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1、注册岩土工程师考前培训教程第第6 6章章 土工土工结构与构与边坡防坡防护注册岩土工程注册岩土工程师 1 1、考、考试是是纸老虎，有考老虎，有考试就是就是给人人过的。的。 2 2、佛脚有得抱就抱，、佛脚有得抱就抱，临阵磨磨枪不快也光。不快也光。 3 3、现在要吃肉，不要在要吃肉，不要啃骨骨头。应 试 培培 训第第6 6章章 土工土工结构与构与边坡防坡防护o专业知知识为主主o专业案例知案例知识点明确，点明确，侧重基本原理重基本原理 o土工土工结构部分重点考核岩土的材料特性构部分重点考核岩土的材料特性o边坡防坡防护部分重点考核岩土的部分重点考核岩土的环境介境介质特性特性考核特点第第6 6章章 土工土
2、工结构与构与边坡防坡防护o公路路基公路路基设计规范（范（JTG D30-2004JTG D30-2004）o碾碾压式土石式土石坝设计规范（范（SL 274-2001SL 274-2001） o建筑建筑边坡工程技坡工程技术规范（范（GB 50330-2002GB 50330-2002）o铁路路基支路路基支挡结构构设计规范（范（TB 10025-2001TB 10025-2001）主要规范6.1 6.1 土工土工结构构o熟悉路堤、堤熟悉路堤、堤坝的的设计原原则与方法与方法o熟悉土工熟悉土工结构的防构的防护与加固措施与加固措施o了解土工了解土工结构填料的构填料的选用及填筑方法用及填筑方法o熟悉土工熟
3、悉土工结构施工构施工质量的控制、量的控制、检测、监测方法方法o熟悉不同土熟悉不同土质、条件下的土工、条件下的土工结构构设计要求及方法要求及方法大纲要求6.1.1 6.1.1 路堤的路堤的设计原原则与主要内容与主要内容o路基的功能性要求：路基的功能性要求：强度和度和稳定性。定性。o路基的分路基的分类： 按断面型式分填方、按断面型式分填方、挖方、半填半挖。挖方、半填半挖。 按岩土特性分一般按岩土特性分一般路基和特殊路基。路基和特殊路基。6.1.1 6.1.1 路堤的路堤的设计原原则与主要内容与主要内容o特殊路基之一：特殊路基之一：软土路基：土路基：强度和度和变形形问题突出。突出。o置置换、固、固结
4、、加筋、反、加筋、反压护道。道。6.1.1 6.1.1 路堤的路堤的设计原原则与主要内容与主要内容o特殊路基之二：黄土路基。特殊路基之二：黄土路基。老黄土：干燥老黄土：干燥强度高，度高，竖向裂隙向裂隙发育；育；新黄土：湿陷性和孔洞新黄土：湿陷性和孔洞发育。育。 处理：注重排水，消除孔洞，地基理：注重排水，消除孔洞，地基处理。理。o特殊路基之三：膨特殊路基之三：膨胀土路基：具有土路基：具有胀缩性。性。做好隔、防、排水，控制湿度做好隔、防、排水，控制湿度稳定；降低高度。定；降低高度。6.1.1 6.1.1 路堤的路堤的设计原原则与主要内容与主要内容o特殊路基之四：特殊路基之四：冻土路基：土路基：冻
5、胀与融沉。与融沉。 季季节性性冻土破坏性土破坏性设计，多年，多年冻土保土保护性性设计。o特殊路基之五：特殊路基之五：盐渍土路基：土路基：盐胀与融沉。与融沉。 做好隔、防、排水，做好隔、防、排水，换填及化学填及化学处理等。理等。6.1.1 6.1.1 路堤的路堤的设计原原则与主要内容与主要内容o特殊路基之六：其他特殊路基，如岩溶、滑坡、泥特殊路基之六：其他特殊路基，如岩溶、滑坡、泥石流、崩塌等灾害地段路基；石流、崩塌等灾害地段路基； 以及挖填方大于以及挖填方大于20m20m的高陡路基，当做特殊路基的高陡路基，当做特殊路基处理，需要理，需要进行整体行整体稳定性定性计算，算，20m20m以下的路基以
6、下的路基坡形、坡率按土坡形、坡率按土质依据依据规范取范取值即可。即可。6.1.1 6.1.1 路堤的路堤的设计原原则与主要内容与主要内容o性能要求：性能要求：强度高、水度高、水稳性好、性好、压缩性小、易性小、易压实。o填料不宜：易填料不宜：易风化化软岩、重黏土、岩、重黏土、杂填土、耕植土填土、耕植土及所有特殊土。及所有特殊土。二、填料要求二、填料要求6.1.1 6.1.1 路堤的路堤的设计原原则与主要内容与主要内容o压实的作用：提高密的作用：提高密实度、度、强度，降低度，降低压缩性性o控制指控制指标：土体控制：土体控制压实度、填石路堤控制孔隙率。度、填石路堤控制孔隙率。三、路堤的三、路堤的压实
7、压实度的影响因素：度的影响因素：主要有含水量、主要有含水量、击实功能、土的种功能、土的种类和和级配等。配等。1.含水量的影响含水量的影响dmaxd0op说明：明：当当击数一定数一定时，只有在某一含水量下才只有在某一含水量下才获得最佳的得最佳的击实效果效果 6.1.1 6.1.1 路堤的路堤的设计原原则与主要内容与主要内容最佳含水量与最大干最佳含水量与最大干密度。密度。2.2.击实功能的影响功能的影响说明：明：填料的含水率填料的含水率过高或高或过低都是不利的。低都是不利的。0d击数数403020饱和和线1.土料的最大干密度和最土料的最大干密度和最优含水量不是常数。最大干密含水量不是常数。最大干密
8、度随度随击数的增加而逐数的增加而逐渐增大增大, ,最最优含水量逐含水量逐渐减小。减小。2.当含水量当含水量较低低时击数的影数的影响响较显著。当含水量著。当含水量较高高时，含水量与干密度关系曲含水量与干密度关系曲线趋近于近于饱和和线，这时提高提高击实功能是无效的功能是无效的 6.1.1 6.1.1 路堤的路堤的设计原原则与主要内容与主要内容3.3.土土类和和级配的影响配的影响在无粘性土在无粘性土实际填筑中，填筑中，通常要不断洒水使其在通常要不断洒水使其在较高的含水量下高的含水量下压实 d0无粘性土的无粘性土的击实曲曲线说明：明：土的土的级配配对土的土的压实性影响很大。性影响很大。级配良好的土，配
