支挡结构讲义

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1、主讲：刘昌清电话：1 1a a参考资料李海光：新型支挡结构设计与 工程实例易思蓉：铁道工程2 2a a第一章第一章 前言前言n n铁路组成：线路工程（线路、路基、轨道、桥梁、隧道）车站（车站、编组站、车辆维修段）机车（牵引动力、机车车辆）3 3a a第一章第一章 前言前言n n铁路路基：路基本体（路堤、路堑）路基防护和加固建筑物路基排水设施路基基础（地基处理）4 4a an n支挡结构是用来支撑陡坡以保持土体稳定性的一种建筑物。n n支挡结构包括重力式支挡结构、轻型支挡结构和抗滑支挡结构等几种形式。n n在土木工程中，支挡结构的应用是十分广泛。第一章第一章 前言前言5 5a a第一章第一章 前

2、言前言n n土压力是作用在支挡结构上的主要力系。n n正确求解作用在墙背上的土压力正确求解作用在墙背上的土压力( (包括土压力的包括土压力的大小、方向与压力分布规律大小、方向与压力分布规律) )是支挡结构设计的是支挡结构设计的关键。关键。6 6a a第一章第一章 前言前言n n支挡结构的设计应保证支挡结构具有足够的强度和稳定性。n n即应当保证：n n在结构自重和外力作用下保证结构的外部稳定在结构自重和外力作用下保证结构的外部稳定性（整体稳定性）和内部稳定性（自身稳定性）性（整体稳定性）和内部稳定性（自身稳定性）n n如对于重力式挡土墙：不发生全墙的滑动和倾如对于重力式挡土墙：不发生全墙的滑动

3、和倾覆，并保证墙身每一截面和基底应力与偏心距覆，并保证墙身每一截面和基底应力与偏心距均不超过容许值。均不超过容许值。7 7a a第一章第一章 前言前言一、支挡结构的作用（1）当山区地面横坡过陡时，常在路基下侧边坡设置挡土墙，或在靠山侧设置路堑挡土墙以降低路堑高度，这样可以减少土石方工程数量同时避免由于破坏天然植而引起灾害；（2）在平原地区，为了节约用地，往往也在路基一侧或两设置挡土墙；8a第一章第一章 前言前言一、支挡结构的作用（3）在滨河地段或有建筑物时，修建挡土墙可以收回坡脚，以避免冲刷威协或避开建筑物；（4）当高路堤、深路堑土石方大、取弃土困难时，也可设置挡土墙以减小土石方数量；（5）挡

4、土墙还经常用来整治崩坍、滑坡等路基病害。9a第一章第一章 前言前言一、支挡结构的作用 在考虑设置支挡结构时，应与其他建筑物（如桥梁、隧道或明洞等）进行方案比较，在技术经济合理时，才考虑采用支挡结构方案。10a第一章第一章 前言前言二、支挡结构的分类（1）按结构形式分类 重力式支挡结构 轻型支挡结构11a第一章第一章 前言前言二、支挡结构的分类重力式支挡结构：这种支挡结构在土压力的作用下的稳定性主要靠结构的自重及墙顶的恒载来维持。又分为重力式挡土墙和衡重式挡土墙两种。12a重力式和衡重式挡土墙第一章第一章 前言前言13a第一章第一章 前言前言轻（新）型支挡结构：采用钢筋混凝土构件组成的轻型挡土墙

5、。钢筋混凝土悬臂式挡土墙加筋土挡土墙锚定板挡土墙锚杆（索）挡土墙对拉式挡土墙卸荷板式挡土墙14a第一章第一章 前言前言轻（新）型支挡结构轻型支挡结构的特点圬工省造价低便于拼装化施工15a第一章第一章 前言前言二、支挡结构的分类（2）根据建筑材料的不同分类石砌挡土墙混凝土挡土墙钢筋混凝土挡土墙16a第一章第一章 前言前言二、支挡结构的分类（3）根据墙背的倾斜方向分类俯斜式挡土墙仰斜式挡土墙垂直挡土墙17a第一章第一章 前言前言二、支挡结构的分类（4）根据在路基横断面上的位置路肩式挡土墙路堤式挡土墙路堑式挡土墙18a第一章第一章 前言前言二、支挡结构的分类（5）其他形式抗滑挡土墙车站内的站台墙拦石

6、等19a第一章第一章 前言前言三、重力式挡土墙的构造1 墙身构造墙身构造重力式挡土墙由墙身、基础和墙帽三部分组成20a第一章第一章 前言前言三、重力式挡土墙的构造墙胸坡度对墙高的影响21a第一章第一章 前言前言三、重力式挡土墙的构造沉降缝与伸缩缝为避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，根据地基地质条件的变异和墙高、墙身断面的变化设置沉降缝。为了防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，应设置伸缩缝，一般在设计时将沉降缝和伸收缝合并设置。22a第一章第一章 前言前言三、重力式挡土墙的构造沉降缝与伸缩缝23a第一章第一章 前言前言三、重力式挡土墙的构造2排水措施排水措施 挡土墙排水措施的作用在于疏

7、干墙后土体和防止地表水下渗后积水。排水措施包括： （1）设置地面排水沟，截引地表水； （2）夯实回填土顶面和地表松土，防止雨水和地面水下渗，必要时可加设铺砌； （3）设置一排或数排泄水孔24a第一章第一章 前言前言三、重力式挡土墙的构造泄水孔 泄水孔的尺寸一般为0.05m0.10m、0.10m0.10m、0.15m0.20m的方孔或直径为0.05m0.10m的圆孔。孔眼间距一般为2m3m，上下左右交错设置。最下一排泄水孔应高出地面；如为路堑挡土墙，应高出侧沟内的水位0.30m；浸水挡土墙则应高出常水位0.3m。25a第一章第一章 前言前言三、重力式挡土墙的构造反滤层若墙后填料的透水性不良，为了

8、防止孔道淤塞，应在最低一排泄水孔至墙顶以下0.5m高度以内，填筑不小于0.3m厚的砂砾石或无砂混凝土块板或土工织物作反滤层。26a第一章第一章 前言前言三、重力式挡土墙的构造泄水孔与反滤层27a第一章第一章 前言前言三、重力式挡土墙的构造3 3基础埋置深度基础埋置深度墙趾埋入斜坡地面的最小尺寸（m）岩 层 类 别 h L 嵌 入 示 意 图 较完整的坚硬岩层 0.25 0.250.5 一般硬质岩层 0.60 0.61.5 软质岩层 1.00 1.02.0 土 1.00 1.52.5 28a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算l经典土压力理论经典土压力理论l库伦土压

9、力理论及其在铁路挡土墙中的应用库伦土压力理论及其在铁路挡土墙中的应用l大俯斜墙背的主动土压力大俯斜墙背的主动土压力第二破裂面法第二破裂面法l折线型墙背土压力计算折线型墙背土压力计算l粘性土土压力计算粘性土土压力计算l土压力计算中存在的问题土压力计算中存在的问题29a一、经典土压力理论概论土压力，是土体作用在支挡建筑物上的侧压力的简称。支挡建筑物设计的关键是土压力的计算，包括土压力的大小、方向与压力分布规律等。土压力的计算是一个十分复杂的问题。它涉及到填料、墙身以及地基三者之间的共同作用。土压力不仅与墙身的几何尺寸、墙背的粗糙度以及填土的物理、力学性质、填土的顶面形状和顶部的外荷载有关，而且还与

10、墙及地基的刚度、墙后填土的施工方法有关。第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算30a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、经典土压力理论概论土压力的计算方法1733年：法国库伦（C.A.Coulomb）提出的库伦理论1857年：英国朗金（W.J.Rankine）提出的朗金理论。这两种理论均基于土体的极限平衡条件来确定土压力，计算较为简单，并能在一定范围内求得较为符合实际的结果。31a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、经典土压力理论概论由于经典土压力理论未涉及土体本身的应力应变关系，因而无法计算出结构

11、的变形情况，同时由于它们均以松散介质为假定前提，在应用到粘性填土上时，虽然后人进行了若干修正和补充，到目前仍未得到很满意的解答。而对于轻型结构，由于墙型的特点，其受力状态不能完全用主动极限状态或被动极限状态来描述，因而计算方法比较混乱。土压力计算方法的研究，仍然是当前迫切需要解决的问题之一。32a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、经典土压力理论（一）极限平衡理论（一）极限平衡理论土压力的大小与墙身位移的方向和大小有关，一般变化于两个极限值之间。古典的土压力理论，主要是研究三个限界土压力，即静止土压力，主动土压力，被动土压力。后两种土压力是极限状态下的土压力。

12、33a一、经典土压力理论土压力与墙身位移的关系第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算34a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、经典土压力理论1 1静止土压力静止土压力E E0 0 原状的天然土体中，土体处于静止的弹性平衡状态，这时的土压力为静止土压力。在无侧向变形的弹性平衡半无限体中，如果顶面为水平，则任一水平面和铅垂面均为主平面。如铅垂面的一侧为支挡建筑物,则这个铅垂墙面并不改变半无限体的应力状态。 35a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、经典土压力理论在任一深度h处，土的铅垂方向：水平侧压力：

13、 式中： 静止侧压力系数； 侧向膨胀系数或泊松比； 填土容重，kN/m3。 36a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、经典土压力理论静止侧压力系数由试验得到。但目前试验测定 的设备和方法都还不够完善，所得结果还不能令人满意。许多学者用一些半经验公式来近似地计算静止侧压力系数，但均有其局限性，目前在设计中一般采用雅基（Jaky）公式，即37a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、经典土压力理论2 2主动土压力主动土压力当挡土墙在侧压力作用下，向离开土体方向产生一个微小的位移（平移或转动），土体出现向下向外滑动的趋势，土体及墙背逐渐

14、增大的抗剪力抵抗这一滑动的产生，土体侧压力逐渐减小。当位移达到某一数值，土的抗剪强度完全发挥，土体中即将出现滑动面，土压力减小到最小值，土体便处于极限平衡状态，称为主动极限平衡状态，其土压力称为主动土压力 。38a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、经典土压力理论3.被动土压力被动土压力当挡土墙受外力作用挤向土体方向产生当挡土墙受外力作用挤向土体方向产生一个位移一个位移（平移或转动平移或转动），土体出现向，土体出现向上向内滑动的趋势，同样土体及墙背逐上向内滑动的趋势，同样土体及墙背逐渐增大的抗剪力阻止这一滑动的产生土渐增大的抗剪力阻止这一滑动的产生土体侧压力逐

15、渐增大体侧压力逐渐增大，当位移增大到某一，当位移增大到某一数值，土的抗剪强度完全发挥，土体中数值，土的抗剪强度完全发挥，土体中即将出现滑动面，土压力增大到最大值，即将出现滑动面，土压力增大到最大值，土体便处于被动极限平衡状态，其土压土体便处于被动极限平衡状态，其土压力称为被动土压力力称为被动土压力 。39a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算 一、经典土压力理论 由于墙身位移不同的影响，土体的应力应变状态不同，使土压力的大小和方向产生变化。主动土压力是最小极限值，而被动土压力是最大极限值，静止土压力介于两者之间，即 。 支挡结构中，可以按照上述概念，依据外力作用下

16、可能出现的位移情况来判断所产生的土压力属于那一种。40a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、经典土压力理论多数结构可用上述三种限界土压力来进行计算。如重力式挡土墙，墙身有被土体向外挤动的可能，墙背承受的是主动土压力，一般桥台亦是如此。隧道、地下洞室、涵洞等的侧墙不会产生位移的建筑物，承受的是静止土压力。拱桥桥台，挡土墙趾前部，由于系挤压土体，承受的则是被动土压力。41a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、经典土压力理论在实际工程设计中，由于以不同的方式考虑了一定的安全系数，因此，墙后土体实际上是不会达到主动极限状态的，墙背实际

17、承受的土压力并不是主动土压力，而是介于主动土压力和静止土压力之间的某一数值，但这并不影响以主动土压力作为设计挡土墙荷载的合理性，因为挡土墙稳定破坏前，墙身必定产生相当的位移，此时墙后土体的应力状态趋近于主动极限状态。42a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、一、经典土压力理论一些轻型支挡结构，如加筋土挡土墙、锚杆挡土墙、对拉挡土墙等的墙面系与其后填料之间，以及衡重式挡土墙上墙墙背与填料之间，它们的相对位移均很微小，始终不可能达到极限状态所需的位移，因此，其土压力较主动土压力大，即为介于主动土压力与静止土压力之间的某一土压力值，因而采用主动极限状态时的主动土压力

18、是不合适的。这可从大量的试验和现场实测资料中得到证明。这类土压力的计算方法是当前急需解决的问题，因为它的大小与位移有直接的关系，而经典理论是无法通过产生的位移量来计算土压力的，目前许多人都在研究这一课题。43a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、经典土压力理论除采用一些经验方法外，目前较多的是采用有限元法来计算，从所取得研究成果来看，有限元方法不失为一种好的方法。44a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、经典土压力理论根据研究途径的不同，有关极限平衡状态下的土压力理论，可以分成两类：（1）库伦理论（2）朗金理论45a第二章第二

