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1、,边坡工程,Slope Engineering,边坡防护与加固,特别感谢本教材及PPT中引用文献及图片的作者！,本章主要介绍边坡工程防护与加固措施，详细介绍防治原则、坡面防护、边坡支挡、边坡锚固、抗滑桩及边坡疏排水等内容。,了解边坡防治原则及防治措施，重点掌握主被动网、挡土墙、边坡锚固等措施的结造类型及作用机理，并熟练掌握挡土墙及边坡锚固的设计计算。,9.1,9.2,9.3,边坡灾害防治原则及措施,防治原则,目 录,CONTENTS,防治措施,边坡坡面防护,坡面防护原则,坡面防护类型,落石防护主被动网,柔性防护系统基本概念,主动防护系统,被动防护系统,坡面防护设计,9.4,边坡支挡,岩土压力,
2、挡土墙类型及构造,挡土墙设计计算,9.5,9.7,边坡锚固,锚杆类型,目 录,CONTENTS,锚杆结构,边坡疏排水,地表排水,地下排水,边坡疏排水实例,锚杆作用机理,锚杆要素分析,锚固设计计算,9.6,抗滑桩,抗滑桩类型,抗滑桩破坏形式,抗滑桩设计,抗滑桩内力计算,锚拉桩,9.1,边坡灾害防治原则及措施,9.1.1 防治原则,9.1.2 防治措施,1 防治方案确定原则边坡防治的实质是边坡变形破坏的防治，防治原则应以防为主、及时治理，并应根据工程措施的技术可行性和必要性、经济合理性、工程重要性及社会效应等诸多方面制定具体的处治方案。,2 处治措施确定原则 1) 处治措施的选择必须建立在工程地质
3、勘察和边坡破坏机制分析的基础之上。 2) 处治措施应针对引起滑坡的主导因素进行制定，原则上应一次根治，不留后患。 3) 对工程建设中随时可能产生危害的边坡，应先采用立即生效的工程措施，然后再实施其它工程。 4) 对性质复杂、规模巨大、短期内不易查清或工程建设进度不允许完全查清后再处治的滑坡或变形体，应在保证工程建设安全的前提下，作出全面的处治规划，采用分期治理的方法，使后期工程既可获得必须的资料，又能争取到一定的建设时间，保证整个工程的安全和效益。 5) 一般情况下，对边坡处治(特别是滑坡和变形体的处治)的时间应以旱季为宜，施工方法和程序应以避免造成坡体产生新的变形破坏为原则。,深入调查研究,
4、降低下滑力 提高抗滑力,详细勘察现场，收集整理和分析历史资料；访问有关人员，研究现场的监测结果，以圈定变形区的范围及分析变形的发展进程，识别潜在滑体的破坏模式；进行补充勘察。,保证边坡不受地表水的冲刷或海、湖、水库等波浪产生的冲蚀，如修筑导流堤(顺坝或丁坝)、水下防波堤(破浪堤)等；保证边坡有较高的安全系数，如锚固、抗滑桩等工程。,边坡防治的技术措施主要是从提高抗滑力和降低下滑力从而提高安全系数入手的。,消除不利因素,提供锚固力,提高c、,防排水措施,总结,佣金 收取,加固坡趾,降低下滑力 提高抗滑力,向潜在滑体提供锚固力，提高抗滑力、降低下滑力。,减小对岩土体的损伤以免 、 值降低，例如制定
5、合理的爆破方案等，也可设法提高岩土体 c、值，例如采用注浆法加固岩土体等。,采取防排水措施使边坡岩土体中的潜水位尽可能降低，既提高坡体的抗滑力又降低下滑力，是稳定边坡最为有效和经济的方法。,坡趾是边坡的重点薄弱环节之一，必要时可用“压脚法”加固，此法适用于小规模的土质边坡。,边坡处治措施的选择不仅要遵循防治原则还要结合变形破坏的方式、类型等工程实际条件。,在坡顶进行挖方以降低坡高称为减载，挖缓坡面减小坡角称为削坡。,风化剥蚀,坡面防护：砌石、喷射混凝土、植被防护等,边坡处治措施的选择不仅要遵循防治原则还要结合变形破坏的方式、类型等工程实际条件。,防治措施,水流侵蚀,冲刷防护：植物、抛石、浆砌片
6、石、石笼等,落石崩塌,支撑、防护网、锚固等,坡体变形,锚固、抗滑桩、排水等,滑坡,锚固、挡墙、抗滑桩、排水、减载压重等,9.2,边坡坡面防护,9.2.1 坡面防护原则,9.2.2 坡面防护类型,9.2.3 坡面防护设计,因地制宜,就地取材,经济适用,兼顾景观,边坡坡面防护的种类和方法多种多样，但不论采用哪种方法，防护工程都应遵循以下原则：因地制宜，结合边坡的地形地貌、水文地质条件，根据实际情况确定适宜的防护措施；就地取材，在选用防护材料时，尽量利用当地材料，就地采集；经济适用，在力求节省工程费用和其它开支的同时要达到经济耐久以及养护工作量最小的要求；兼顾景观，坡面防护的意义不仅局限于保护边坡，