9、良好的土，易于易于压实，因，因为级配良好的配良好的土有足土有足够的的细粒去充填粒去充填较粗粗粒形成的孔隙，因而能粒形成的孔隙，因而能获得得较高的干密度。高的干密度。 6.1.1 6.1.1 路堤的路堤的设计原原则与主要内容与主要内容6.1.1 6.1.1 路堤的路堤的设计原原则与主要内容与主要内容路路基基的的结构构6.1.1 6.1.1 路堤的路堤的设计原原则与主要内容与主要内容6.1.1 6.1.1 路堤的路堤的设计原原则与主要内容与主要内容 可可设为单坡、折坡、折线和台和台阶形，以形，以稳定定为原原则。四、路堤的四、路堤的结构构五、地基表五、地基表层处理理 地表横坡陡于地表横坡陡于1 1：
10、2.52.5时需需验算算稳定性。定性。 地面地面压实度除三、度除三、四四级公路不小公路不小85%85%外，外，其他均不小于其他均不小于90%90%。6.1.1 6.1.1 路堤的路堤的设计原原则与主要内容与主要内容 包括地表、地下排水，截、集、排路基范包括地表、地下排水，截、集、排路基范围及周及周边环境水体。境水体。六、排水系六、排水系统七、防七、防护工程工程坡面防坡面防护冲刷防冲刷防护6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容o渗流渗流问题及其控制及其控制o冲刷冲刷问题及其控制及其控制o沉降沉降问题及其控制及其控制o稳定定问题o其他其他问题：冰：冰冻破坏，破坏，动物
11、破坏，地震破坏。物破坏，地震破坏。一、土石一、土石坝的工作条件及的工作条件及设计原原则 6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容o渗流渗流问题及其控制及其控制o渗流渗流问题 o坝体大部分浸泡在水中，降低了有效重度和体大部分浸泡在水中，降低了有效重度和强度。度。 o渗流渗流对土体作用有土体作用有动水水压力增加了滑坡的可能性。力增加了滑坡的可能性。 o渗流在土体中流渗流在土体中流动产生渗透坡降，如果超生渗透坡降，如果超过允允许渗透坡降，渗透坡降，可能可能产生渗透生渗透变形。形。 o渗流量渗流量过大会影响水大会影响水库蓄水量，尤其蓄水量，尤其对抽水蓄能水抽水蓄能水库一、土
12、石一、土石坝的工作条件及的工作条件及设计原原则 6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容o渗流渗流问题及其控制及其控制o渗流渗流问题的控制的控制 o进行合理的防渗行合理的防渗设计；o合理布置排水及反合理布置排水及反滤设施，施，o加加强防渗体与其它部位的防渗体与其它部位的连接，接，o保保证坝体和体和坝基的渗透基的渗透稳定性。定性。一、土石一、土石坝的工作条件及的工作条件及设计原原则 6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容o冲刷冲刷问题及其控制及其控制o土石土石坝抗冲能力低，雨水、抗冲能力低，雨水、风浪的淘刷作用削弱了浪的淘刷作用削弱了坝体
13、的体的有效部分有效部分o土石土石坝抗冲能力低抗冲能力低绝大多数土石大多数土石坝不允不允许水流漫水流漫顶。o控制：控制： a. a.要有足要有足够的的坝高，高，应预留沉陷留沉陷值； b. b.要要设置泄置泄水能力足水能力足够大的泄水建筑物；大的泄水建筑物； c. c.在上、下游在上、下游坝坡坡应采取有采取有效的防效的防护措施及措施及坝面排水措施。面排水措施。一、土石一、土石坝的工作条件及的工作条件及设计原原则 6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容o沉降沉降问题及其控制及其控制o沉降沉降过大会造成大会造成坝顶高程不足。高程不足。 o过大的不均匀沉降会引起大的不均匀沉
14、降会引起坝体开裂，体开裂，导致漏水。致漏水。o控制：施工中要控制：施工中要预留沉降留沉降值； 为防止不均匀沉降，要合理防止不均匀沉降，要合理设计坝体剖面及体剖面及细部构造，部构造，正确正确选择坝体土料，施工体土料，施工时土料土料压实要符合要符合设计标准。准。一、土石一、土石坝的工作条件及的工作条件及设计原原则 6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容o稳定定问题o稳定定问题： o坝体体为散粒体散粒体结构，局部范构，局部范围剪剪应力力 允允许剪剪应力，就会力，就会产生生坝体滑体滑动或或坝体体连同地基一起滑同地基一起滑动。 o稳定定问题控制：控制：坝体和体和坝基必基必须
15、稳定可靠定可靠 o合理合理设计坝坡、合理坡、合理选择土料；土料；o施工中做好地基施工中做好地基处理，土料理，土料压实要符合要符合设计标准准一、土石一、土石坝的工作条件及的工作条件及设计原原则 6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容o1)1)正常运用情况：正常运用情况： 水水库蓄蓄满水形成水形成稳定渗流定渗流时验算下游坡的算下游坡的稳定定 ；上游上游库水位水位为某一最不利水位某一最不利水位时验算上游坡的算上游坡的稳定定 ； 上游水位正常降落，上游上游水位正常降落，上游坝坡坡产生渗透生渗透动水水压力（流力（流线方方向指向上游）向指向上游）时的上游坡的上游坡稳定定计算。