19、章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、一、经典土压力理论（1）库伦理论：假定破裂面形状，依据极限状态下破裂棱体的静力平衡条件来确定土压力，这是研究土压力的一种简化理论，计算简便，能适用于各种复杂的边界条件，而且在一定的范围内能得出比较满意的解答，因此应用很广泛。46a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算一、一、经典土压力理论（2）朗金理论：假定土为松散介质，依据土中一点的极限平衡条件确定土压力强度和破裂面方向。朗金理论较为严谨，但它只能考虑比较简单的边界条件，在应用上受到很大限制。47a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的

20、土压力计算二、库伦土压力理论二、库伦土压力理论1库伦土压力理论的基本假定库伦土压力理论的基本假定 （1）墙后填料系粗粒土；（2）当墙产生微小位移（移动或转动）时，墙后土体中形成破裂棱体，并沿墙背和土中出现的破裂面滑动，土中的破裂面为一平面；（3）墙身及破裂棱体均视为刚体，在外力作用下无压缩或膨胀变形；（4）土压力的方向，与墙背法向成角（墙背与填土间的摩擦角），破裂面反力R与破裂面法线成角，并均偏向阻止棱体滑动的一侧。 48a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算二、二、二、二、库伦土压力理论库伦土压力理论2库伦主动土压力公式库伦主动土压力公式49a第二章第二章 支挡

21、结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算二、二、二、二、库伦土压力理论库伦土压力理论根据上述假定，将破裂棱体作为分离体，棱体上作用三个力 Ea ，G，R及作用方向如图，当棱体为刚体并处于极限平衡状态时， 三个力用静力平衡的三角形表示。从力多边形中，按正弦定律可得50a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算二、二、二、二、库伦土压力理论库伦土压力理论由于破裂角是未知的，根据假定的破裂面的位置不同，W和 都将随之改变，因此 是的函数，当=时，破裂面与墙背重合，W=0， =0；当时，R与W重合， =0；当时，如逐渐增加，由零逐渐增大，当等于某一定值时，达最大值，而

22、后又减小，直至 时为零。 的最大值即为主动土压力，欲求其最大值，可令 51a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算二、二、二、二、库伦土压力理论库伦土压力理论根据不同边界条件，可求出 不同情况下主动土压力的表达式。 52a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算二、二、二、二、库伦土压力理论库伦土压力理论作用在墙背的土压力大小除了与墙后填土有关外，还与墙背摩擦角和墙背的形状有关。墙背摩擦角是填料的物理力学性质指标，随墙背的粗糙度和排水条件不同而不同，它的大小直接影响到土压力的大小和方向。一般情况下，土压力随墙背摩擦角的增大而减小。53a第二

23、章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算二、二、二、二、库伦土压力理论库伦土压力理论按库伦公式计算土压力，墙背倾斜度较大，其它条件相同时，仰斜较俯斜小，而后仰愈大，土压力愈小；比较结果表明，在有横向坡度的地方修建挡土墙，虽然后仰增加了墙高，但还是较为经济，我国铁路重力式挡土墙标准图均是后仰，一般采用1:0.25的坡度。但须注意，如果后仰度过大，将产生按库伦公式计算的土压力与墙背实际所承受的土压力偏差较大的结果，造成墙身的不安全；另外后仰度过大，墙身重心后移，墙身重心超出墙踵，墙不能自立，形成负偏心过大，墙踵应力超过允许承载力现象。54a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力

24、计算支挡结构设计中的土压力计算三、三、三、三、库伦土压力公式在铁路挡土墙中的应用库伦土压力公式在铁路挡土墙中的应用如果挡土墙墙后边界条件较简单，墙后土体为一平面时，如图则库伦主动土压力 的表达式为：55a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算三、三、三、三、库伦土压力公式在铁路挡土墙中的应用库伦土压力公式在铁路挡土墙中的应用 当填土为水平，即i=0，墙背垂直，即=0，墙背光滑，即=0时，则库伦土压力公式为： 它与朗金公式完全相同。 56a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算三、三、三、三、库伦土压力公式在铁路挡土墙中的应用库伦土压力公式

25、在铁路挡土墙中的应用在铁路或道路工程中，挡土墙墙后填土表面有时不是平面，而是在路基面上作用有列车或汽车荷载，这时可根据库伦理论，建立各种不同情况下的库伦主动土压力公式。57a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算三、三、三、三、库伦土压力公式在铁路挡土墙中的应用库伦土压力公式在铁路挡土墙中的应用其土压力的一般表达式为：其中：式中=+58a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算三、三、三、三、库伦土压力公式在铁路挡土墙中的应用库伦土压力公式在铁路挡土墙中的应用设计中常常用到水平土压力和垂直土压力59a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算

26、支挡结构设计中的土压力计算三、三、三、三、库伦土压力公式在铁路挡土墙中的应用库伦土压力公式在铁路挡土墙中的应用土压力的作用点位置，可由墙背上的侧压力应力分布图形的形心来求得。60a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算四、四、四、四、大俯斜墙背的主动土压力大俯斜墙背的主动土压力第二破裂面法第二破裂面法在挡土墙设计中，常常遇到墙背俯斜很缓，即墙背倾角比较大的情况。如衡重式挡土墙的上墙（见下页图），边线AC称为假想墙背，该倾角一般比较大。挡墙身向外移动，土体达到主动极限平衡状态时，破裂棱体并不是沿墙背滑动，而是沿着出现在土中的相交于墙踵的两个破裂面滑动。远墙的破裂面CF

27、称为第一破裂面，而近墙的破裂面CD则称为第二破裂面。此时用库伦理论的一般公式来计算土压力是不适用的。在这种情况下，应按破裂面出现的位置，来求算土压力。在工程实际中，常把出现第二破裂面时计算土压力的方法称为第二破裂面法61a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算四、四、四、四、大俯斜墙背的主动土压力大俯斜墙背的主动土压力第二破裂面法第二破裂面法第二破裂面的形成条件与出现朗金状态的条件是一致的，即当墙背不妨碍二破裂面的形成以及二破裂面与墙背之间的破裂棱体不沿墙背下滑而与墙背一起移动时，则将出现朗金状态，即在墙背至第一破裂面之间存在一个第二破裂面。用库伦理论的方法求算第二

28、破裂面时，第二破裂面上的摩擦角等于土的内摩擦角。作用在第二破裂面上的土压力Ea1可用试算法得到。衡重式挡墙上墙62a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算四、四、四、四、大俯斜墙背的主动土压力大俯斜墙背的主动土压力第二破裂面法第二破裂面法由于破裂棱体有两组破裂面，即有近墙与远墙的两个破裂角i与i，按照库伦理论，每一近墙试算面上的Ea1 是i与i的函数，即：63a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算五、五、五、五、折线型墙背土压力计算折线型墙背土压力计算为了适应山区的地形特点和工程需要，常采用凸形墙背的挡土墙或具有衡重台的衡重式挡土墙。这

29、类挡土墙的墙背不是一个平面，而是折面，称为折线型墙背。对于这类墙背，常以墙背转折点或衡重台为界，分为上墙或下墙64a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算五、折线型墙背土压力计算五、折线型墙背土压力计算由于库伦理论仅适用于直线墙背。当墙背有转折时，不能直接用库伦理论求算全墙的土压力。这时应将上墙和下墙看作独立的墙背，分别按库伦理论计算主动土压力，然后取两者的矢量和作为全墙的土压力。65a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算五、折线型墙背土压力计算五、折线型墙背土压力计算对于折线形墙的上墙，可作为独立墙背来分析其土压力，而不考虑下墙的存在

30、。上墙土压力的计算，采用一般的库伦理论公式。当上墙墙背（或假想墙背）俯角较大时，采用第二破裂面法。对于折线形墙的下墙，其土压力的计算主要有延长墙背法和力多边形法两种。 66a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算五、折线型墙背土压力计算五、折线型墙背土压力计算延长墙背法延长墙背法如图所示，AB为上墙，BC为下墙。先将上墙视为单独的墙，用一般的方法求出主动土压力Ea1，压力分布图形为abc。计算下墙土压力时，首先延长下墙墙背CB，交地面线于D点。以BD作为假想墙背，用一般方法求算假想墙背的土压力，其压力分布图形为def，截取其中与下墙相应的部分，即befg，其合力为下

31、墙主动土压力Ea2。67a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算五、折线型墙背土压力计算五、折线型墙背土压力计算力多边形法力多边形法计算折线形墙背下墙土压力的力多边形法是依据极限平衡条件下破裂棱体的实际力多边形来推求下墙土压力的。它不借助于任何假想墙背，消除了延长墙背法中存在的两种误差，因而更能反映折线型墙背的实际情况。68a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算五、五、五、五、折线型墙背土压力计算折线型墙背土压力计算力多边形法力多边形法力多边形法的特点是考虑了上墙土压力对下墙土压力的影响力多形法受力图69a第二章第二章 支挡结构设计中的

32、土压力计算支挡结构设计中的土压力计算六、六、粘性土土压力计算粘性土土压力计算在工程实践中，根据就地取材的原则，挡土墙墙后填料，我国不采用远运粗粒土，而是就近取土填筑，因此填料均或多或少地具有粘聚力。而库伦理论和朗金理论中其基本假定都将填料视为粗粒土，因此计算结果与实际有出入，有时甚至出入很大。70a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算六、六、粘性土土压力计算粘性土土压力计算目前在设计中常用的方法是用综合内摩擦角 代替抗剪强度中的内摩擦角和粘聚力c。如考虑一般的稳定边坡为1:1.5，相当于边坡与水平面的稳定角为3341，故综合内摩擦角选用3335之间。71a第二章第

33、二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算六、六、粘性土土压力计算粘性土土压力计算但是，墙背的单位压力强度，在不同的填土高度下，虽然法向应力不同，但粘聚力是不变的，而由内摩擦角引起的摩擦力，则随法向应力的增高（填土高度增加）而加大。因此，采用综合内摩擦角 3335，对于墙高为68m时是合适的，但用此值计算高墙或低墙时，其土压力会出现低墙偏大，高墙偏小的现象，依据它所设计出的挡土墙截面会出现低墙保守，高墙危险的问题。72a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算六、六、粘性土土压力计算粘性土土压力计算注意到这个问题，故采用综合内摩擦角随墙高变化的方法，铁

34、路部门有关挡土墙设计规范规定：墙高6m =3540墙高6m =3035值得注意的是，这里的综合内摩擦角的变化只与墙高有关，而未考虑填土的高度。事实上，填土的综合内摩擦角不仅与挡土墙墙高有关，而且还与墙后填土的高度有关，而且即使墙高相同，路堑墙与路堤墙两者由于墙后填土的状况不同，其综合内摩擦角也是有区别的。 73a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算六、六、粘性土土压力计算粘性土土压力计算另外，当墙高大于15m时，试验表明，即使采用综合内摩擦角 =30，仍然偏大，虽然设计者可根据经验考虑增大所要求的KC、K0值，但在基底应力、偏心距和墙身截面检算中仍然存在问题。74

35、a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算六、六、粘性土土压力计算粘性土土压力计算考虑粘聚力的粘性土土压力的计算公式75a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算六、六、粘性土土压力计算粘性土土压力计算对于高度较大的挡土墙，如挡土墙墙后填土为粘性土，最好通过试验确定其抗剪强度指标c、，采用考虑粘聚力的库伦公式进行土压力的计算。76a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算六、六、粘性土土压力计算粘性土土压力计算如仍采用综合内摩擦角方法，由于对于高墙是偏于危险的，这时可根据具体情况采用下面的方法加以处理：（1）适当增大

36、挡土墙的稳定系数（2）根据抗剪强度指标和墙高，按土压力相等的原则或抗剪强度相等的原则换算综合内摩擦角 。77a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算七、七、列车动荷载对土压力的影响常规铁路挡土墙土压力计算中，将列车荷载换算成土柱，用静力的方法按库伦公式计算。随着列车速度的提高和轴重的增加，列车的动力作用明显增大，按库伦公式计算出的土压力不能完全反映挡土墙受力的真实情况，主要反映在：78a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算七、七、列车动荷载对土压力的影响（1）在高速和重载铁路中，动荷载产生土压力比按拟静态法计算的大；（2）动荷载的作用方

37、式与库伦理论有差异，特别是对矮墙，按库伦公式计算列车荷载对其无影响或影响很小，与实际情况有出入。79a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算七、七、列车动荷载对土压力的影响处理方法德国铁路德国铁路：支挡结构距轨枕之间的最小距离：支挡结构距轨枕之间的最小距离为为2.5m2.5m，动应力的影响较小，结构相对安全。，动应力的影响较小，结构相对安全。日本铁路日本铁路：挡土墙在计算上负荷载（轨道、：挡土墙在计算上负荷载（轨道、列车等荷载）时，根据支挡结构距离列车荷列车等荷载）时，根据支挡结构距离列车荷载的远近来确定荷载的计算方式。载的远近来确定荷载的计算方式。80a（1 1）

38、当轨道距离挡土墙墙背的距离在）当轨道距离挡土墙墙背的距离在24m24m之间时，列车荷载按之间时，列车荷载按满铺考虑。满铺考虑。第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算七、七、列车动荷载对土压力的影响B2.0m4.0mq1轨道重量负荷荷载q2列车负荷荷载q2q1 上负荷载及其分布上负荷载及其分布81a（2 2）当轨道中心距离挡土墙墙背的距离）当轨道中心距离挡土墙墙背的距离 4m4m时，列车荷载认为是时，列车荷载认为是部分荷载。部分荷载。第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算七、七、列车动荷载对土压力的影响轨道与挡土分离情况下的上负荷载及其分布

