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1、土压力理论和土坡稳定分析 哈尔滨工程大学建筑工程学院王滨生 1 滑坡的原因 根本原因在于土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度 稳定平衡遭到破坏 剪应力达到抗剪强度的起因有三剪应力增加土体本身抗剪强度减小静水力的作用 土坡稳定分析 边坡变形示意图 事故实例 1 宝成铁路K190第三次滑坡后全貌 事故实例 2 南昆铁路八渡滑坡 事故实例 3 二郎山隧道东口坍塌使路面悬空 事故实例 4 二郎山隧道西引道滑坡张裂缝 云南元磨高速公路K259三箐公隧道进口滑坡 事故实例 5 开挖和填筑引起滑坡 事故实例 6 深圳 汕头高速公路K101滑坡推倒桩板墙 事故实例 7 山西长治 晋城高速公路K31砂泥岩
2、顺层滑坡 体积达25万m3 事故实例 8 北京 珠海高速公路粤北段K108高边坡滑坡 治理费用2000余万元 事故实例 9 黄土滑坡 事故实例 10 砂泥岩切层滑坡 事故实例 11 事故实例 12 香港宝城大厦因滑坡倒塌 事故实例 13 2001年5月1日20点30分 重庆武隆县基岩滑坡 世界重大滑坡灾害 我国二十多年来滑坡灾害 作用于滑坡的因素 形态 排水 支挡 加固 滑动区搬出物质抗滑区增加物质减缓斜坡坡度 地表排水渗水材料坑道排水种植植物 挡土墙桩 墩支撑扶壁固定网 锚栓土钉锚杆注浆种植植物 国际岩土学会滑坡治理措施 抗滑挡墙 工程实例 1 抗滑桩排 工程实例 2 预应力锚索框架 工程实
3、例 3 锚索抗滑桩和锚索地梁 工程实例 4 坡脚锚索抗滑桩 中部锚索框架 工程实例 5 坡脚锚索抗滑桩 以上锚索地梁 工程实例 6 同上 工程实例 7 坡脚桩板墙 工程实例 8 路下锚索抗滑桩 路上锚索框架 工程实例 9 锚索框架 工程实例 10 锚索框架与锚索桩结合 工程实例 11 锚杆框架 工程实例 12 六棱砖植草防护 工程实例 13 边坡排水沟 工程实例 14 工程实例 15 泄水盲洞 平孔排水孔钻进 工程实例 16 坡脚平孔排水 工程实例 17 边坡上土单元自重为 下滑力 抗滑力 安全系数 当时 干砂天然休止角 内摩擦角所以当坡角小于土的内摩擦角时边坡稳定 无粘性土坡的稳定分析 1
4、z 瑞典圆弧法基本假定均质粘性土坡滑动时其滑动面常近似为圆弧形态 假定滑动面以上的土体为刚性体 即设计中不考虑滑动土体内部的相互作用力 假定土坡稳定属于平面应变问题 粘性土坡的稳定分析 1 费伦纽斯条分法 瑞典条分法或Fellenius法 1 假设圆弧滑动面 确定圆心和半径 2 把滑动土体分成若干条 条分法 3 建立土条的静力平衡方程求解 取单位厚度计算 粘性土坡的稳定分析 2 粘性土坡的稳定分析 3 假设各土条间的合力Si Si 1平行于滑动面 并且相等 Si Si 1 土条的静力平衡方程 垂直于滑动面破滑动面上的土的抗剪强度 考虑力距平衡对假设圆心O取矩滑动力矩 抗滑力矩 粘性土坡的稳定分