16、算。一、土石一、土石坝的工作条件及的工作条件及稳定性定性计算工况算工况 “两坡及整体两坡及整体” 6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容o2)2)非常运用情况：非常运用情况：库水位水位骤降降(k10-3cm/s(k10-3cm/s，V3m/d)V3m/d)，形成反向渗流，形成反向渗流验算上游坡的算上游坡的稳定定 ；正常蓄水位正常蓄水位+ +地震地震验算上、下游坡的算上、下游坡的稳定；定；校核洪水位校核洪水位时验算下游坡的算下游坡的稳定定 ；施工期考施工期考虑孔隙水孔隙水压力力时验算上、下游坡的算上、下游坡的稳定定 。一、土石一、土石坝的工作条件及的工作条件及稳定性
17、定性计算工况算工况 “两坡及整体两坡及整体” 6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容n坝基基处理的目的：理的目的： n控制渗流，减渗流坡降，避免管涌等有害的渗流控制渗流，减渗流坡降，避免管涌等有害的渗流变形，形，控制渗流量；控制渗流量； n保持保持坝体和体和坝基的静力和基的静力和动力力稳定，不定，不产生生过大的有害大的有害变形；竣工后，形；竣工后，坝基和基和坝体的体的总沉降量一般不宜大于沉降量一般不宜大于坝高的高的1%1%； n在保在保证坝安全运行的条件下安全运行的条件下节省投省投资。二、二、坝基基处理理 6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容
18、与主要内容n砂砂砾石石坝基基处理：理： o砂卵石砂卵石坝基基处理主要是解决渗流控制理主要是解决渗流控制问题。主要措施有水。主要措施有水平防渗措施、垂直防渗措施和下游排水平防渗措施、垂直防渗措施和下游排水设施及盖重等施及盖重等; ; o“上上铺”：上游上游铺水平水平铺盖盖防渗防渗o“中截中截”（垂直防渗）：（垂直防渗）：各种各种坝底的垂直防渗底的垂直防渗 回填粘回填粘土截水槽土截水槽、混凝土防渗混凝土防渗墙、灌灌浆帷幕帷幕、高高压喷射灌射灌浆o“下排下排”：即下游反即下游反滤排水排水 排水减排水减压结构、加盖重构、加盖重二、二、坝基基处理理 6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要
19、内容与主要内容n1)1)砂砂砾石石坝基基处理：理： o“上上铺”：上游：上游铺水平水平铺盖盖防渗防渗二、二、坝基基处理理 6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容n2)2)回填粘土截水槽回填粘土截水槽n适合于适合于较薄的地基（薄的地基（10-10-15m15m），工期短，施工），工期短，施工质量有保量有保证； n粘土截水粘土截水墙底底宽根据回填根据回填土的允土的允许渗透坡降及施工渗透坡降及施工要求确定。要求确定。二、二、坝基基处理理 “中截中截”6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容n3)3)混凝土防渗混凝土防渗墙n适用于覆盖适用于覆盖
20、层80m15M15，可灌，可灌注水泥注水泥浆；M10M10，可灌，可灌注水泥粘土注水泥粘土浆。n底部深入不透水底部深入不透水层不小不小于于5m5m。二、二、坝基基处理理 “中截中截”6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容n5)5)高高压喷射灌射灌浆n用高用高压水射流，水气同水射流，水气同轴喷射，切割射，切割掺搅地地层，浆液在低液在低压下下进入地入地层，形成充填胶，形成充填胶结体体; ; n定定喷注注浆（只（只喷不旋不旋转、边提升）提升）壁状加固壁状加固n摆喷注注浆（喷浆、摆动、提升）、提升）扇形状加固扇形状加固n6)6)防渗防渗铺盖盖 n不能截断渗流，但延不能截断
21、渗流，但延长渗径，降低渗透坡降，减小渗流量；渗径，降低渗透坡降，减小渗流量； n一般用粘土或壤土一般用粘土或壤土, ,常与斜常与斜墙联合使用，并且与下游反合使用，并且与下游反滤排排水减水减压设施一起控制渗流。施一起控制渗流。二、二、坝基基处理理 “中截中截”“下排下排”6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容n岩石岩石坝基基处理：理： n小型土石小型土石坝的岩基一般可不作的岩基一般可不作专门处理。大中型工程的岩理。大中型工程的岩基基处理，主要是解决防渗理，主要是解决防渗问题，常用的措施是帷幕灌，常用的措施是帷幕灌浆。 n处理好与基岩理好与基岩结合面合面 n灌灌浆 n
22、软弱弱带的的处理理n岩溶的岩溶的处理理二、二、坝基基处理理 6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容n1 1）处理好与基岩的理好与基岩的结合面合面 o清基整平，水泥砂清基整平，水泥砂浆填塞大的填塞大的缝隙，隙，进行行喷浆或涂粘土或涂粘土浆； o沿与基岩接触面沿与基岩接触面处薄的防渗体薄的防渗体( (薄心薄心墙、薄斜、薄斜墙等等) )适当加厚，适当加厚，延延长接触渗径；接触渗径； o如如风化及裂隙化及裂隙发育的岩育的岩层不深，可开挖截水槽切断不深，可开挖截水槽切断该层岩石，岩石，直达新直达新鲜完整岩石。截水槽用土回填，与土完整岩石。截水槽用土回填，与土质防渗体相接；防
23、渗体相接； o注意开挖面保注意开挖面保护二、二、坝基基处理理 基岩表面基岩表面处理理基岩浅基岩浅层处理理6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容n2 2）灌）灌浆o坝基岩石在基岩石在较深范深范围内内节理裂隙理裂隙发育，透水性大，开挖育，透水性大，开挖处理不理不经济，一般采用帷幕灌，一般采用帷幕灌浆和固和固结灌灌浆处理。理。n帷幕灌帷幕灌浆：n裂隙裂隙宽度大于度大于0.15-0.25mm0.15-0.25mm时可水泥灌可水泥灌浆，小于，小于0.15mm0.15mm时化化学灌学灌浆或超或超细水泥灌水泥灌浆；n帷幕帷幕应深入相深入相对不透水岩不透水岩层至少至少5m5m。n