39、轨道与挡土分离情况下的上负荷载及其分布1.9mB4.0m1.9mq1轨道重量负荷荷载q2列车负荷荷载q2q182a（3 3）当轨道距离挡土墙墙背的距离）当轨道距离挡土墙墙背的距离 2m2m时，时，2m2m范围内用范围内用q3q3代替代替q2q2。第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算七、七、列车动荷载对土压力的影响轨道与挡土墙接近情况下的上负荷载及其分布轨道与挡土墙接近情况下的上负荷载及其分布B2.0mq1轨道重量负荷荷载q2列车负荷荷载q2q1q32q3列车负荷荷载83a第二章第二章 支挡结构设计中的土压力计算支挡结构设计中的土压力计算七、七、列车动荷载对土压力的

40、影响中国铁路：荷载图式安全系数墙型方式84a练习思考题练习思考题1 试述挡土墙土压力与墙体位移的关系，请指出对应三种临界状态的土压力的工程实例（三个及以上）。2 朗金土压力理论和库伦土压力理论的朗金土压力理论和库伦土压力理论的假定条件有哪些？其适应范围有什么假定条件有哪些？其适应范围有什么不同？举出现行设计规范中采用朗金不同？举出现行设计规范中采用朗金理论和库伦理论计算土压力的结构类理论和库伦理论计算土压力的结构类型。型。85a练习思考题练习思考题3 库伦主动土压力可用下式表达：请推导出双线铁路路肩挡土墙当破裂面交于第二线内时A0、B0的表达式。86an n检算内容：n n整体稳定性：挡土墙的

41、设计应保证在自重和外力作用下不发生全墙的滑动和倾覆n n墙身和基础：墙身每一截面和基底应力与偏心距均不超过容许值第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算8787a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算n n作用在挡土墙上的力系，根据荷载性质及发生概率分为主要力系、附加力系和特殊力系。一般情况下，挡土墙只考虑主要力系影响。在浸水和地震等特殊情况，还应考虑附加力和特殊力的作用。8888a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算一、一、作用在挡土墙上的力系n n1 1主要力系主要力系主要力系主要力系n n是指经常作用在挡土墙上的力，包括：是指经常作用在挡土墙上的力，包括：

42、 （1 1）墙背上承受由填料和活荷载引起的侧向力；）墙背上承受由填料和活荷载引起的侧向力； （2 2）墙身自重的重力；）墙身自重的重力； （3 3）墙顶上或墙背与第二破裂面之间的有效荷重；）墙顶上或墙背与第二破裂面之间的有效荷重； （4 4）基底法向反力及摩擦力；）基底法向反力及摩擦力； （5 5）每年大部分时间保持的常水位时静水压力和浮）每年大部分时间保持的常水位时静水压力和浮力力8989a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算一、一、作用在挡土墙上的力系n n2附加力系附加力系n n指偶然发生的或发生概率很小的力，包括：（1）季节性洪水位以下最不利计算水位的静水压力和浮力；（2

43、）水位退落时的动水压力；（3）波浪压力；（4）冻胀压力和冻压力；（5）温度变化的影响力。9090a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算一、一、作用在挡土墙上的力系n n3特殊力系特殊力系n n 是指暂时的或属于灾害性的，发生机率极小的力，包括：n n（1）地震力；n n（2）施工和临时荷载、水流漂浮物的撞击力等。9191a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算一、一、作用在挡土墙上的力系n n对于墙前被动土压力对于墙前被动土压力EpEp，一般不予考虑。，一般不予考虑。当基础埋置较深（如大于当基础埋置较深（如大于1.5m1.5m）且地层）且地层稳定，不受水流冲刷或扰动破

44、坏时才考稳定，不受水流冲刷或扰动破坏时才考虑。由于挡土墙前后土体相互作用，而虑。由于挡土墙前后土体相互作用，而被动状态所需的位移量大于主动状态的被动状态所需的位移量大于主动状态的位移量，故墙后土体处于主动状态时，位移量，故墙后土体处于主动状态时，墙前土体难以达到被动状态，因此墙前墙前土体难以达到被动状态，因此墙前的被动抗力要比计算公式的被动土压力的被动抗力要比计算公式的被动土压力为小，目前尚无可靠的计算方法，根据为小，目前尚无可靠的计算方法，根据经验，并为安全起见，一般取经验，并为安全起见，一般取1/31/3的计算的计算被动土压力值作为墙前的被动抗力。被动土压力值作为墙前的被动抗力。 9292

45、a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算二、二、挡土墙稳定性检算（一）滑动稳定性检算（一）滑动稳定性检算（一）滑动稳定性检算（一）滑动稳定性检算 挡土墙的滑动稳定性是指在土压力和其他挡土墙的滑动稳定性是指在土压力和其他外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力，用力，用滑动稳定系数滑动稳定系数KcKc表示，即作用于挡土墙表示，即作用于挡土墙的最大可能的的最大可能的抗滑力与实际滑动力之比抗滑力与实际滑动力之比。如图。如图所示，在一般情况下，有：所示，在一般情况下，有：9393a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算二、二、挡土墙稳定

46、性检算n n沿基底滑动稳定系数KC不应小于1.3，考虑附加力系时，KC不应小于1.2，考虑架桥机等运架设备临时荷载作用时KC不应小于1.2。但设计墙高大于1215m时，应注意适当加大KC值，以保证挡土墙的抗滑稳定性。9494a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算二、二、挡土墙稳定性检算n n当挡土墙倾覆稳定已满足要求而受滑动稳定性控制时，可采用加倾斜基底的方法以增加挡土墙的抗滑稳定性。基底的倾斜度，一般地区挡土墙不大于0.2：1；浸水地区的挡土墙，当f0.5时，不宜设置倾斜基底，当0.5f 0.6时，可设0.1:1的斜坡，当f0.6时，可设0.2:1的斜坡。9595a a第三章第

47、三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算二、二、挡土墙稳定性检算n n设置倾斜基底后挡土墙的滑动稳定系数为：设置倾斜基底后挡土墙的滑动稳定系数为：n n由于设置了倾斜基底，明显增大了滑动稳定安由于设置了倾斜基底，明显增大了滑动稳定安全系数，而且基底倾角全系数，而且基底倾角 0 0愈大，愈有利于滑动愈大，愈有利于滑动稳定性。稳定性。9696a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算二、二、挡土墙稳定性检算n n增加滑动稳定性的另一种方增加滑动稳定性的另一种方法是采用法是采用凸榫基础凸榫基础，凸榫基，凸榫基础是在基础底面设置一个与础是在基础底面设置一个与基础连成整体的榫状凸块。基础连成整体

48、的榫状凸块。利用榫前土体的被动土压力，利用榫前土体的被动土压力，来增加挡土墙的滑动稳定性。来增加挡土墙的滑动稳定性。这种方法在新建挡土墙中很这种方法在新建挡土墙中很少采用，个别已成工点由于少采用，个别已成工点由于滑动稳定性不够曾用凸榫基滑动稳定性不够曾用凸榫基础作为补救措施。础作为补救措施。 凸榫基础9797a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算二、二、挡土墙稳定性检算n n（二）倾覆稳定性检算n n挡土墙的挡土墙的倾覆稳定性倾覆稳定性是指它抵抗绕墙趾向外转动是指它抵抗绕墙趾向外转动倾覆的能力，用倾覆稳定系数倾覆的能力，用倾覆稳定系数K K0 0表示。其值为对表示。其值为对墙趾的

49、墙趾的稳定力矩之和与倾覆力之和的比值稳定力矩之和与倾覆力之和的比值，表达，表达式为：式为：9898a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算二、二、挡土墙稳定性检算n n一般情况下，倾覆稳定系数K0不应小于1.6，考虑附加力时K0不应小于1.4，考虑架桥机等运架设备临时荷载作用时K0不应小于1.1。当墙高大于1215m时，应适当加大K0值，以确保挡土墙的倾覆稳定性。9999a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算二、二、挡土墙稳定性检算n n当滑动稳定性满足要求，挡土墙受倾覆稳定控制时，可当滑动稳定性满足要求，挡土墙受倾覆稳定控制时，可增增设墙趾台阶设墙趾台阶以增加挡土墙

50、的倾覆稳定性，。台阶基础可增以增加挡土墙的倾覆稳定性，。台阶基础可增大稳定力的力臂，是增强倾覆稳定性的常用方法。台阶一大稳定力的力臂，是增强倾覆稳定性的常用方法。台阶一般用与墙身相同的材料砌筑，台阶的总宽度般用与墙身相同的材料砌筑，台阶的总宽度 b b不宜过宽。不宜过宽。重力式挡土墙的重力式挡土墙的 b b不宜大于墙高的不宜大于墙高的1010，衡重式挡土墙的，衡重式挡土墙的 b b不宜大于墙高的不宜大于墙高的5 5。台阶可分级设置，每级的宽度和。台阶可分级设置，每级的宽度和高度应符合刚性角（即基础台阶的斜向边线与竖直线的夹高度应符合刚性角（即基础台阶的斜向边线与竖直线的夹角）的要求，对于石砌圬

51、工不大于角）的要求，对于石砌圬工不大于3535 ；对于混凝土圬工；对于混凝土圬工不大于不大于4545 ，如超过时，则应采用钢筋混凝土基础板。，如超过时，则应采用钢筋混凝土基础板。100100a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算二、二、挡土墙稳定性检算 抗倾覆稳定性 墙趾台阶 101101a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算三、三、挡土墙基底应力及偏心检算n n 三、挡土墙基底应力及偏心距检算三、挡土墙基底应力及偏心距检算 n n为了保证挡土墙的基底应力不超过地基为了保证挡土墙的基底应力不超过地基的容许承载力，应进行基底应力的检算；的容许承载力，应进行基底应力的检

52、算；为了使挡土墙墙型结构合理和避免显著为了使挡土墙墙型结构合理和避免显著的不均匀沉陷，还应控制作用于挡土墙的不均匀沉陷，还应控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。基底的合力偏心距。基底应力及偏心102102a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算三、三、挡土墙基底应力及偏心检算n n基底合力偏心距基底合力偏心距e e为：为：n n基底的合力偏心距，要求在土质地基上，基底的合力偏心距，要求在土质地基上，e e B B/6/6，不易风化的岩石地基上，不易风化的岩石地基上e e B B/4/4。n n基底两边缘点，即趾部和踵部的法向压应力基底两边缘点，即趾部和踵部的法向压应力 1 1、 2

53、2分别为：分别为：103103a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算三、三、挡土墙基底应力及偏心检算n n应力重分布时：104104a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算三、三、挡土墙基底应力及偏心检算n n基底压应力不得大于地基的容许承载力，当考虑主力和附加力组合时，地基承载力可提高20。当按主力计算时，墙踵的的基底压应力可超过地基的容许承载力，一般地区最大不得超过30。 105105a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算四、四、挡土墙墙身截面强度检算n n四、挡土墙墙身截面强度检算四、挡土墙墙身截面强度检算四、挡土墙墙身截面强度检算四、挡土墙墙身截

54、面强度检算n n在已破坏的挡土墙中，墙身破坏所占在已破坏的挡土墙中，墙身破坏所占的比重是不小的，因此不能忽视墙身的比重是不小的，因此不能忽视墙身截面的检算。截面的检算。n n对重力式挡土墙，应选取一、二个薄对重力式挡土墙，应选取一、二个薄弱截面，如襟边以上截面进行检算。弱截面，如襟边以上截面进行检算。对衡重式挡土墙，还应特别注意衡重对衡重式挡土墙，还应特别注意衡重台附近的截面检算。台附近的截面检算。n n墙身截面强度检算包括墙身截面强度检算包括法向应力和剪法向应力和剪应力检算应力检算。106106a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算五、五、特殊条件下挡土墙的检算n n（一）浸水

55、条件下挡土墙的检算 土体浸水时，要考虑以下几方面对土压力的影响：土体浸水时，要考虑以下几方面对土压力的影响：土体浸水时，要考虑以下几方面对土压力的影响：土体浸水时，要考虑以下几方面对土压力的影响：n n（1 1）水的浮力作用水的浮力作用水的浮力作用水的浮力作用使土的自重减小，从而使土压力使土的自重减小，从而使土压力发生变化。这时，可假定砂性土浸水后发生变化。这时，可假定砂性土浸水后 值保持不变，值保持不变，只考虑浮力对土压力的影响，即在计算破裂棱体重量只考虑浮力对土压力的影响，即在计算破裂棱体重量时，减去浮力的作用。时，减去浮力的作用。107107a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土

56、墙检算五、五、特殊条件下挡土墙的检算n n（2）细粒土浸水后 值降低值降低对土压力的影响。这时，可以计算水位为界，将填土的上下部分视为不同性质的土层，分层计算土压力。计算中，先求出水位以上填土的土压力；然后再将上层填土重量作为荷载，计算浸水部分的土压力。上述两部分土压力的向量和即为全墙土压力。108108a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算五、五、特殊条件下挡土墙的检算n n（3）考虑动水压力动水压力对土压力的影响。在弱透水土体中，如存在水的渗流，土压力的计算应考虑动水压力的影响。可假定破裂角不受浸水影响，在计算中，先不考虑动水压力的影响，按一般浸水情况求算破裂角和土压力Eb。