5、析 4 粘性土坡的稳定分析 5 简单土坡最危险滑动面简单土坡 指土坡坡面单一 土质均匀的土坡 根据土坡坡度或坡角q 由表5 2查得相应的a b角数值 根据a角由坡角脚A点作AE线 使 EAB a 根据b角 由坡顶B点作BE线 使与水平线夹角为 b AE与BE交点E 为j 0时土坡最危险滑动面的圆心 由坡脚A点竖直向下取H值 然后向土坡方向水平线上取4 5H处为D点 作DE直线向外延长线附近 为j 0时土坡最危险滑动面的圆心位置 在DE延长线上选3 5点作为圆心 计算各自的土坡稳定安全系数 按一定的比例尺 将K的数值画在圆心O与DE正交的线上 并连成曲线 取曲线下凹处的最低点 作直线与DE正交
6、同理 另一方向 即为所求最危险滑动面的圆心位置 例题 一均质粘性土坡 高5m 坡度为1 2 土的内摩擦角15 粘聚力10kPa 重度18kN m3 试用条分法计算土坡的稳定安全系数 例题 例题 解 1 按比例结出土坡剖面图 假定滑弧圆心及相应的滑弧位置 因为是均质土坡 其坡度为1 2 由教材表5 2 查得b1 25 b2 35 作EO的延长线 在该延长线上取任一点O1作为第一次试算的滑弧中心 通过坡脚作相应的滑弧AC 其半径为R 10 4m 2 将滑动土体ABC分成若干土条 并对土条进行编号 为了计算方便 土条宽度可取滑弧半径的1 10 即b 0 1R 1 04m 土条编号如例图所示 3 量出
7、各土条中心高度hi 并列表计算sinai cosai等值 见下表 4 量出滑弧中心角q 80 计算滑弧长度 5 计算稳定安全系数K 将以上计算结果代入式 得到第一次试算的稳定安全系数 为 例题 6 假定几个可能的滑动面 重复 1 5 分别计算相应的K值 其中Kmin所对应的滑动面则为最危险滑动面 当Kmin 1时 土坡是稳定的 根据工程性质 一般可取1 1 1 5 由上述算例可知 土坡稳定计算工作量大 初学者计算一个滑动圆弧需2小时左右 大型水库土坝稳定计算 上 下游坝坡每一种水位需计算50 80个滑动圆弧 画出安全系数的等高线 才能找出最小的安全系数Kmin 可见这种试算法工作量很大 可采用
8、计算机求解 例题 基坑支护技术挡土结构 1 重力坝式 用深层搅拌旋喷工艺 作挡土隔水 深度可达9 8m2 各种板桩 木板桩 钢筋砼板桩 钢板桩 挡土 有一定的隔水作用3 钢筋砼地下连续墙 有现场成槽浇注与成槽插入预制墙 挡土和隔水4 就地灌注排桩 接搓不密贴 只起挡土作用5 劲性水泥土桩 SMW工法 水泥排桩中插入型钢 以型钢受力 水泥土作为隔水帷幕6 其他挡土结构 喷锚护坡 钢桩插板支撑结构 1 钢支撑 用传统型钢支撑方法2 钢筋砼支撑 适应不规则基坑体形 使挖土有较大空间3 双向双股复加预应力钢管支撑 双股井字形接头解决传统钢支撑空间小的缺点4 土锚杆 土钉 拉锚 挡土结构处侧向向基坑外土体深部打入锚杆 可施加预应力 基坑支护技术了解 上海新世纪商厦8m深基坑采用水泥土搅拌桩支护技术 基坑支护技术了解 水泥土搅拌桩支护技术 基坑支护技术了解 南京火车站综合楼悬臂式排桩支护 基坑支护技术了解 钢筋砼内撑支护技术 基坑支护技术了解 南京的振兴大厦钢管内撑支护技术 基坑支护技术了解 上海淮海中路处的香港广场地下连续墙支护技术 基坑支护技术了解 上海淮海中路处的香港广场地下连续墙加钢内撑 基坑支护技术了解 浦东开发区世界广场地下连续墙加钢内撑 基坑支护技术了解 1994 9 上海黄浦区某大厦基坑支护支撑破坏 地下连续墙倒塌 基坑支护技术了解 角撑局部屈压 基坑支护技术了解