24、应做好帷幕与土做好帷幕与土质防渗体防渗体连接，可在两者接触面接，可在两者接触面浇厚厚0.50.51.2m1.2m，沿上下游方向，沿上下游方向宽24m24m的混凝土盖板，再在板下灌的混凝土盖板，再在板下灌浆。6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容固固结灌灌浆：n如帷幕两如帷幕两侧防渗体下面基岩比防渗体下面基岩比较破碎，裂隙破碎，裂隙发育，除育，除设灌灌浆帷幕外，帷幕外，还需需对帷幕两帷幕两侧基岩基岩进行固行固结灌灌浆，以提，以提高基岩完整性高基岩完整性; ;孔排距可取孔排距可取3-4m3-4m，深度，深度5-10m5-10m；n固固结灌灌浆标准可与帷幕灌准可与帷幕灌
25、浆相同，灌后也要相同，灌后也要进行行质量量检查，检查孔数量不少于固孔数量不少于固结灌灌浆孔数的孔数的5 5；n固固结灌灌浆的灌的灌浆压力力0.10.10.3MPa0.3MPa；有混凝土盖板；有混凝土盖板时灌灌浆压力力0.20.20.5MPa0.5MPa，最，最终通通过灌灌浆试验确定。确定。6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容n土土质坝基基处理：理： o要求沿土基的渗流量及渗透比降不超要求沿土基的渗流量及渗透比降不超过允允许值，筑，筑坝后不会后不会产生生过大沉降大沉降变形，不会因土基剪切破坏形，不会因土基剪切破坏导致土石致土石坝滑坡。滑坡。 o土基表面清理，挖除土
26、基表面清理，挖除树根草皮、表根草皮、表层腐殖土、淤泥、粉腐殖土、淤泥、粉细砂、砂、乱石乱石砖瓦等，洞穴、冲沟、凹塘瓦等，洞穴、冲沟、凹塘应进行开挖，回填上行开挖，回填上坝土料土料并夯并夯实。经表面清理后表面清理后压实土基表土基表层，并，并进行刨毛后，才填行刨毛后，才填筑筑坝体第一体第一层填土。填土。o土基的防渗土基的防渗处理，可用截水槽，混凝土防渗理，可用截水槽，混凝土防渗墙或高或高压喷射灌射灌浆，修建，修建铺盖等。盖等。 o在土基上的均在土基上的均质土土坝，一般要，一般要设坝体排水，以降低浸体排水，以降低浸润线。6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容n1 1）均
27、）均质坝对土料的要求土料的要求o(1)(1)强度指度指标、c c较大；大；o(2)(2)渗透系数渗透系数k k较小，小，10-4cm/s10-4cm/s； o(3)(3)要有一定的塑性：塑性指数要有一定的塑性：塑性指数Ip=L-P=7Ip=L-P=71717； 能适能适应坝基基变形而不会形而不会产生裂生裂缝；o(4)(4)有机有机杂质含量（按含量（按质量量计）5%5%； o(5)(5)土土质：绝大多数采用粘性土。大多数采用粘性土。三、筑三、筑坝材料的材料的选择 6.1.2 6.1.2 土石土石坝的的设计原原则与主要内容与主要内容n2 2）防渗土料）防渗土料( (心心墙、斜、斜墙) )的要求的要
28、求(1)(1)渗透系数渗透系数k k较小，小，10-5cm/s10-5cm/s；(2)(2)有有较好的塑性以适好的塑性以适应坝体及体及坝基基变形，塑性指数形，塑性指数IpIp大于大于10101212； (3)(3)有机有机杂质含量含量2%2%，水溶，水溶盐含量按含量按质量量计3%3%，有良好，有良好级配；配； (4)(4)浸水和失水浸水和失水时体体积变化化较小；小； (5)(5)土土质：粘粒含量（粒径：粘粒含量（粒径0.005mmT土坡整体土坡整体稳定定NW6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法WTTN稳定条件：定条件：T T T T砂土的内摩砂土的内摩擦角擦角抗滑力与滑抗滑
29、力与滑动力的比力的比值 三、无粘性土土坡三、无粘性土土坡6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法稳定条件定条件：TT+JWTTNJ顺坡出流情况坡出流情况: / / satsat1/21/2，坡坡面有面有顺坡渗流作用坡渗流作用时，无粘性土土坡，无粘性土土坡稳定安全系数将近定安全系数将近降低一半降低一半 三、无粘性土土坡三、无粘性土土坡6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法四、直四、直线( (平面平面) )滑滑动法法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法 适用于无粘性土坡，沿直适用于无粘性土坡，沿直线软弱滑弱滑动面、面、层面滑面滑动的的岩岩质边坡
30、，和平面基岩面土坡。注意条件坡，和平面基岩面土坡。注意条件变化！化！五、瑞典五、瑞典圆弧滑弧滑动法法简单圆弧滑弧滑动法法NfWROBd假定滑假定滑动面面为圆柱面，截柱面，截面面为圆弧，利用土体极限弧，利用土体极限平衡条件下的受力情况：平衡条件下的受力情况： 滑滑动面上的最大面上的最大抗滑力矩与滑抗滑力矩与滑动力矩之比力矩之比 饱和粘土，不排水剪条和粘土，不排水剪条件下，件下， u u0 0，f fc cu u CA6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法粘性土土坡滑粘性土土坡滑动前，坡前，坡顶常常常出常出现竖向裂向裂缝 CRdBAWfONA z0深度近似采用深度近似采用土土压力