57、然后再单独求算动水压力J，并认为它作用于破裂棱体浸水部分的形心，方向水平，且指向土体滑动的方向。109109a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算五、五、特殊条件下挡土墙的检算n n最不利水位的确定n n检算浸水挡土墙，由于计算水位不同，结果也不相同，故应考虑水位的涨落情况，确定最不利水位高度。通常最不利水位不是最高水位，对于不同的检算项目，最不利水位高度也是不同的。110110a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算五、五、特殊条件下挡土墙的检算n n（二）地震条件下挡土墙的检算（二）地震条件下挡土墙的检算n n对地震地区挡土墙，应对地震地区挡土墙，应先按一般条先按

58、一般条先按一般条先按一般条件进行设计，然后再考虑地震力的件进行设计，然后再考虑地震力的件进行设计，然后再考虑地震力的件进行设计，然后再考虑地震力的作用，进行抗震检算作用，进行抗震检算作用，进行抗震检算作用，进行抗震检算。n n地震力属于特殊力地震力属于特殊力地震力属于特殊力地震力属于特殊力。地震条件下，。地震条件下，不但要考虑由于地震力的影响使土不但要考虑由于地震力的影响使土压力产生的变化，还应考虑墙身自压力产生的变化，还应考虑墙身自重产生的水平地震惯性力。重产生的水平地震惯性力。地震偏角111111a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算五、五、特殊条件下挡土墙的检算n n1地震

59、力作用下的土压力计算地震力作用下的土压力计算 在计算地震土压力时，在计算地震土压力时，只考虑水平地震加速度的影响，采用只考虑水平地震加速度的影响，采用只考虑水平地震加速度的影响，采用只考虑水平地震加速度的影响，采用静力法静力法静力法静力法（惯性力法）进行。（惯性力法）进行。n n知道了地震力与重力的合力的大小与方向，并假定在地震知道了地震力与重力的合力的大小与方向，并假定在地震条件下土的内摩擦角条件下土的内摩擦角 和墙背摩擦角和墙背摩擦角 不变，可用下列各值：不变，可用下列各值：n n分别取代分别取代 、 、 ，直接采用一般库伦土压力公式计算地震，直接采用一般库伦土压力公式计算地震土压力。土压

60、力。 112112a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算五、五、特殊条件下挡土墙的检算n n2 2墙身自重产生的水平地震惯性力墙身自重产生的水平地震惯性力n n墙身自重产生的水平地震惯性力墙身自重产生的水平地震惯性力FiFi，它作用在检，它作用在检算截面以上的墙身重心处，按下式计算：算截面以上的墙身重心处，按下式计算：n n式中：式中： G Gi i 验算截面以上的墙身圬工重量，验算截面以上的墙身圬工重量，kNkN； i i 水平地震加速度沿墙高的分布系数水平地震加速度沿墙高的分布系数113113a a第三章第三章 重力式挡土墙检算重力式挡土墙检算五、五、特殊条件下挡土墙的检算n

61、 n3 3挡土墙的抗震检算挡土墙的抗震检算n n在进行地震条件下的挡土墙检算时，将在进行地震条件下的挡土墙检算时，将水平地震惯性力水平地震惯性力水平地震惯性力水平地震惯性力作作为一个为一个倾覆力倾覆力倾覆力倾覆力，作用在检算截面以上墙身重心处，来进行，作用在检算截面以上墙身重心处，来进行截面的滑动、倾覆及基底应力与偏心距的检算。截面的滑动、倾覆及基底应力与偏心距的检算。n n由于地震力为特殊力，对挡土墙稳定性的要求可适当放宽。由于地震力为特殊力，对挡土墙稳定性的要求可适当放宽。对于滑动稳定系数对于滑动稳定系数K KC C不应小于不应小于1.11.1；倾覆稳定系数；倾覆稳定系数K K0 0不应不

62、应小于小于1.21.2；基底的容许应力可提高；基底的容许应力可提高3030。基础底面合力偏心。基础底面合力偏心距要求及对建筑材料的容许应力也需修正，可参考相应规距要求及对建筑材料的容许应力也需修正，可参考相应规范的规定。范的规定。114114a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（一）（一）加筋土挡土墙n n加筋土挡土墙加筋土挡土墙是六十年代始于法国发展起来的一种轻型支挡结构，由于其应用广泛、造价低廉，施工简便而深受工程界欢迎。自七十年代引入我国后，先后在公路、铁路和煤矿等部门进行了大量的研究和应用，显示出了广阔的发展前景。115115a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（一

63、）（一）加筋土挡土墙n n加筋土挡土墙是由加筋土挡土墙是由墙面板、拉筋、墙面板、拉筋、墙面板、拉筋、墙面板、拉筋、填料填料填料填料三部分共同组成的复合结构三部分共同组成的复合结构物。它是依靠物。它是依靠填料与拉筋之间摩填料与拉筋之间摩填料与拉筋之间摩填料与拉筋之间摩擦力擦力擦力擦力的作用，平衡墙面处的土压的作用，平衡墙面处的土压力。为了保证拉筋的摩擦力，墙力。为了保证拉筋的摩擦力，墙后填料宜用砂类土、砾石类土或后填料宜用砂类土、砾石类土或碎石土等碎石土等渗水土填筑渗水土填筑渗水土填筑渗水土填筑，粗粒土填，粗粒土填料不易取得时，也可采用粘性土，料不易取得时，也可采用粘性土，但不得采用膨胀土、盐渍

64、土及块但不得采用膨胀土、盐渍土及块石类土，石类土，严禁采用有机土严禁采用有机土严禁采用有机土严禁采用有机土。116116a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（一）（一）加筋土挡土墙n n加筋土挡土墙的优点是对地基承载力要求低，加筋土挡土墙的优点是对地基承载力要求低，n n属于轻型支挡结构适合在软弱地基上建造。施属于轻型支挡结构适合在软弱地基上建造。施工简便，施工速度快，圬工量少，节省投资，少工简便，施工速度快，圬工量少，节省投资，少占地，外形也美观。占地，外形也美观。n n加筋土挡土墙一般应用于支挡填土工程，由于加加筋土挡土墙一般应用于支挡填土工程，由于加筋土挡土墙所具有的特点，在公

65、路、铁路、煤矿筋土挡土墙所具有的特点，在公路、铁路、煤矿工程中得到较多的应用。但是对于工程中得到较多的应用。但是对于8 8度以上地区和度以上地区和具有强烈腐蚀环境中不宜使用，对于浸水条件下具有强烈腐蚀环境中不宜使用，对于浸水条件下应慎重应用。应慎重应用。117117a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（一）（一）加筋土挡土墙n n加筋土挡土墙加筋土挡土墙墙面板墙面板墙面板墙面板，一般采用，一般采用钢筋混凝土板钢筋混凝土板钢筋混凝土板钢筋混凝土板，形状可用十字形、矩形、六角形等。如采用金属形状可用十字形、矩形、六角形等。如采用金属墙面板，形状为柱状椭圆形，板的大小视每块板墙面板，形状为

66、柱状椭圆形，板的大小视每块板上布置的拉筋根数而定。上布置的拉筋根数而定。118118a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（一）（一）加筋土挡土墙119119a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（一）（一）加筋土挡土墙n n拉筋材料拉筋材料拉筋材料拉筋材料采用钢筋混凝土带、塑料带、钢带或铝采用钢筋混凝土带、塑料带、钢带或铝合金带等，合金带等，n n拉筋材料性能拉筋材料性能要求要求要求要求：n n（1 1）抗拉强度大，不易产生脆性破坏，拉伸变形）抗拉强度大，不易产生脆性破坏，拉伸变形和蠕变小；和蠕变小；n n（2 2）与填料间有足够的摩擦力；）与填料间有足够的摩擦力；n n（3

67、 3）有一定的柔性；）有一定的柔性；n n（4 4）有较好的耐腐蚀性和耐久性。）有较好的耐腐蚀性和耐久性。120120a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（一）（一）加筋土挡土墙n n土压力计算土压力计算n n作用在墙背上的作用在墙背上的土压力土压力土压力土压力，由于拉筋的，由于拉筋的影响，相对位移很微小，由填料产生影响，相对位移很微小，由填料产生的土压力，上半部可按三角形分布的的土压力，上半部可按三角形分布的静止土压力计算，下半部则为矩形分静止土压力计算，下半部则为矩形分布，其值取静止土压力的一半。试验布，其值取静止土压力的一半。试验表明，应力分布按倒梯形，如图，是表明，应力分布按

68、倒梯形，如图，是较为符合实际情况的。较为符合实际情况的。土压力分布121121a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（一）（一）加筋土挡土墙n n由活荷载产生的水平土压力，按布辛纳斯克假定，由活荷载产生的水平土压力，按布辛纳斯克假定，用条形均布荷载作用下的土中应力公式计算用条形均布荷载作用下的土中应力公式计算n n作用在拉筋上的垂直压力为填料自重压力与由荷作用在拉筋上的垂直压力为填料自重压力与由荷载产生的竖向应力之和，按下列公式计算：载产生的竖向应力之和，按下列公式计算：122122a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（一）（一）加筋土挡土墙n n根据计算拉筋承受的最大拉力根

69、据计算拉筋承受的最大拉力T Tmaxmax，由拉筋材料即可，由拉筋材料即可求得拉筋所需的面积，但拉筋如为钢材，则应考虑锈求得拉筋所需的面积，但拉筋如为钢材，则应考虑锈蚀的安全储备，两侧共蚀的安全储备，两侧共1.51.52.0mm2.0mm。n n拉筋的长度拉筋的长度L L为无效长度为无效长度L La a和有效长度和有效长度L Lb b之和。如下页之和。如下页图，拉筋的锚固区与非锚固区的分界线采用图，拉筋的锚固区与非锚固区的分界线采用0.30.3H H法。法。该分界区为倒梯形，即无效锚固区宽度上部该分界区为倒梯形，即无效锚固区宽度上部H H/2/2高度高度内度为内度为0.30.3H H，下部，下

70、部H H/2/2高度内，为斜直线，由墙底处高度内，为斜直线，由墙底处为零线性递增到为零线性递增到0.30.3H H。123123a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（一）（一）加筋土挡土墙拉筋的无效与有效锚固区 124124a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（一）（一）加筋土挡土墙n n加筋土挡土墙应检算全墙的抗拔稳定性及单板的抗拔稳定性，在检算拉筋抗拔稳定性时，应考虑有荷载和无荷载两种情况。125125a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（一）（一）加筋土挡土墙n n全墙的抗拔稳定系数全墙的抗拔稳定系数K Ks s按下式计算：按下式计算：n n单板抗拔稳定系数

71、单板抗拔稳定系数不宜小于不宜小于2.02.0，在条件困难时，在条件困难时，可适当减小，但不得小于可适当减小，但不得小于1.51.5。126126a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（一）（一）加筋土挡土墙n n加筋土挡土墙全墙稳定性检算方法n n将拉筋与填料视为实体墙，按重力式挡土墙的检算方法进行检算。127127a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（一）（一）加筋土挡土墙拉筋的长度除满足稳定条件外，尚应满足下列要求：拉筋的长度除满足稳定条件外，尚应满足下列要求：n n（1 1）墙高大于）墙高大于3.0m3.0m时拉筋最小长度，应大于时拉筋最小长度，应大于0.80.8倍墙高

72、，倍墙高，且不小于且不小于5m5m。当采用不等长的拉筋时，同等长度拉筋的墙。当采用不等长的拉筋时，同等长度拉筋的墙段高度应大于段高度应大于3.0m3.0m，一处挡土墙拉筋不宜多于，一处挡土墙拉筋不宜多于3 3种长度，种长度，相邻不等长拉筋的长度不宜小于相邻不等长拉筋的长度不宜小于1.0m1.0m。n n（2 2）墙高小于）墙高小于3.0m3.0m时，拉筋长度不小于时，拉筋长度不小于4.0m4.0m，且应采用，且应采用等长拉筋。等长拉筋。n n（3 3） 采用钢筋混凝土板条作为拉筋材料时，每节长度不采用钢筋混凝土板条作为拉筋材料时，每节长度不宜大于宜大于2.0m2.0m。128128a a第四章

73、：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（二）锚定板（二）锚定板挡土墙n n锚定板结构锚定板结构是我国铁路系统首创的一种新型支挡结构型式。这种结构具有造价低，施工方便，对各类地基适应性较强等优点，广泛应用于铁路、公路、水利、煤炭等部门的支挡结构工程中。与重力式挡土墙相比，一般可节省工程投资2030。129129a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（二）锚定板（二）锚定板挡土墙锚定板挡土墙130130a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（二）锚定板（二）锚定板挡土墙n n锚定板挡土墙由墙面系、拉杆、锚定板墙面系、拉杆、锚定板和填土和填土共同组成。它是通过锚定板前填土的被动抗力来支承