7、还应当与环境相衬，合理美观。,9.3,落石防护-主被动网,9.3.1 柔性防护系统基本概念,9.3.2 主动防护系统,9.3.3 被动防护系统,柔性防护系统的主要术语,主动防护系统,采用系统化排列布置的锚杆或其与支撑绳相配合的固定方式，将柔性网覆盖在具有潜在地质灾害的边坡上，从而实现边坡上潜在不稳定体加固的一种柔性防护系统。简称主动系统，亦称主动加固系统。,被动防护系统,由柔性网、钢柱、连接构件构成的用于拦挡落石的栅栏式承载结构。简称被动系统，亦称拦石网。,维护系统,采用上沿或边沿锚杆和支撑绳固定方式，将柔性网悬挂在具有潜在落石的边坡上，从而实现限制落石运动范围的一种柔性防护系统。,落石防护系
8、统,以改变落石运动路径和速度，或在落石运动路径上的特定位置对落石进行拦截为目的的各类柔性防护系统的统称。,柔性网,柔性防护系统的面状承力构件和主要特征构件，通常首先承受来自岩土体等防护对象的荷载。一般用钢丝、钢绞线或钢丝绳编织而成，按其承载能力和使用方式，分为承载柔性网和非承载柔性网两类。,柔性防护系统的主要术语,柔性锚杆,包括钢丝绳锚杆和复合柔性锚杆，其外露段均由钢丝绳弯折而成，弯折环套内通常嵌有衬套结构(比如索具套环)。在拦挡系统中与拉锚绳、支撑绳等相连时，也称为拉锚锚杆。,消能件,拦挡系统中与钢丝绳类连接构件相连，用以在特定荷载条件下通过变形吸能主体的位移释放和能量的吸收与消散来控制荷载
9、的变化。,减压环,变形吸能主体为环形钢管的一类消能件。环管两端叠置区由压制箍环固定，工作时钢丝绳穿过环管，通过钢丝绳所受拉力驱使环管环径减小来向外释放位移并发生横截面塑性变形，从而实现其过载保护功能。,U形消能件,变形主体为U形钢带或钢筋的一类消能件。通过钢丝绳所受拉力驱使U形件的自由段经销轴发生塑性弯曲变形、移动和重新展直来向外释放位移，从而实现其过载保护功能。,防护能级,标准试验条件下拦石网或拦挡系统能成功拦挡或消散的落石最大动能标准值。现有标准化定型拦石网的标称防护能级主要有1008000kJ，一般通过认证试验或定型试验确定。,1 形式与类型主动防护系统可实现坡面孤危石及浅表层岩土体的加
10、固，避免落石或局部崩塌的发生，抑制浅表层岩土体的变形移动或运动，阻止或缓解各种自然营力对坡面的侵蚀作用。根据锚杆和柔性网网片的布置方式，可分为矩阵式锚固的网片单元式布置系统和梅花形锚固的网片连续布置系统。,2 基本构成钢柱：钢柱是被动系统的支撑结构，其主要作用是保证系统及其柔性网的直立，并展开和支承支撑绳、拉锚绳等连接构件。连接构件：连接构件包括拉锚绳、拉锚锚杆和支撑绳这三类具有特定结构性能的构件，及其它起连接作用的构件，如缓冲绳、缓冲卡环等专用连接件和绳夹、卸扣、螺栓等辅助连接件。柔性网：柔性网是被动防护系统的核心构成部分，是整个系统中唯一的面状拦挡结构，其主要功能是实现对落石的直接拦截。消
11、能件：消能件的功能是其受到落石冲击的荷载较高时，通过自身变形或位移的方式来吸收或消散能量，同时限制整个系统中的荷载峰值,9.4,边坡支挡,9.4.1 岩土压力,9.4.2 挡土墙类型及构造,9.4.3 挡土墙设计计算,静止土压力,若刚性的挡土墙保持原来的位置静止不动，则作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力，按下式计算：,土压力示意图,主动土压力,被动土压力,静止土压力系数宜由试验确定，当无试验条件时，可按下式估算： 正常固结土： 超固结土：,若挡土墙在墙后填土压力作用下，背离填土方向移动，此时作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐减小，当墙后土体达到极限平衡状态，并出现连续滑动面而使土体下滑时，