31、力临界深界深度度 裂裂缝的出的出现将使滑弧将使滑弧长度由度由AC减小减小到到AC，如果裂，如果裂缝中中积水，水，还要考要考虑静水静水压力力对土坡土坡稳定的不利影响定的不利影响 Fs是任意假定某个滑是任意假定某个滑动面的抗滑面的抗滑安全系数，安全系数，实际要求的是与最危要求的是与最危险滑滑动面相面相对应的最小安全系数的最小安全系数 假定若干滑动面 最小安全系数最小安全系数 6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法五、瑞典五、瑞典圆弧滑弧滑动法法12ROBA对于均于均质粘性土土坡，粘性土土坡，其最危其最危险滑滑动面通面通过坡脚坡脚 =0=0 圆心位置由心位置由1 1，2 2确定确定
32、OB12AHE2H4.5HF Fs s 00 圆心位置在心位置在EOEO的延的延长线上上 6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法五、瑞典五、瑞典圆弧滑弧滑动法法1.1.假定坡体和滑面以下土体均假定坡体和滑面以下土体均为不不变形的形的刚体；体；2.2.滑面上各点的法向滑面上各点的法向应力采用条分法力采用条分法获得；得；3.3.假定各条假定各条块的的稳定性系数同整体定性系数同整体稳定性系数相等；定性系数相等；4.4.根据滑根据滑块刚体极限平衡条件求得体极限平衡条件求得稳定性系数。定性系数。六、条分法六、条分法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法土条土条间法向作
33、用力法向作用力土条土条间切向作用力切向作用力安全系数安全系数Fsn2n-2n-11六、条分法六、条分法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法 将土坡作将土坡作为平面平面问题，对每个土条可分每个土条可分别列两个正交方向的列两个正交方向的静力平衡方程和一个力矩平衡方程，共静力平衡方程和一个力矩平衡方程，共3n3n个方程。个方程。六、条分法六、条分法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法六、条分法六、条分法- -费伦纽斯斯abcdiiOCRABH对于外形复于外形复杂、 00的粘性土土的粘性土土坡，土体分坡，土体分层情况情况时，要确定滑，要确定滑动土体的重量及其重心
34、位置比土体的重量及其重心位置比较困困难，而且抗剪，而且抗剪强度的分布不同，度的分布不同，一般采用条分法分析一般采用条分法分析 各土条各土条对滑弧滑弧圆心的抗滑力矩和心的抗滑力矩和滑滑动力矩力矩 滑滑动土体分土体分为若干垂直若干垂直土条土条土坡土坡稳定安定安全系数全系数 6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法条分法分析步条分法分析步骤I IabcdiiOCRABH1.1.按比例按比例绘出土坡剖面出土坡剖面 2.2.任任选一一圆心心O O，确定滑，确定滑动面，将滑面，将滑动面以上土体分成面以上土体分成几个等几个等宽或不等或不等宽土条土条 3.3.每个土条的受力分析每个土条的受力分
35、析 cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi静力平衡静力平衡假假设两两组合力合力( (P Pi i，X Xi i) ) ( (P Pi i1 1，X Xi i1 1) )六、条分法六、条分法- -费伦纽斯斯6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法条分法分析步条分法分析步骤4.4.滑滑动面的面的总滑滑动力矩力矩 5.5.滑滑动面的面的总抗滑力矩抗滑力矩 6.6.确定安全系数确定安全系数 abcdiiOCRABHcdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTi条分法是一种条分法是一种试算法，算法，应选取不同取不同圆心位置和不心位置和不同半径同半径进行行计算，求最小的安全系数；适
36、用于算，求最小的安全系数；适用于圆弧滑弧滑动面，假面，假设条条间力大小相等、方向相反力大小相等、方向相反六、条分六、条分- -费伦纽斯斯6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法六、条分法六、条分法- -费伦纽斯法特殊情形斯法特殊情形6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法六、条分法六、条分法- -费伦纽斯法特殊情形斯法特殊情形6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法a. a. 原理与特点原理与特点n 假假设滑裂面滑裂面为圆弧。弧。n 考考虑条条间作用力，但忽略作用力，但忽略竖向分力。向分力。n每每条条滑滑裂裂面面上上满足足极极限限平平衡衡条条件件
37、，土土条条底底面面和和整整体体稳定性相同。定性相同。n 每条上作用力在每条上作用力在y y方向（方向（竖直）上静力平衡直）上静力平衡n 总体体对圆心心O O力矩平衡力矩平衡六、条分法六、条分法- -毕肖普法肖普法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法六、条分法六、条分法- -毕肖普法肖普法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法BishopBishop有效有效应力分析力分析六、条分法六、条分法- -毕肖普法肖普法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法力矩平衡力矩平衡简化后得：化后得：六、条分法六、条分法- -毕肖普法肖普法6.2.2 6.2.