74、拉杆拉力，因此，锚定板挡土墙是一种依靠填土的自重来 保证土体的稳定性的支挡结构。131131a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（二）锚定板（二）锚定板挡土墙n n锚定板挡土墙的墙面系分有肋柱和无肋有肋柱和无肋柱柱两种。有肋柱的包括肋柱和挡土板，与锚杆挡土墙相似；无肋柱则全是墙面板，与加筋土挡土墙相似。但由于拉杆数量比拉筋数量少，因此墙面板尺寸较大。132132a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（二）锚定板（二）锚定板挡土墙n n锚定板挡土墙承受的侧压力，视检算要求的位置不同而不锚定板挡土墙承受的侧压力，视检算要求的位置不同而不同。同。n n（1 1）当检算全墙稳定性时当

75、检算全墙稳定性时，可将各层锚定板的连线视为，可将各层锚定板的连线视为假想墙背，这时按库伦主动土压力计算。假想墙背，这时按库伦主动土压力计算。n n（2 2）当计算各构件的内力时当计算各构件的内力时，在计算墙面板处的填土自，在计算墙面板处的填土自重产生的恒载水平土压力时，按库伦主动土压力值乘以重产生的恒载水平土压力时，按库伦主动土压力值乘以1.21.21.41.4的增大系数的增大系数 。由活荷载产生的对墙面板上的土压力。由活荷载产生的对墙面板上的土压力仍按库伦主动土压力计算，但设计时活载土压力不乘增大仍按库伦主动土压力计算，但设计时活载土压力不乘增大系数。系数。n n墙面板处各点的土压力为填土产

76、生的土压力与活荷载墙面板处各点的土压力为填土产生的土压力与活荷载所产生的土压力之和。所产生的土压力之和。133133a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（二）锚定板（二）锚定板挡土墙n n锚定板挡墙的稳定性检算：锚定板挡墙的稳定性检算：n n（1 1）折线裂面法即克朗兹方法）折线裂面法即克朗兹方法n n（2 2）铁科院的建议）铁科院的建议n n（3 3）整体土墙法。）整体土墙法。n n设计者应根据锚定板设置的具体条件及经验选择其中设计者应根据锚定板设置的具体条件及经验选择其中一种方法，如缺乏经验，应同时考虑几种方法进行分一种方法，如缺乏经验，应同时考虑几种方法进行分析比较，采用偏于安

77、全的计算结果。析比较，采用偏于安全的计算结果。134134a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（二）锚定板（二）锚定板挡土墙n n肋柱的弯矩和拉杆拉力计算，可根据拉杆的层数和基础埋置状况，按简支、连续梁（三弯矩方程）或弹性支承上的连续梁（五弯矩方程）计算。 135135a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（二）锚定板（二）锚定板挡土墙n n锚定板的抗拔力要能承受拉杆的计算拉力，这是锚定锚定板的抗拔力要能承受拉杆的计算拉力，这是锚定板挡土墙设计的关键。锚定板的抗拔力是一个十分复板挡土墙设计的关键。锚定板的抗拔力是一个十分复杂的问题，影响因素很多，没有精确的理论公式。容杂的问题

78、，影响因素很多，没有精确的理论公式。容许抗拔力许抗拔力PP最好通过拉拔试验确定。如无现场试验资最好通过拉拔试验确定。如无现场试验资料，可根据具体条件按经验方法选用。常用的经验方料，可根据具体条件按经验方法选用。常用的经验方法有铁科院建议的容许抗拔力、铁三院建议的经验公法有铁科院建议的容许抗拔力、铁三院建议的经验公式和铁四院根据室内模型试验推荐的经验计算式三种。式和铁四院根据室内模型试验推荐的经验计算式三种。如缺乏使用经验，可同时考虑这三种方法中，采用偏如缺乏使用经验，可同时考虑这三种方法中，采用偏于安全的计算结果。于安全的计算结果。136136a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（三

79、）对拉式（三）对拉式挡土墙n n对拉式挡土墙是与锚定板挡土墙类似的另一种挡土结构。如图，对拉式挡土墙由墙面系和拉杆组成。它在两侧设置墙面系，中间填土，用拉杆连结两侧墙面系。对拉式挡土墙137137a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（三）对拉式（三）对拉式挡土墙n n对拉式挡土墙的高宽比应适当，如高宽比过大，将会引起横向失稳，而目前尚无检算这种对拉式挡土墙横向失稳的有效方法。因此，单级墙不宜太高。同时，对拉式挡土墙的宽度亦不应太大，否则，将引起拉杆产生较大的次应力。138138a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（三）对拉式（三）对拉式挡土墙n n对拉式挡土墙墙面系向外的位

80、移变形量，主要是钢拉杆受对拉式挡土墙墙面系向外的位移变形量，主要是钢拉杆受力的伸长，位移是非常小的，其土压力接近静止土压力，力的伸长，位移是非常小的，其土压力接近静止土压力，试验表明，其值相当于库伦主动土压力的试验表明，其值相当于库伦主动土压力的1.61.61.81.8倍。因倍。因此，由恒载产生的土压力可由库伦主动土压力值乘以此，由恒载产生的土压力可由库伦主动土压力值乘以1.61.61.81.8的增大系数计算。如果乘以增大系数后，其值超过静止的增大系数计算。如果乘以增大系数后，其值超过静止土压力，则应按静止土压力计算。由恒载产生的墙面板上土压力，则应按静止土压力计算。由恒载产生的墙面板上的应力

81、分布与锚定板挡土墙假定相同。由活荷载产生的墙的应力分布与锚定板挡土墙假定相同。由活荷载产生的墙面板上的侧压力仍按库伦主动土压力公式计算，但不乘增面板上的侧压力仍按库伦主动土压力公式计算，但不乘增大系数。大系数。139139a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（三）对拉式（三）对拉式挡土墙n n由于对拉式挡土墙的两侧墙面系是用钢拉杆固定的，因此由于对拉式挡土墙的两侧墙面系是用钢拉杆固定的，因此两侧墙面系向变形的总和为钢拉杆的伸长量，其绝对值很两侧墙面系向变形的总和为钢拉杆的伸长量，其绝对值很小，远达不到重力式挡墙产生主动极限状态时的变形量。小，远达不到重力式挡墙产生主动极限状态时的变形

82、量。而墙背摩擦角的大小与变形有关，根据有关试验，其值要而墙背摩擦角的大小与变形有关，根据有关试验，其值要小于小于 ，考虑到要乘以增大系数，故按库伦公式计算土，考虑到要乘以增大系数，故按库伦公式计算土压力时，取墙背摩擦角压力时，取墙背摩擦角 （ 0 0为综合内摩擦角）。为综合内摩擦角）。n n对拉式挡土墙肋柱和墙面板的构造与设计均与锚定板挡土对拉式挡土墙肋柱和墙面板的构造与设计均与锚定板挡土墙相同。墙相同。140140a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（四）（四）卸荷板式卸荷板式挡土墙卸荷板挡土墙141141a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（四）（四）卸荷板式卸荷板式挡

83、土墙n n卸荷板式挡土墙卸荷板式挡土墙卸荷板式挡土墙卸荷板式挡土墙是折线型重力式挡土墙的墙背在适当高度是折线型重力式挡土墙的墙背在适当高度处，安装一定长度的水平钢筋混凝土板，这个板将墙后填处，安装一定长度的水平钢筋混凝土板，这个板将墙后填料分为上下两部分，上部分的填料可作为墙身重量，而下料分为上下两部分，上部分的填料可作为墙身重量，而下部分由于该板的隔开，下墙土压力大大减小，故称该板为部分由于该板的隔开，下墙土压力大大减小，故称该板为卸荷板卸荷板卸荷板卸荷板。这种结构形式介于重力挡土墙和轻型挡土墙之间，。这种结构形式介于重力挡土墙和轻型挡土墙之间，即兼具刚性墙和柔性墙两者的特点。即兼具刚性墙和

84、柔性墙两者的特点。n n由于卸荷板的影响，这种结构的圬工量较重力式节省由于卸荷板的影响，这种结构的圬工量较重力式节省3030左右，因而可节省工程投资。左右，因而可节省工程投资。142142a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（四）（四）卸荷板式卸荷板式挡土墙n n卸荷板挡土墙根据卸荷板长度的不同可分为n n（1）长卸荷板式挡土墙长卸荷板式挡土墙n n（2）短卸荷板式挡土墙）短卸荷板式挡土墙 143143a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（四）（四）卸荷板式卸荷板式挡土墙n n卸荷板挡墙土压力的计算n n根据卸荷板长度不同及检算内容不同，其计算方法也有所不同。由于卸荷板式挡

85、土墙墙背为折线型，因此土压力的计算分上土压力的计算分上下墙分别进行下墙分别进行。144144a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（四）（四）卸荷板式卸荷板式挡土墙n n长卸荷板挡土墙长卸荷板挡土墙n n上墙土压力上墙土压力：可采用第二破裂面法计算可采用第二破裂面法计算n n下墙土压力：由于卸荷板的卸荷作用，下墙土压力几乎不受上墙的影响，因此下墙下墙土压力可按无荷载时的库伦主动土压力公土压力可按无荷载时的库伦主动土压力公式计算式计算，其计算墙高仅为下墙墙高。145145a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（四）（四）卸荷板式卸荷板式挡土墙n n短卸荷板式挡土墙短卸荷板式挡土墙

86、短卸荷板式挡土墙短卸荷板式挡土墙n n在进行在进行整体稳定性检算整体稳定性检算时，时，上墙土压力的计算仍采用上墙土压力的计算仍采用上墙土压力的计算仍采用上墙土压力的计算仍采用第二破裂面法第二破裂面法第二破裂面法第二破裂面法，两破裂面交点在卸荷板悬臂端。对于，两破裂面交点在卸荷板悬臂端。对于下墙土压力，由于卸荷板长度较短，不能完全遮帘上下墙土压力，由于卸荷板长度较短，不能完全遮帘上墙对下墙的影响。根据试验和理论分析结果，墙对下墙的影响。根据试验和理论分析结果，下墙土下墙土下墙土下墙土压力可采用力多边形法进行计算压力可采用力多边形法进行计算压力可采用力多边形法进行计算压力可采用力多边形法进行计算，

87、下墙土压力的应力，下墙土压力的应力按矩形分布，其作用点位置在下墙高度的一半处。按矩形分布，其作用点位置在下墙高度的一半处。146146a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（四）（四）卸荷板式卸荷板式挡土墙n n作用在卸荷板上的作用在卸荷板上的竖直压力竖直压力，可采用第二破裂面，可采用第二破裂面土压力的垂直分力在卸荷板相应长度上的投影加土压力的垂直分力在卸荷板相应长度上的投影加上二裂面之下的土体重量，为计算方便，可假设上二裂面之下的土体重量，为计算方便，可假设这部分压力在卸荷板上为均匀分布。这部分压力在卸荷板上为均匀分布。147147a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（四）

88、（四）卸荷板式卸荷板式挡土墙n n卸荷板式挡土墙上下墙之间，即卸荷板处截面变化较卸荷板式挡土墙上下墙之间，即卸荷板处截面变化较大，是这种墙型的薄弱截面，因此必须进行截面检算。大，是这种墙型的薄弱截面，因此必须进行截面检算。对于短卸荷板挡土墙，须检算如图所示的对于短卸荷板挡土墙，须检算如图所示的5 5个截面，个截面， 即即 、 截面的法向拉截面的法向拉 应力和水平剪应力，应力和水平剪应力，、 、 斜截面的剪应力，斜截面的剪应力， 此外尚应检算台阶上部处墙身截面此外尚应检算台阶上部处墙身截面 的法向应力和水平剪应力。的法向应力和水平剪应力。短卸荷板挡土墙检算截面 148148a a第四章：轻型支挡

89、结构第四章：轻型支挡结构（四）（四）卸荷板式卸荷板式挡土墙n n在进行上墙墙身截面检算时，其土压力为作用在实际墙背上的土压力。按实际墙背用库伦主动土压力公式计算，对所求得的水平土压力乘以1.4的增大系数作为设计土压力值。149149a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（四）（四）卸荷板式卸荷板式挡土墙n n和截面检算时所用的土压力是上墙实际墙背所承受的土压力。和截面检算时所用的土压力是上墙二裂面上的土压力。但如果这个土压力小于实际墙背的土压力，为安全起见，仍用实际墙背上的土压力。如果截面检算不能通过，则可放缓上墙墙背坡度，如果截面检算不能通过，则可考虑放缓下墙墙背坡度。150150a

90、 a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（四）（四）卸荷板式卸荷板式挡土墙n n一般卸荷板固定端应伸入上墙底部1/2的宽度。当墙高较大时，截面的剪应力可能大于墙体的容许剪应力，此时可将卸荷板固定端埋入深度加大，通常伸入上墙底部2/3的宽度。151151a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（五）（五）锚杆（索）锚杆（索）挡土墙n n锚杆挡土墙锚杆挡土墙是由钢筋混凝土肋柱、墙面板钢筋混凝土肋柱、墙面板和锚杆和锚杆组成的支挡结构物，它依靠锚固在稳定的地层内锚杆的抗拔力平衡墙面处的土压力。n n锚杆按孔径大小可分为锚索（大锚杆）和锚索（大锚杆）和小锚杆小锚杆；按地层中的锚固方法可分为楔缝