12、土压力减到最小值，称为主动土压力，按下式计算：,若挡土墙在外力作用下，向填土方向移动，这时作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐增大，直到土体达极限平衡状态并出现连续滑动面，墙后土体将向上挤出隆起，此时土压力增至最大值，称为被动土压力，按下式计算：,朗肯土压力理论： 主动土压力系数： 库伦土压力理论： 主动土压力系数：,朗肯土压力理论： 被动土压力系数： 库伦土压力理论： 被动土压力系数：,1 静止岩体压力计算公式：,压力系数：,2 主动岩体压力计算公式：,压力系数：,结构面外倾：,结构面缓倾：,3 侧向岩体压力和破裂角计算应符合下列规定： 1) 当岩质边坡无外倾结构面时，以岩体等效内摩擦角按侧
13、向土压力方法计算侧向岩体压力，破裂角按式 (45+/2)确定，I类岩质边坡取75左右。 2) 当有外倾硬性结构面时，将计算岩体压力和以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算的结果对比，取较大值；除I类边坡岩体外，破裂角取外倾结构面倾角和 两者中的较小值。 3) 当边坡沿外倾软弱结构面破坏时，破裂角取该外倾结构面的视倾角和(45+/2)两者中的较小值。,挡土墙类型的划分方法较多，通常以挡土墙的结构形式分类为主，主要有：重力式挡土墙(包括衡重式挡土墙)、薄壁式挡土墙(包括悬臂式和扶壁式挡土墙)、加筋式挡土墙、锚杆式和锚定板式挡土墙、竖向预应力锚杆式挡土墙、土钉式及桩板式挡土墙等。,挡土墙高度在6m以
14、下时一般选用悬臂式挡土墙，大于6m时选用扶壁式挡土墙。,悬臂式挡土墙由立壁(墙面板)和墙底板(包括墙趾板和墙踵板)组成，呈倒“T”字型，具有三个悬臂，即立壁、墙趾板和墙踵板。,扶壁式挡土墙由墙面板(立壁)、墙趾板、墙踵板及扶肋(扶壁)组成，实际上它是在悬臂式挡土墙的基础上，沿墙方向每隔一定距离加设扶肋而成。,加筋土挡土墙分为有面板加筋土挡土墙和无面板加筋土挡土墙。有面板加筋土挡土墙在工程中应用较为广泛，即在土中加入拉筋，利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件，提高土体的工程特性，从而达到稳定土体的目的。无面板加筋土挡土墙通过反包式土工格栅的加筋锚固作用，约束土体的侧向变形，保证土体的稳
15、定。,1 抗滑移稳定性验算：,3 地基承载力及墙身强度验算：必要时应参照基础工程设计和混凝土设计原理进行地基承载力验算及墙身强度验算。进行地基承载力验算时，应先求出作用在基底的总竖向力，并通过力矩平衡求出合力作用点，进而求得基底合力偏心距，再根据不同偏心情况下的基底应力计算公式分别求得最大值和平均值，验算二者分别满足地基承载力验算公式即可。验算墙身强度时，则应取12个控制截面，分别进行其在自重及岩土压力同时作用下的正截面偏心压缩承载力验算、弯曲承载力验算及斜截面抗剪承载力验算，具体计算方法可参照相关规范。,（抗滑安全系数一般不小于1.3，地震工况时不小于1.1）,2 抗倾覆稳定性验算：,（抗倾
16、覆安全系数一般不小于1.4，地震工况时不小于1.3）,1 抗滑移稳定性验算：,3 设计原则：计算挡土墙整体稳定性和立板内力时，可不考虑挡土墙墙前底板以上土体的影响；在计算墙趾板内力时，应计算底板以上填土的自重。计算挡土墙实际墙背和墙踵板的土压力时，可不计填料与板间的摩擦力。悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙的侧向主动土压力宜按第二破裂面法进行计算。当不能形成第二破裂面时，可用墙踵下缘与墙顶内缘的连线或通过墙踵的竖向面作为假想墙背计算，取其中较不利状态的侧向压力作为设计控制值。悬臂式挡墙的立板、墙趾板和墙踵板等结构构件可取单位宽度按悬挑构件进行计算。对扶壁式挡土墙，根据其受力特点可按下列简化模型进行内力计算： 立板和墙踵板可根据边界约束条件按三边固定、一边自由的板或以扶壁为支点的连续板进行计算； 墙趾底板可简化为固定在立板上的悬臂板进行计算； 扶壁可简化为T形悬臂梁进行计算，其中立板为梁的翼缘，扶壁为梁的腹板。,