38、2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法c.毕肖甫法肖甫法计算步算步骤圆心O，半径R设 Fs=1.0计算 mq qiYESFs最小END计算NoYESNo六、条分法六、条分法- -毕肖普法肖普法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法n 可适用于非可适用于非圆弧滑弧滑动面面n 考考虑条条间作作用用力力，假假定定土土条条间法法向向作作用用力力位位于于1/31/3高高度度处，各条，各条块作用点作用点连线称称为推力推力线。n 滑滑动面上切向力面上切向力为土的抗剪土的抗剪强度。度。n需要需要试算，迭代几次可收算，迭代几次可收敛。六、条分法六、条分法- -杨布法布法6.2.2 6.2.2 边
39、坡坡稳定性分析方法定性分析方法a. a. 原理与特点原理与特点六、条分法六、条分法- -杨布法布法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法力平衡力平衡力矩平衡力矩平衡六、条分法六、条分法- -杨布法布法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法边界条件界条件稳定性系数的定定性系数的定义莫莫尔库仑准准则稳定定性性系系数数六、条分法六、条分法- -杨布法布法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法o一般需要一般需要3 3、4 4次次试算即可收算即可收敛o杨布条分法基本可以布条分法基本可以满足所有的静力平衡条足所有的静力平衡条间，所以是，所以是“严格格”
40、方法之一，但其推力方法之一，但其推力线的假定必符合条的假定必符合条间力的合理力的合理性要求（即土条性要求（即土条间不不产生拉力和剪切破坏）。生拉力和剪切破坏）。六、条分法六、条分法- -杨布法布法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法六、条分法六、条分法- -不平衡推力不平衡推力传递法法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法假定条假定条间力的合力与上一土条底面平行，力的合力与上一土条底面平行，这样就确定了条就确定了条间力力的作用方向，减少了的作用方向，减少了n-1n-1个未知量，然后根据各分条力的平衡个未知量，然后根据各分条力的平衡条件，逐条向下推求，直至最
41、后一条土条的作用力条件，逐条向下推求，直至最后一条土条的作用力为零。零。a. a. 原理与特点原理与特点力平衡力平衡莫莫尔库仑准准则六、条分法六、条分法- -不平衡推力不平衡推力传递法法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法o不平衡推力不平衡推力传递法法计算算时，先假，先假设稳定性系数定性系数为1 1，然后从坡，然后从坡顶开始逐条向下推求开始逐条向下推求PiPi，直至求出最后一条的推力，直至求出最后一条的推力PnPn，PnPn必必须为零，否零，否则要重新假定要重新假定稳定性系数，重新定性系数，重新计算。算。o使用不平衡推力法使用不平衡推力法计算算时，抗剪，抗剪强度指度指标可根
42、据土的性可根据土的性质和当和当地地经验，采用，采用试验和滑坡反算相和滑坡反算相结合的方法确定。合的方法确定。o分条之分条之间不能承受拉力，所以任何土条的推力如果不能承受拉力，所以任何土条的推力如果为负，则推推力不再向下力不再向下传递，而，而对下一土条取推力下一土条取推力为零。零。六、条分法六、条分法- -不平衡推力不平衡推力传递法法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法显式表达式（建筑式表达式（建筑边坡工程技坡工程技术规范）范）六、条分法六、条分法- -不平衡推力不平衡推力传递法法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法o剩余下滑力剩余下滑力Ei = TiK
43、- Ri + iEi-1Ei = TiK - Ri + iEi-1显式表达式（岩土工程勘察式表达式（岩土工程勘察规范）范）式中式中六、条分法六、条分法- -不平衡推力不平衡推力传递法法6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法1 1 边坡坡稳定分析的定分析的总应力法和有效力法和有效应力法力法 n有效应力法：使用有效应力强度指标 c、 n总应力法：使用总应力强度指标 cu 或 ccu、cu 指指标值过高，有高，有发生滑坡的可能生滑坡的可能 指指标值过低，没有充分低，没有充分发挥土的土的强度，就工程而言，不度，就工程而言，不经济 如果能准确知道土中孔隙水如果能准确知道土中孔隙水压力分
44、布，采用有效力分布，采用有效应力法比力法比较合理。合理。重要的工程重要的工程应采用有效采用有效强度指度指标进行核算。行核算。 2 2 计算参数的取算参数的取值 6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法七、几个七、几个问题的的讨论3 3 安全系数的取安全系数的取值 6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法七、几个七、几个问题的的讨论6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法七、几个七、几个问题的的讨论6.2.2 6.2.2 边坡坡稳定性分析方法定性分析方法七、几个七、几个问题的的讨论6.3 6.3 边坡防坡防护结构构o了解了解边坡防坡防护常用技常用技
45、术o熟悉主要支熟悉主要支挡结构的构的设计方法和施工方法方法和施工方法o熟悉熟悉挡墙的的结构型式构型式o掌握掌握边坡排水工程的坡排水工程的设计方法和施工要点方法和施工要点大纲要求主主动被被动6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力土类土类应力状态应力状态墙运动形式墙运动形式可能需要的位移量可能需要的位移量砂土砂土主动主动平移平移0.0001H0.0001H绕墙趾转动绕墙趾转动0.001H0.001H绕墙顶转动绕墙顶转动0.02H0.02H被动被动平移平移0.05H0.05H绕墙趾转动绕墙趾转动0.1H0.1H绕墙顶转动绕墙顶转动0.05H0.