91、楔缝式和灌浆锚杆式和灌浆锚杆。152152a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（五）（五）锚杆（索）锚杆（索）挡土墙n n锚杆挡土墙在我国的应用于锚杆挡土墙在我国的应用于19661966年始于成昆线，年始于成昆线，继而在川黔、鹰厦、太焦、京九、南昆等铁路线继而在川黔、鹰厦、太焦、京九、南昆等铁路线上修建多处，使用效果良好。通过现场测试和理上修建多处，使用效果良好。通过现场测试和理论研究，已经取得了较多岩层锚杆设计经验。但论研究，已经取得了较多岩层锚杆设计经验。但土层锚杆的设计和应用，由于影响土层抗剪强度土层锚杆的设计和应用，由于影响土层抗剪强度的因素较复杂，实践经验不多，目前尚处于研

92、究的因素较复杂，实践经验不多，目前尚处于研究阶段。阶段。153153a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（五）（五）锚杆（索）锚杆（索）挡土墙n n锚索所需锚孔孔径较大，一般为100150mm，有时达250350mm，采用钻机或锚杆钻机钻孔，钻孔深度可达50m或更长。锚索由数根钢筋或钢丝束或钢绞线组成。n n小锚杆锚孔直径为3850mm，可用普通风钻钻孔，钻孔深度35m，锚杆一般为一根钢筋。154154a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（五）（五）锚杆（索）锚杆（索）挡土墙n n楔缝式锚杆楔缝式锚杆一般用在锚固岩层较为坚硬的地区，小锚一般用在锚固岩层较为坚硬的地区，小锚杆

93、楔缝较为简单，锚杆插入钻孔后，施加压力，使楔杆楔缝较为简单，锚杆插入钻孔后，施加压力，使楔子挤入锚杆端部楔缝，迫使杆端张开嵌固在岩层上。子挤入锚杆端部楔缝，迫使杆端张开嵌固在岩层上。大锚杆的固定较为复杂，一般要加工特殊锚固装置，大锚杆的固定较为复杂，一般要加工特殊锚固装置，使锚杆头上的外夹片嵌固在岩层上。使锚杆头上的外夹片嵌固在岩层上。n n灌浆锚杆灌浆锚杆适用于适用于适用于适用于松软岩层，也适用于土层。锚杆插入松软岩层，也适用于土层。锚杆插入孔后，向孔内压注高强度水泥砂浆，使锚杆锚固在地孔后，向孔内压注高强度水泥砂浆，使锚杆锚固在地岩中，土层锚孔应根据需要在端部扩孔，以提高其抗岩中，土层锚孔

94、应根据需要在端部扩孔，以提高其抗拔力。拔力。155155a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（五）（五）锚杆（索）锚杆（索）挡土墙n n锚杆挡土墙的墙面系由肋柱和墙面板组成，其构造及设计锚杆挡土墙的墙面系由肋柱和墙面板组成，其构造及设计与锚定板挡土墙基本相同。与锚定板挡土墙基本相同。n n作用于锚杆挡土墙墙面系上的侧压力，为简化计算，作用于锚杆挡土墙墙面系上的侧压力，为简化计算，一般仍按库伦主动土压力公式计算。但是，锚杆挡土一般仍按库伦主动土压力公式计算。但是，锚杆挡土墙后一般为岩体，岩体产生的土压力用库伦公式是不墙后一般为岩体，岩体产生的土压力用库伦公式是不够恰当的，设计时可根据经

95、验，结合岩体的节理、裂够恰当的，设计时可根据经验，结合岩体的节理、裂隙、岩层的风化程度等合理选用，有条件时亦可用岩隙、岩层的风化程度等合理选用，有条件时亦可用岩石力学分析方法进行核算。石力学分析方法进行核算。156156a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（五）（五）锚杆（索）锚杆（索）挡土墙n n分级锚杆挡土墙墙背的土压力，可按延长延长墙背法墙背法计算。计算上级墙各构件时，视下级墙为稳定结构，可不考虑下级墙对上级墙的影响。157157a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（五）（五）锚杆（索）锚杆（索）挡土墙n n锚杆抗拔力的确定锚杆抗拔力的确定，是设计锚杆挡土墙的关键，因

96、为这种挡土墙主要是由抗拔力来保证挡土墙的稳定。n n影响锚杆抗拔力的因素影响锚杆抗拔力的因素很多，通常需要进行现场抗拔试验现场抗拔试验，确定锚杆的极限抗拔力。 158158a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（五）（五）锚杆（索）锚杆（索）挡土墙n n锚杆长度锚杆长度包括锚杆的非锚固长度和有效锚固长度。非锚固长度根据挡土板与主动破裂面或滑动面的实际距离而定。锚杆的非锚固段和有效锚固段159159a a第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（五）（五）锚杆（索）锚杆（索）挡土墙n n有效锚固长度有效锚固长度根据锚杆的设计拉力和锚固端的抗拔力确定。锚杆的抗拔力是设计锚杆挡土墙的关键。影

97、响锚杆的极限抗拔力的因素很多，如孔壁岩层的强度、砂浆与孔壁的粘结强度、砂浆对锚杆钢筋的握固力、地层厚度等，因此最好进行现场拉拔试验，以确定锚杆的极限抗拔力。 160160a an n有效锚固长度Le根据锚杆的拉力P由下式计算确定：n n n n式中：D 锚孔直径,m； 锚孔壁与砂浆之间的极限剪应力,kPa； K 安全系数，可采用2.5；第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（五）（五）锚杆（索）锚杆（索）挡土墙161161a an n还应按下式对锚杆与砂浆间的容许粘结力进行检算：还应按下式对锚杆与砂浆间的容许粘结力进行检算： n n式中：式中：n n 锚杆钢筋根数；锚杆钢筋根数； d d 钢

98、筋直径钢筋直径,m,m； c c 锚杆与砂浆之间的容许剪应力锚杆与砂浆之间的容许剪应力,kPa,kPa； 考虑成束钢筋系数，单根钢筋考虑成束钢筋系数，单根钢筋 =1.0=1.0， 两根一束两根一束 =0.85=0.85，三根一束，三根一束 =0.7=0.7。n n按上述方法确定的锚杆有效锚固长度，不应少于按上述方法确定的锚杆有效锚固长度，不应少于4.0m4.0m。第四章：轻型支挡结构第四章：轻型支挡结构（五）（五）锚杆（索）锚杆（索）挡土墙162162a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程(一) 概述n n滑坡是山区常见的一种不良物理地质现象。在一定的地形地质条件下，由于破坏

99、力学平衡的各种自然的或人为的因素的影响，山坡上的不稳定土(岩)体在重力作用下，沿着山坡内部某一软弱面(带)作整体的、缓慢的、间歇性的滑动的现象称为滑坡。163163a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程(一) 概述n n滑坡的产生和发展是由于各种内、外在因素的相互作用所促成的。形成滑坡的条件和主要因素包括地形条件、地质和水文地质条件、气候条件、水的作用及人为活动的作用等。164164a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程(一) 概述n n在在滑滑坡坡地地区区进进行行铁铁路路选选线线时时，线线路路应应尽尽可可能能绕绕避避滑滑坡坡，特特别别是是应应绕绕避避巨巨型

100、型滑滑坡坡地地段段。当当线线路路绕绕避避困困难难时时，应应根根据据滑滑坡坡规规模模的的大大小小，以以力力求求不不恶恶化化滑滑坡坡并并增增加加稳稳定定为为原原则则，选选择择线线路路通通过过滑滑坡坡体体的的位位置置及及拟拟采采取取的的工工程程措措施施。当当线线路路通通过过稳稳定定的的古古滑滑坡坡时时，不不宜宜在在滑滑坡坡舌舌部部做做大大量量挖挖方方工工程程及及其其它它改改变变滑滑坡坡体体稳稳定定性性的的工工程程项项目目，以以防防古古滑滑坡坡复复活活。在在可可能能形形成成滑滑坡坡的的地地段段，应应选选择择有有利利斜斜坡坡稳稳定定的的线线路路方方案案和和工工程程措措施施，特特别别应应预预见见施施工工对

101、对斜斜坡坡稳稳定定性性的的影影响响，及及早早采采取取措施，防止滑坡的发生。措施，防止滑坡的发生。 165165a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程( (一一) ) 概述概述n n滑滑坡坡的的防防治治应应以以及及早早治治理理，一一次次根根治治，不不留留后后患患为为原原则则。(1) (1) 对对于于性性质质较较简简单单、规规模模较较小小的的中中、小小型型滑滑坡坡，其其勘勘察察、设设计计和和施施工工，一一般般比比较较简简易易，应应做做到到彻彻底底根根治治。(2) (2) 对对规规模模较较大大，性性质质较较复复杂杂的的滑滑坡坡，若若不不致致发发生生急急剧剧变变形形造造成成灾灾害害性

102、性危危害害，应应考考虑虑全全面面规规划划，分分期期整整治治，并并做做好好对对滑滑坡坡本本身身及及工工程程效效果果的的观观测测工工作作。(3) (3) 滑滑坡坡整整治治工工程程应应根根据据具具体体条条件件采采取取综综合合措措施施。对对失失去去前前部部支支撑撑的的滑滑坡坡，宜宜修修建建支支挡挡建建筑筑物物或或采采取取减减重重与与支支挡挡相相结结合合的的工工程程措措施施。(4) (4) 滑滑带带有有大大量量地地下下水水的的滑滑坡坡，应应采采取取截截排排、疏疏干干地地下下水水或或降降低低地地下下水水位位为为主主，支支挡挡为为辅辅的的措措施施，以以提提高高滑滑带带土土的的抗抗剪剪强强度度。(5) (5)

103、 对对滑滑坡坡连连续续发发育育的的长长大大地地段段或或单单个个大大型型滑滑坡坡，在在勘勘测测阶阶段段应应以以绕绕避避为为主主。在在施施工工、运运营营中中新新生生的的大大型型滑滑坡坡，或或中中型型滑滑坡坡连连续续区区段段应应作作绕绕避避和和整整治治的的方方案案比比选选。(6) (6) 对对急急剧剧、灾灾难难性滑坡应采用立即生效的措施。性滑坡应采用立即生效的措施。166166a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程(一) 概述n n滑坡的防治措施主要有：(1) 消除水的有害作用；(2) 改变滑体重心位置，增强稳定因素；(3) 修建支挡建筑物，防止滑动；(4) 改善滑带土的性质，提高

104、力学强度。在进行滑坡整治设计时，可针对不同的具体情况选择使用或采用综合治理的措施。167167a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程(二)滑坡稳定性分析滑坡稳定性分析 n n滑坡的发育过程比较复杂，一般可分为蠕动阶段、挤压阶段、滑动阶段、剧滑阶段和固结阶段(相对稳定阶段)。n n外表特征一般是先出现后缘裂缝，随即出现剪切裂缝，最后出现前沿鼓胀裂缝。 168168a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程(二)滑坡稳定性分析滑坡稳定性分析 n n为判断滑坡稳定性，首先要确定滑坡的可能滑动面和符合实际情况的抗剪强度指标，然后由计算下滑力来判断滑坡的稳定程度。滑坡的稳

105、定程度可用稳定系数Fs来表示。169169a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (三) 滑坡推力计算 n n滑坡推力的计算是在已知可能滑面形状、位置和滑带土的抗剪强度指标的基础上进行的。计算方法一般采用传递系数法，如下图所示。这是滑坡主滑方向上的断面，滑动面为折线。170170a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (三) 滑坡推力计算 171171a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (三) 滑坡推力计算 计算推力时假定：滑坡体是不可压缩的介质，不考虑滑体的局部挤压变形；块间只传递推力不传递拉力；块间作用力(即推力)以集中力表示，它的

106、作用线平行于前一块滑体的滑动方向。例如第i块对第i+1块的推力Ei平行于第i块滑面，其余类推。172172a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (三) 滑坡推力计算 各力在滑面方向上的投影之和为零，即可得第i块滑体剩余下滑力为：173173a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (三) 滑坡推力计算 式中， i称为传递系数，即上一块滑体的条间力Ei-1通过该系数转换变成下一块滑体的条间力Ei的一部分。174174a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (三) 滑坡推力计算 当Ei为正值时，说明滑坡体有下滑推力，是不稳定的，应传给下一块滑体

107、； Ei为负值时，表示第i块滑体稳定，Ei不能传递； Ei为零时，表示第i块以上滑体处于稳定状态。175175a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (三) 滑坡推力计算 n n按上式计算得出的推力用以判断滑坡体的稳定性按上式计算得出的推力用以判断滑坡体的稳定性时，要考虑滑坡有一定的时，要考虑滑坡有一定的安全储备安全储备，选用的安全，选用的安全系数应大于系数应大于1 1。n n在推力计算中安全系数的考虑，铁路支挡规范中在推力计算中安全系数的考虑，铁路支挡规范中是采用是采用加大自重下滑力加大自重下滑力，即采用，即采用 来计算推来计算推力的。考虑安全系数后所计算出来的推力称为力的

108、。考虑安全系数后所计算出来的推力称为设设计推力计推力，它是判断稳定性和确定建筑物设计荷载，它是判断稳定性和确定建筑物设计荷载的依据。的依据。 176176a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (三) 滑坡推力计算 考虑安全系数后时，考虑安全系数后时， 177177a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (三) 滑坡推力计算 n n注意：注意：(1) (1) 当计算所得的当计算所得的E Ei i为负值时，说明以上各为负值时，说明以上各块在满足安全情况下已能自身稳定。根据假定，块在满足安全情况下已能自身稳定。根据假定，负值负值E Ei i ( (即拉力即拉力)

