墙趾台阶 逆坡
7、 墙趾台阶 u挡土墙基底埋深一般应不小于0.5m n3.墙后排水措施 挡土墙后填土由于雨 水入渗，抗剪强度降 低，土压力增大，同 时产生水压力，对挡 土墙稳定不利，因此 挡土墙应设置很好的 排水措施，增加其稳 定性 墙后填土宜选择透水性较强的填料，例如砂土、砾石、碎石 等，若采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性和抗剪 强度，墙后填土应分层夯实 n4.填土质量要求 泄水孔 粘土夯实 滤水层 泄水孔 粘土夯实 粘土夯实 截水沟 5.6 边坡稳定分析 无粘性土土坡稳定分析 粘性土土坡稳定分析 学习要求： 掌握土坡滑动失稳的机理，砂土土坡、粘土土坡 的整体稳定分析方法和了解成层土土坡稳定分析条分
8、法。 一、土坡稳定概述 天然土坡 人工土坡 由于地质作用而自 然形成的土坡 在天然土体中开挖 或填筑而成的土坡 山坡、江河 湖海岸坡 基坑、基 槽、路基、 堤坝 坡底坡脚坡角 坡顶 坡高 土坡稳定分析问题 一、土坡稳定概述 土坡失稳含义： 填方或挖方土坡由于坡角过陡、坡顶荷重过 大、振动以及地下水自坡面溢出等因素导致土坡 滑动、丧失稳定 土坡失稳原因： 1、外界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡状 态,土坡内剪应力增加 2、土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降 低，促使土坡失稳破坏。 u1.土坡坡度：土坡坡度有两种表示方法：一种以土坡坡度有两种表示方法：一种以 高度与水平尺度之比来表示，
9、一种以坡角表示，高度与水平尺度之比来表示，一种以坡角表示， 坡角越小土坡越稳定，但不经济；坡角越小土坡越稳定，但不经济； u2.土坡高度：H H越小，土坡越稳定；越小，土坡越稳定； u3.土的性质：其性质越好，土坡越稳定；其性质越好，土坡越稳定； u4.气象条件：晴朗干燥土的强度大，稳定性好；晴朗干燥土的强度大，稳定性好； u5.地下水的渗透：土坡中存在与滑动方向渗透力土坡中存在与滑动方向渗透力 ，不利；，不利； u6.强烈地震：在地震区遇强烈地震，会使土的强在地震区遇强烈地震，会使土的强 度降低，且地震力或使土体产生孔隙水压力，则度降低，且地震力或使土体产生孔隙水压力，则 对土坡稳定性不利。
10、对土坡稳定性不利。 影响土坡稳定的因素 稳定分析方法： 采用极限平衡理论，假定滑动面形状，用库 仑定律，计算稳定安全系数K 坡底坡脚坡角 坡顶 坡高 坡面 坡肩 基本假设 根据实际观测，由均质砂性土构成的土坡，破坏时滑动 面大多近似于平面，成层的非均质的砂类土构成的土坡，破 坏时的滑动面也往往近于一个平面，因此在分析砂性土的土 坡稳定时，一般均假定滑动面是平面。 二、无粘性土坡稳定分析 简单土坡是指土坡的坡度不变，顶面和底面都是水平的，是指土坡的坡度不变，顶面和底面都是水平的， 且土质均匀，无地下水。且土质均匀，无地下水。 二、无粘性土坡稳定分析 二、无粘性土坡稳定分析 T T 均质的无粘性土
11、土坡 ，在干燥或完全浸水 条件下，土粒间无粘 结力 只要位于坡面上的土单 元体能够保持稳定，则 整个坡面就是稳定的 单元体 稳定 TT 土坡整 体稳定 N W W T T N 稳定条件：TT 砂土的内 摩擦角 抗滑力与滑 动力的比值 稳定性系数，取1.11.5 自然休止角（安息角） 砂性土坡所形成的最大坡角就是砂土的内摩 擦角 根据这一原理，工程上可以通过堆砂锥体法 确定砂土内摩擦角 均质粘性土土坡在失稳破坏时，其滑动面常常是一曲面， 通常近似于圆柱面，在横断面上则呈现圆弧形。实际土坡在滑 动时形成的滑动面与坡角b、地基土强度以及土层硬层的位置等 有关，一般可形成如下三种形式： 1.坡脚圆（a
12、）；2.坡面圆（b）；3.中点圆（c） 三、粘性土土坡稳定分析 三、粘性土土坡稳定分析 1、瑞典圆弧滑动法 2、条分法 3、泰勒稳定因素法 三、粘性土土坡稳定分析 1、瑞典圆弧滑动法 N f W R O B d 假定滑动面为圆柱面 ，截面为圆弧，利用 土体极限平衡条件下 的受力情况： 滑动面上的最大抗 滑力矩与滑动力矩 之比,取1.11.5 C A Ks是任意假定某个滑动面 的抗滑安全系数，实际要 求的是与最危险滑动面相 对应的最小安全系数 假定若干 滑动面 最小安全 系数 N f W R O B d C A 2、条分法 a b c d i i O C R A B H 对于外形复杂、 0的粘性
13、 土土坡，土体分层情况时，要 确定滑动土体的重量及其重心 位置比较困难，而且抗剪强度 的分布不同，一般采用条分法 分析 各土条对滑弧 圆心的抗滑力 矩和滑动力矩 滑动土体 分为若干 垂直土条 土坡稳定 安全系数 2、条分法 a b c d i i O C R A B H 1.假定问题为平面问题 2.假定危险滑动面（即 剪切面）为圆弧面 3.假定抗剪强度全部得 到发挥 4.不考虑各分条之间的 作用力 条分法分析步骤 a b c d i i O C R A B H 1.按比例绘出土坡剖面 2.任选一圆心O，确定 滑动面，将滑动面以上 土体分成几个等宽或不 等宽土条 3.每个土条的受力分析 c d
14、b a li Xi PiXi+1 Pi+1 Ni Ti Wi 静力平衡 假设两组合力 (Pi，Xi) (Pi1，Xi1) 条分法分析步骤 4.滑动面的总滑动力矩 5.滑动面的总抗滑力矩 6.确定安全系数 a b c d i i O C R A B H c d b a li Xi PiXi+1 Pi+1 Ni Ti 条分法是一种试算法，应选取 不同圆心位置和不同半径进行 计算，求最小的安全系数 3、泰勒稳定因素法 土坡的稳定性相关因素： 抗剪强度指标c和、 重度 、土坡的尺寸 坡角 和坡高H 泰勒（Taylor,D.W， 1937）用图表表达影 响因素的相互关系 稳定因数 土坡的临界高 度或极限高度 根据不同的 绘出 与Ns的关系曲线 泰勒稳定因素法适宜解决简单土坡稳定分析的问题： 已知坡角及土的指标c、，求稳定的坡高H 已知坡高H及土的指标c、，求稳定的坡角 已知坡角、坡高H及土的指标c、，求稳定安全系数K s