46、05H粘土粘土主动主动平移平移0.004H0.004H绕墙趾转动绕墙趾转动0.004H0.004H6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力o1.1.静止土静止土压力力 只只发生在生在挡土土墙为刚性，不性，不发生任何位移的情况，生任何位移的情况，实际工程中，作用在深基工程中，作用在深基础侧墙、U U形形桥台、嵌岩的台、嵌岩的刚性性挡墙、拱、拱桥桥台上土台上土压力，力，预应力力锚固支固支挡的的边坡土坡土压力可力可近似看作静止土近似看作静止土压力。力。 滑坡防治中抗滑滑坡防治中抗滑桩前土抗力有前土抗力有时候也候也处理理为静止土静止土压力。力。6.
47、3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力o若若墙后填土后填土为均匀体，均匀体，则单位位面面积上静止土上静止土压力力为静止土静止土压力合力力合力为1/3H6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力o静止土静止土压力力计算的关算的关键是静止是静止侧压力系数的确定。力系数的确定。K0K0可由室内的或可由室内的或现场的静止的静止侧压力力试验来来测定。定。o对于砂或正常固于砂或正常固结的粘土，可根据有效内摩擦角来的粘土，可根据有效内摩擦角来确定确定o砂土可取砂土可取0.34-0.450.34-0.45，
48、粘土取，粘土取0.5-0.70.5-0.7。6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力oRankineRankine土土压力理力理论和和CoulombCoulomb土土压力理力理论是是计算主算主动土土压力力和被和被动土土压力的两种基本理力的两种基本理论。oRankine理理论基本原理基本原理 认为墙后填土达到极限平衡状后填土达到极限平衡状态时，与，与墙背接触的任一背接触的任一土土单元体都元体都处于极限平衡状于极限平衡状态，然后根据土，然后根据土单元体元体处于极限于极限平衡状平衡状态时应力所力所满足的条件来建立土足的条件来建立土压力的力的计算公
49、式算公式oRankine理理论基本假定基本假定 土体是具有水平表面的半无限体，土体是具有水平表面的半无限体，墙背背竖直光滑，采用直光滑，采用这样假定的目的是控制假定的目的是控制墙后后单元体在水平和元体在水平和竖直方向的主直方向的主应力方向。力方向。6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力William John Maquorn RankineWilliam John Maquorn Rankine(1820 - 1872) (1820 - 1872) 6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压
50、力力AO主主动状状态被被动状状态xmin=eax=K0zzxmax=ep6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力o郎肯主郎肯主动土土压力基本力基本计算公式算公式朗肯理朗肯理论的主的主动土土压力系数力系数6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力ea=06.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向
51、岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力有均布荷有均布荷载时粘性土的主粘性土的主动土土压力力6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力有荷有荷载出出现拉力区拉力区不出不出现拉力区拉力区6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力o郎肯被郎肯被动土土压力基本力基本计算公式算公式6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力6.3.1 6.3.1 边坡支坡支
52、护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力o地下水水作用的地下水水作用的处理理1.当当墙后填土中有水后填土中有水时，透水性的土水土分算。，透水性的土水土分算。2.粘土根据工程粘土根据工程经验、不利原、不利原则决定水土分算决定水土分算还是合算。是合算。3.按水土分算按水土分算时，地下水位以下土重度取浮重度和有效，地下水位以下土重度取浮重度和有效应力力强度指度指标计算土算土压力，力，侧压力包括土
53、力包括土压力和水力和水压力。力。4.按水土合算按水土合算时，地下水位以下取，地下水位以下取饱和重度和和重度和总应力力强度指度指标计算算土土压力，不另算水力，不另算水压力。力。5.当土中有渗流当土中有渗流时，还应计算渗透力的影响。算渗透力的影响。6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力o多多层土土时由于各由于各层填土重度不同，使得填土填土重度不同，使得填土竖向向应力分布在土力分布在土层交界面上出交界面上出现转折，土折，土压力分布也可能力分布也可能转折