109、 )不再往下传递，因此，下一块计不再往下传递，因此，下一块计算时按无上一块推力考虑。算时按无上一块推力考虑。(2) (2) 计算断面中有逆坡计算断面中有逆坡时，由于滑面倾角为负值，因而分块中时，由于滑面倾角为负值，因而分块中 也为也为负值，即它已不是下滑力，而是抗滑力了，此时负值，即它已不是下滑力，而是抗滑力了，此时在计算推力时，在计算推力时， 项就不应乘安全系数项就不应乘安全系数FSFS。(3) (3) 计算断面有逆坡时，除按实有滑面计算推力外，计算断面有逆坡时，除按实有滑面计算推力外，尚应考虑沿可能的次生滑面滑动的可能性。尚应考虑沿可能的次生滑面滑动的可能性。178178a a第五章第五章

110、 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (三) 滑坡推力计算 n n折线形滑面的折线形滑面的滑坡稳定性滑坡稳定性通常直接按通常直接按最后一块的最后一块的设计推力设计推力来判断。计算过程中已考虑了滑坡稳定来判断。计算过程中已考虑了滑坡稳定所必须的安全储备。计算时除由滑体自重所引起所必须的安全储备。计算时除由滑体自重所引起的下滑力外，还需考虑附加荷载的影响。包括滑的下滑力外，还需考虑附加荷载的影响。包括滑体浸水后增加滑体的自重、动水压力的作用、静体浸水后增加滑体的自重、动水压力的作用、静水压力、水的浮力作用及水平地震力的作用等。水压力、水的浮力作用及水平地震力的作用等。n n传递系数法只考虑了传递

111、系数法只考虑了力的平衡力的平衡，而没有考虑，而没有考虑力矩力矩平衡平衡的问题，虽有缺陷，但因计算简便，工程上的问题，虽有缺陷，但因计算简便，工程上应用较广。应用较广。179179a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (四) 滑坡稳定分析中计算指标的确定滑坡稳定分析中计算指标的确定 n n滑滑坡坡稳稳定定分分析析时时，除除需需知知道道滑滑面面位位置置外外，还还必必须须知知道道滑滑体体容容重重 、滑滑动动面面的的抗抗剪剪强强度度指指标标c c、 以以及及设设计计所所要要求求的的稳稳定定系系数数F FS S。滑滑体体容容重重 通通过过试试验验或或凭凭经经验验确确定定，滑滑动动面面

112、抗抗剪剪强强度度指指标标c c、 影影响响很很大大，因因为为即即使使有有微微小小的的差差别别，也也能能造造成成很很大大的的差差异异，因因此此，滑滑动动面面抗抗剪剪强强度度指指标标的的选选用用是是整整个个计计算算成成败败的的关关键键。要要求求稳稳定定系系数数F FS S值值的的确确定定也也很很重重要要，它它关关系系到到安安全全储储备备的的要要求求是是否否符符合合实实际际需需要要和和工工程造价等方面。程造价等方面。180180a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (四) 滑坡稳定分析中计算指标的确定滑坡稳定分析中计算指标的确定 n n 1 抗剪强度指标的确定n n滑动面土的抗剪

113、强度指标一般可用土的剪切试验、根据滑坡过去或现在的状态进行反算以及选用经验数据三方面来获得。181181a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (四) 滑坡稳定分析中计算指标的确定滑坡稳定分析中计算指标的确定 n n 1 抗剪强度指标的确定n n（1）根据滑坡的滑动性质用剪切试验方法求滑动面土的抗剪强度指标n n用试验方法求滑动面土的抗剪强度指标的关键在于要尽可能地模拟它的实际状态，只有这样才可能获得符合实际情况的数据。182182a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (四) 滑坡稳定分析中计算指标的确定滑坡稳定分析中计算指标的确定 n n 1 抗剪强度指

114、标的确定n n对于各种类型的滑坡，就其滑面上的剪切状况而对于各种类型的滑坡，就其滑面上的剪切状况而言，大致可分为三种情况：言，大致可分为三种情况：(1) (1) 新生滑坡新生滑坡，现在尚，现在尚未滑动而即将发生滑坡者，显然这时潜在滑动面未滑动而即将发生滑坡者，显然这时潜在滑动面上并未发生剪切破坏，待发生剪切破坏时滑坡就上并未发生剪切破坏，待发生剪切破坏时滑坡就滑动了；滑动了；(2) (2) 滑坡已滑动滑坡已滑动，而且持续不断在发生剪，而且持续不断在发生剪切位移，滑带土已剪坏；切位移，滑带土已剪坏；(3) (3) 介于上述两者之间介于上述两者之间，历史上曾发生过滑动，而现今并非经常滑动的滑历史上

115、曾发生过滑动，而现今并非经常滑动的滑坡。坡。183183a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (四) 滑坡稳定分析中计算指标的确定滑坡稳定分析中计算指标的确定 n n 1 抗剪强度指标的确定n n对于新生的即将滑动的滑坡，抗剪强度指标可根据滑带土的充水情况(持续充水或季节充水)做固结不排水剪或不排水剪试验，按峰值强度来确定。184184a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (四) 滑坡稳定分析中计算指标的确定滑坡稳定分析中计算指标的确定 n n 1 抗剪强度指标的确定n n对于多次滑动并仍在活动的滑坡，如未完全稳定对于多次滑动并仍在活动的滑坡，如未完全稳

116、定的古滑坡，裂隙粘土滑坡等，由于滑移量大，滑的古滑坡，裂隙粘土滑坡等，由于滑移量大，滑带土原状结构已遭破坏，稳定检算时须用带土原状结构已遭破坏，稳定检算时须用残余强残余强度度，或根据实际情况取稍大于残余强度的某一强，或根据实际情况取稍大于残余强度的某一强度值。度值。 185185a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (四) 滑坡稳定分析中计算指标的确定滑坡稳定分析中计算指标的确定 n n 1 抗剪强度指标的确定n n残余强度指标试验方法：残余强度指标试验方法：(1) (1) 滑面重合剪切试验滑面重合剪切试验 (2) (2) 重塑土的多次直剪试验重塑土的多次直剪试验(3) (

117、3) 环状剪力仪大变形剪切试验环状剪力仪大变形剪切试验( (简称环剪试验简称环剪试验) )186186a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (四) 滑坡稳定分析中计算指标的确定滑坡稳定分析中计算指标的确定 n n 1 抗剪强度指标的确定n n（2 2） 用反算法求滑动面土的抗剪强度指标用反算法求滑动面土的抗剪强度指标n n滑坡的每一次滑动都可以看成是一次大型的模型试验。只滑坡的每一次滑动都可以看成是一次大型的模型试验。只要弄清滑动瞬间的条件，就可以求出该条件下滑动面土的要弄清滑动瞬间的条件，就可以求出该条件下滑动面土的抗剪强度指标。对于曾经产生过滑动的滑坡的稳定性，可抗剪强

118、度指标。对于曾经产生过滑动的滑坡的稳定性，可通过对滑坡滑带土在滑动前瞬间处于极限平衡条件下的抗通过对滑坡滑带土在滑动前瞬间处于极限平衡条件下的抗剪强度指标剪强度指标( (即当稳定系数即当稳定系数F FS S =1 =1时时) )与现场实测的抗剪强度与现场实测的抗剪强度指标对比分析，以判断滑坡的稳定性。这一方法首先需要指标对比分析，以判断滑坡的稳定性。这一方法首先需要恢复滑坡滑动前的原断面，按稳定系数恢复滑坡滑动前的原断面，按稳定系数F FS S=1=1的极限平衡条的极限平衡条件反算滑带土的抗剪强度指标，然后，再按滑动已发生后件反算滑带土的抗剪强度指标，然后，再按滑动已发生后的实际断面检算滑坡体

119、的稳定系数。的实际断面检算滑坡体的稳定系数。 187187a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (四) 滑坡稳定分析中计算指标的确定滑坡稳定分析中计算指标的确定 n n 1 抗剪强度指标的确定n n（2 2） 用反算法求滑动面土的抗剪强度指标用反算法求滑动面土的抗剪强度指标n n 综合综合c c法法。当滑带土的抗剪强度主要受粘聚力。当滑带土的抗剪强度主要受粘聚力控制，且内摩擦角很小时，将摩擦力的实际作用控制，且内摩擦角很小时，将摩擦力的实际作用纳入纳入c c的指标内考虑，反算综合粘聚力的指标内考虑，反算综合粘聚力c c。此种简。此种简化只适用于滑带饱水且滑动中排水困难，滑带

120、又化只适用于滑带饱水且滑动中排水困难，滑带又为饱和粘性土或虽含有少量粗颗粒但被粘土所包为饱和粘性土或虽含有少量粗颗粒但被粘土所包裹而滑动时粗颗粒不能相互接触的情况。裹而滑动时粗颗粒不能相互接触的情况。188188a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (四) 滑坡稳定分析中计算指标的确定滑坡稳定分析中计算指标的确定 n n 1 抗剪强度指标的确定n n（2 2） 用反算法求滑动面土的抗剪强度指标用反算法求滑动面土的抗剪强度指标n n 综合综合 法法。当滑带土的抗剪强度主要为摩擦力。当滑带土的抗剪强度主要为摩擦力而粘聚力很小时，可假定而粘聚力很小时，可假定c c=0=0，反算土

121、的综合内，反算土的综合内摩擦角摩擦角 。所谓综合是指包含了少量粘聚力的因。所谓综合是指包含了少量粘聚力的因素。这种简化方法适用于滑带土由断层错动带或素。这种简化方法适用于滑带土由断层错动带或错落带等风化破碎岩屑组成，或为硬质岩的风化错落带等风化破碎岩屑组成，或为硬质岩的风化残积土的情况。因为这种情况下滑带土中粗颗合残积土的情况。因为这种情况下滑带土中粗颗合含量很大，抗剪强度主要受摩擦力控制。含量很大，抗剪强度主要受摩擦力控制。189189a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (四) 滑坡稳定分析中计算指标的确定滑坡稳定分析中计算指标的确定 n n 1 抗剪强度指标的确定n

122、n（2 2） 用反算法求滑动面土的抗剪强度指标用反算法求滑动面土的抗剪强度指标n n c c、 值法值法。当滑带土必须同时考虑粘聚力和内。当滑带土必须同时考虑粘聚力和内摩擦力时，可有如下几种办法：摩擦力时，可有如下几种办法：n n 在同一次滑动中，找出两个邻近的瞬间滑动计算断面，建立两在同一次滑动中，找出两个邻近的瞬间滑动计算断面，建立两个反算式，联立求解；个反算式，联立求解；n n 根据同一断面位置，不同时间但条件相似的两次滑动瞬间计算根据同一断面位置，不同时间但条件相似的两次滑动瞬间计算断面，建立两个反算式联立解出；断面，建立两个反算式联立解出；n n 根据滑动面土条件和滑坡瞬间的含水情况

123、，参照类似土质情况根据滑动面土条件和滑坡瞬间的含水情况，参照类似土质情况的有关资料定出其中的一个指标，反算另一个指标值等。的有关资料定出其中的一个指标，反算另一个指标值等。190190a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (四) 滑坡稳定分析中计算指标的确定滑坡稳定分析中计算指标的确定 n n 1 抗剪强度指标的确定n n（3 3） 用经验数据确定滑带土的抗剪强度指标用经验数据确定滑带土的抗剪强度指标n n根据过去的经验发现，滑坡的出现具有一定规律，根据过去的经验发现，滑坡的出现具有一定规律，例如构成滑带的土往往是某些性质特别的软弱土例如构成滑带的土往往是某些性质特别的软弱

124、土层，如风化的泥质岩层及含有蒙脱石等矿物的粘层，如风化的泥质岩层及含有蒙脱石等矿物的粘性土，滑动时滑带土的含水量也在一定范围内，性土，滑动时滑带土的含水量也在一定范围内，或滑动面被水润湿。因此可以从过去治理滑坡所或滑动面被水润湿。因此可以从过去治理滑坡所积累的资料里，根据滑带土的组成，含水情况等积累的资料里，根据滑带土的组成，含水情况等和现今滑坡进行对比，参考选用指标。和现今滑坡进行对比，参考选用指标。191191a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (四) 滑坡稳定分析中计算指标的确定滑坡稳定分析中计算指标的确定 n n2 2 安全系数安全系数( (要求的稳定系数要求的稳

125、定系数) )的确定的确定n n安全系数是指要求滑坡必须具有的安全储备。安安全系数是指要求滑坡必须具有的安全储备。安全系数应根据对滑坡的认识程度和经济合理的原全系数应根据对滑坡的认识程度和经济合理的原则来确定，因此它不是一个定值，而是根据具体则来确定，因此它不是一个定值，而是根据具体情况有所不同的。确定安全系数时应考虑的因素情况有所不同的。确定安全系数时应考虑的因素有：有：(1) (1) 计算方法和计算指标的可靠性；计算方法和计算指标的可靠性；(2) (2) 对滑对滑坡性质、原因的认识程度；坡性质、原因的认识程度；(3) (3) 滑坡可能造成的危滑坡可能造成的危害程度；害程度；(4) (4) 整