54、。折。o由于各由于各层填土填土强度参数不同，所以土度参数不同，所以土层界面上下土界面上下土压力系数力系数时，尽管尽管该层面面竖向向应力相同，土力相同，土压力分布会力分布会发生突生突变。6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力填土填土ABDCEo库伦土土压力理力理论是从楔体的静是从楔体的静力平衡条件得出的。力平衡条件得出的。o基本假基本假设：a.a.滑滑动破裂面破裂面为通通过墙踵的平踵的平面。面。b.b.挡土土墙是是刚性的。性的。 c. c.滑滑动楔体楔体 处于极限平衡状于极限平衡状态。 d. d.墙墙后的填土是理想的散粒体后的填土是理想的散
55、粒体后的填土是理想的散粒体后的填土是理想的散粒体( ( ( (粘聚力粘聚力粘聚力粘聚力c c c c0)0)0)0)6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力正弦定律计算自重6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力o主主动土土压力是假定一系列破坏面力是假定一系列破坏面计算出的土算出的土压力中力中的最大的最大值库仑主主动土土压力系数，可力系数，可查表得到。表得到。6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护
56、结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力W代入6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力7.4.2 无粘性土被动土压力的计算当当挡土土墙向填土方向向填土方向挤压时，最危，最危险滑滑动面上的面上的P P值一定是最一定是最小的，因小的，因为此此时滑滑动土体所受阻力最小，最容易被向上推，土体所受阻力最小，最容易被向上推，所以作用在所以作用在墙背上的被背上的被动土土压力力E EP P值，应是假定一系列破坏面是假定一系列破坏面上上计算出的土算
57、出的土压力最小力最小值P Pminmin库仑被被动土土压力系数，可力系数，可查表得到。表得到。朗肯理朗肯理论的适用范围：1=0，=0，=0；2 =0， ；3 0， (45- /2)的坦墙；4L型钢筋混凝土挡土墙；5填土为粘性土或无粘性土。6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力一、一、侧向土向土压力力库伦理理论的适用范围（较朗肯理论广）：1当 0；2墙背形状复杂，墙后填土与荷载条件复杂时；3墙背倾角 (45- /2)的陡墙；4数解法用于无粘性土，图解法对于粘性土和 无粘性土均可使用。常用来计算主动土压力。6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向
58、岩土压力力一、一、侧向土向土压力力静止岩石静止岩石压力力计算公式同土算公式同土压力，力，主主动岩石岩石压力按力按库伦土土压力公力公 式以等效内摩擦角式以等效内摩擦角计算；算；有外有外倾软弱面的按外弱面的按外倾软弱面弱面 公式公式计算；算；对于于顺层、外、外倾结构面和均构面和均质 岩体需要岩体需要计算各种情形下的最算各种情形下的最 不利不利值控制控制设计。6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力二、二、侧向岩石向岩石压力力6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力三、三、侧向岩土向岩土压力的修正力的修正6.3.1 6.3.1 边坡支坡支护
59、结构上的构上的侧向岩土向岩土压力力三、三、侧向岩土向岩土压力的修正力的修正6.3.2 6.3.2 锚杆杆( (索索) )一、一般一、一般规定定 1. 1. 锚杆使用寿命杆使用寿命应不小于服不小于服务建筑物的正常使用年限。建筑物的正常使用年限。 2. 2.一般使用期限在两年以内的一般使用期限在两年以内的锚杆按杆按临时锚杆杆设计，两，两年以上的年以上的锚杆杆应按永久性按永久性锚杆杆进行行设计。 3. 3.对于永久性于永久性锚杆的杆的锚固段不固段不应设在有机在有机质土、液限大土、液限大于于5050或相或相对密度小于密度小于0.30.3的土的土层中。中。 4. 4.当当对支支护结构构变形量容形量容许值
60、要求要求较高、或岩高、或岩层边坡施坡施工期工期稳定性定性较差、或土差、或土层锚固性能固性能较差、或采用了差、或采用了钢绞线和和精精轧钢时，宜采用，宜采用预应力力锚杆。杆。o杆体杆体强度度验算算o砂砂浆与地与地层锚固固长度度验算算o杆体与砂杆体与砂浆锚固固长度度o构造要求构造要求6.3.2 6.3.2 锚杆杆( (索索) )二、二、设计计算算6.3.3 6.3.3 锚杆杆挡墙支支护结构构一、一般一、一般规定定6.3.3 6.3.3 锚杆杆挡墙支支护结构构二、二、设计计算内容算内容6.3.5 6.3.5 重力式重力式挡土土墙一般一般规定定 1. 1.常适用于常适用于8(10)8(10)米以下米以下挡墙。 2. 2.按按墙背背倾斜情况分斜情况分为仰斜式、俯斜式、直立式和衡重式。仰斜式、俯斜式、直立式和衡重式。 3. 3.基槽开挖基槽开挖扰动大，不宜于大，不宜于变形要求形要求严格、坡格、坡顶有建筑物的有建筑物的边坡。坡。6.3.5 6.3.5 重力式重力式挡土土墙设计计算内容算内容 1. 1.抗抗倾覆覆稳定性定性计算。算。 2. 2.抗滑抗滑稳定性定性计算。算。 3. 3.整体整体稳定性定性计算。算。 4. 4.截面截面强度度计算。算。 5. 5.地基承地基承载力及力及软弱下卧弱下卧层验算。算。 6. 6.构造构造设计。预祝祝顺利通利通过考考试谢谢谢谢大家！大家！