126、治处理措施的性质等。整治处理措施的性质等。192192a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程 (四) 滑坡稳定分析中计算指标的确定滑坡稳定分析中计算指标的确定 n n2 2 安全系数安全系数( (要求的稳定系数要求的稳定系数) )的确定的确定n n一般情况下，推力计算中一般情况下，推力计算中F FS S值可取用值可取用1.101.101.251.25。对凡是计算中已考虑了一切不利因素，即不但考对凡是计算中已考虑了一切不利因素，即不但考虑了主力，而且也考虑了附加力的滑坡；规模不虑了主力，而且也考虑了附加力的滑坡；规模不大、形态和滑动性质、原因等容易搞清、今后动大、形态和滑动性质

127、、原因等容易搞清、今后动向易于控制的滑坡；整治滑坡为附属或临时工程；向易于控制的滑坡；整治滑坡为附属或临时工程；危害性较小的滑坡以及掌握资料可靠的滑坡，安危害性较小的滑坡以及掌握资料可靠的滑坡，安全系数可取小一些。反之，对计算中仅考虑主力全系数可取小一些。反之，对计算中仅考虑主力的滑坡；规模较大、一时不易摸清全部性质的滑的滑坡；规模较大、一时不易摸清全部性质的滑坡等，安全系数应取大一些。坡等，安全系数应取大一些。 193193a a第五章第五章 滑坡及抗滑支挡工程滑坡及抗滑支挡工程(五) 抗滑挡土墙n n抗滑挡土墙是整治滑坡常用抗滑挡土墙是整治滑坡常用的有效措施之一。可单独使的有效措施之一。可

128、单独使用，也常与支撑渗沟结合使用，也常与支撑渗沟结合使用。以抗滑桩为主要整治措用。以抗滑桩为主要整治措施的工点，也可用抗滑挡土施的工点，也可用抗滑挡土墙作为辅助措施，分担一部墙作为辅助措施，分担一部分滑坡推力。分滑坡推力。 抗滑挡土墙194194a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程n n抗滑挡土墙所承受的是滑坡推力，它平行于墙后的滑面，一般假设其均匀分布于墙背。由于滑坡推力远较土压力大，墙断面往往受滑动稳定性控制，而且墙的圬工量随滑体体积和滑面自然坡角增大而增加，故抗滑挡墙有圬工体积大、开挖量大、施工期长，对滑坡稳定和施工安全不利等缺点，目前多和其它工程配合使用。195195a a第五

129、章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程n n (六) 抗滑桩n n抗滑桩又称锚固桩。我国1967年首次用于整治沙北滑坡工点获得成功。它是近二十多年来获得广泛应用的一种新型抗滑支挡结构物。抗滑桩196196a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩 抗滑桩是桩埋于稳定滑床中，依靠桩与桩周岩(土)体的相互嵌制作用把滑坡推力传递到稳定地层，利用稳定地层的锚固作用和被动抗力，使滑坡得到稳定。抗滑桩可改善滑坡状态，使滑坡向稳定转化。197197a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩198198a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n按桩的变形条件，

130、抗滑桩可分为n n刚性桩：刚性桩在侧向推力作用下，桩身的挠刚性桩在侧向推力作用下，桩身的挠曲变形很小，可忽略不计，桩在土中产生整体转曲变形很小，可忽略不计，桩在土中产生整体转动位移，桩的侧向位移随离转动中心的距离而成动位移，桩的侧向位移随离转动中心的距离而成直线增加。直线增加。n n弹性桩：在侧向推力的作用下，它的变形以桩在侧向推力的作用下，它的变形以桩身的挠曲变形为主，而桩整体转动所引起的变形身的挠曲变形为主，而桩整体转动所引起的变形可略去不计。可略去不计。199199a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n产生这两种不同性质的变形，与桩和地基土两种介质的相对性质及桩

131、的几何尺寸有关。在进行桩的内力计算前，首先应判别别桩是刚性桩还是弹性桩。200200a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n按按“ “K K” ”法计算时，法计算时，n n当当 h1h1时，属刚性桩时，属刚性桩n n当当 h1h1时，属弹性桩时，属弹性桩n n其中，其中，h h为滑动面以下桩长，为滑动面以下桩长， 为桩的变形系数为桩的变形系数n nBpBp为桩的计算宽度：为桩的计算宽度：Bp=B+1(Bp=B+1(矩形），或矩形），或Bp=0.9(D+1) (Bp=0.9(D+1) (圆圆形）形）201201a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n

132、n按“m”法计算时，n n当h2.5 时，属刚性桩n n当h2.5 时，属弹性桩n n其中， 为桩的变形系数202202a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n按桩的埋置情况和受力状态，抗滑桩可分为：n n全埋式桩：桩前桩后均受外力作用；n n悬臂式桩：桩前滑动面以上部分土体对桩不产生作用力。203203a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n抗滑桩的抗滑桩的优点优点：n n（1 1）与抗滑挡墙比较，它的抗滑能力大，圬工小；）与抗滑挡墙比较，它的抗滑能力大，圬工小；n n（2 2）设桩位置比较灵活，可集中设置，也可分级设）设桩位置比较灵活，可集中

133、设置，也可分级设置，可单独使用，也可与其他支挡工程配合使用；置，可单独使用，也可与其他支挡工程配合使用；n n（3 3）桩施工时破坏滑体范围小，不致改变滑坡的稳）桩施工时破坏滑体范围小，不致改变滑坡的稳定状态；定状态；n n（4 4）施工简便，采用混凝土护壁后施工安全；由于）施工简便，采用混凝土护壁后施工安全；由于可分点同时施工，劳力易于安排，工期可缩短；可分点同时施工，劳力易于安排，工期可缩短；204204a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n（5 5）成桩后能立即发挥作用，有利于滑坡稳定，）成桩后能立即发挥作用，有利于滑坡稳定，而且施工可不受季节限制；而且施工可不

134、受季节限制；n n（6 6）施工开挖桩孔过程中易于校对地质资料，如）施工开挖桩孔过程中易于校对地质资料，如有出入可及时修改设计；有出入可及时修改设计；n n（7 7）采用抗滑桩处理滑坡时，可不作复杂的地下）采用抗滑桩处理滑坡时，可不作复杂的地下排水工程。排水工程。205205a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n抗滑桩的设计计算包括桩截面尺寸及合理间距的确定、桩的长度及锚固深度的确定、作用于桩身的外荷载计算、桩的内力计算及配筋设计等。206206a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n作用于桩上的滑坡推力可按传递系数法计算。推力在桩上的分布可根

135、据滑体性质来确定，当滑体力粘聚力较大的粘土、土夹石、较完整的岩层时，滑体系均匀向下蠕动，或整体向下移动，故推力可按矩形分布考虑；当滑体力松散体或堆积层时，可按三角形分布考虑；当滑体不属上述情况，而介乎二者之间时，可按抛物线形或简化为梯形分布考虑。207207a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n受荷段桩身内力计算n n n n当桩前滑坡体自身不能保持稳定时，也就是当桩受力时，它不能给桩以反向支撑力，这种情况的桩称为悬臂桩，此时桩的受荷段只承受滑坡推力。桩身的内力可根据一般结构力学公直接计算。208208a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n受

136、荷段桩身内力计算受荷段桩身内力计算n n n n当桩前滑体能够自身稳定，并且有一定的稳定强当桩前滑体能够自身稳定，并且有一定的稳定强度时，在桩受力后，桩前滑体能够提供一定的支度时，在桩受力后，桩前滑体能够提供一定的支撑反力以稳定滑体。这部分力的大小、分布规律撑反力以稳定滑体。这部分力的大小、分布规律及对桩的作用很复杂，目前多按剩余下滑力考虑，及对桩的作用很复杂，目前多按剩余下滑力考虑，其分布规律可采用与滑坡推力相同的分布图形如其分布规律可采用与滑坡推力相同的分布图形如三角形、矩形和梯形。当剩余下滑力采用与滑坡三角形、矩形和梯形。当剩余下滑力采用与滑坡推力相同的分布图形时，桩身的内力计算可根据推

137、力相同的分布图形时，桩身的内力计算可根据一般结构力学公式直接计算。一般结构力学公式直接计算。 209209a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n受荷段桩身内力计算n n n n当桩前剩余下滑力(桩前滑体抗力)采用抛物线分布时，可将抗力图形简化成一个三角形和一个倒梯形，如图所示。210210a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n受荷段桩身内力计算n n 推力和抗力的分布图形推力和抗力的分布图形 最大应力处距桩顶高度最大应力处距桩顶高度h hs s211211a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n锚固段桩身内力计算n n

138、 n n锚固段按地基系数法计算。用地基系数法计算抗滑桩锚固段的受力时，是将地基土视为一弹性介质，主要以捷克学者温克尔的“弹性地基”假说为计算的理论基础。212212a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n锚固段桩身内力计算n n 213213a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n锚固段桩身内力计算n n 214214a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n锚固段桩身内力计算n n 215215a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n锚固段桩身内力计算n n 弹性桩桩轴微分方程n n根据微段的静力平

139、衡条件，可得216216a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n锚固段桩身内力计算锚固段桩身内力计算n n 弹性桩桩轴微分方程弹性桩桩轴微分方程n n经整理得经整理得n n求解抗滑桩桩身内力及变位，从数学角度讲就是求解抗滑桩桩身内力及变位，从数学角度讲就是解上式四阶微分方程式。根据桩受力的不同情况解上式四阶微分方程式。根据桩受力的不同情况及对地基系数的不同假定条件分别求解。及对地基系数的不同假定条件分别求解。217217a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n锚固段桩身内力计算n n 弹性桩桩轴微分方程n n根据地基系数的不同情况，有“K”法和“

140、m”法之分。n n通过求解可得到桩身的弯矩、剪力、水平位移、转角，进而得桩前土体抗力。218218a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n锚固段桩身内力计算n n 弹性桩桩轴微分方程n n求解该方程时，要用到桩底的边界条件。n n有按自由端、锚固端和铰支端考虑三种情况。219219a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n锚固段桩身内力计算n n 弹性桩桩轴微分方程n n求解该方程时，要用到桩底的边界条件。n n有按自由端、锚固端和铰支端考虑三种情况。220220a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程-抗滑桩抗滑桩n n锚固段桩身内力计算n

141、n n n抗滑桩的设计应进行弯矩、剪力的计算，并据此进行桩身的配筋计算。必要时进行桩顶位移的检算。n n另一重要工作是进行桩前抗力的检算（分岩石和土体），如果桩前抗力不满足要求，则需增大桩身截面或加大锚固段长度。221221a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程(七) 锚索工程 把锚杆（索）加在抗滑桩上可改善抗滑桩的受力把锚杆（索）加在抗滑桩上可改善抗滑桩的受力状态，减少桩身内力和变位，从而达到减小桩的状态，减少桩身内力和变位，从而达到减小桩的断面、埋深，并增大桩的抗滑能力的作用。断面、埋深，并增大桩的抗滑能力的作用。n n近年来，我国在治理滑坡中，为在桩顶施加强大近年来，我国在治理滑坡

142、中，为在桩顶施加强大的预应力锚索穿过滑体锚固于岩层中，桩身用钻的预应力锚索穿过滑体锚固于岩层中，桩身用钻孔桩以减少开挖工程，提高施工速度。孔桩以减少开挖工程，提高施工速度。222222a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程n n预应力锚索抗滑桩是由钻孔桩、预应力锚索和锚具组成的联合抗滑结构，如图下页所示，它可将滑坡推力通过锚索传到锚固段的稳固岩层中。也可用钢筋混凝土板和锚索加固不稳定的山坡，构成预应力锚索板结构。223223a a第五章第五章 抗滑支挡工程抗滑支挡工程锚索抗滑桩224224a a思考题n n1 试述挡土墙土压力与墙体位移的关系，请指出对应三种临界状态的土压力的工程实例（三

143、个及以上）。n n2 朗金土压力理论和库伦土压力理论的假定朗金土压力理论和库伦土压力理论的假定条件有哪些？其适应范围有什么不同？举条件有哪些？其适应范围有什么不同？举出我国现行设计规范中采用朗金理论和库出我国现行设计规范中采用朗金理论和库伦理论计算土压力的例子。伦理论计算土压力的例子。225225a a思考题n n3 3 库伦主动土压力可用下式表达：库伦主动土压力可用下式表达：n n请推导出双线铁路路肩挡土墙当破裂面交于第请推导出双线铁路路肩挡土墙当破裂面交于第二线内时二线内时A A0 0、B B0 0的表达式。的表达式。给定墙型，破裂角，计算土压力，及墙的稳定性给定墙型，破裂角，计算土压力，及墙的稳定性226226a a思考题n n4 试述常见的轻型支挡结构的类型及适用条件。加筋土挡土墙的设计内容。227227a a思考题思考题n n5 试述抗滑桩设计的步骤、内容和方法n n提示：至少包括n n（1）滑坡推力计算n n（2）滑动面抗剪强度指标确定n n（3）自由段桩身内力计算n n（4）锚固段桩身内力计算n n（5）配筋计算n n（6）桩前抗力检算228228a a思考题思考题n n6 铁路边坡防护的内容和常用方法有哪些？危岩落石被动防护设计。229229a a