挡土墙及支撑加固.ppt

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1、第九讲挡土墙及支撑加固,边坡防护技术讲义,4.1概述,抗滑挡土墙及其应用,1.抗滑挡土墙 是一种能够抵抗侧向土压力，防止墙后土体坍塌和增加其稳定性的建筑物。2.抗滑挡土墙作用 抗滑挡土墙是目前边坡支护和处治中小型边坡中应用最为广泛而且较为有效的措施之一。抗滑挡土墙的主要作用就是稳定边坡，适用于牵引式滑坡(因挖去山坡坡脚失去支撑而引起的滑坡)。在交通工程中，抗滑挡土墙可用以支撑路堤或路堑边坡、隧道洞口，同时防止水流冲刷路基，同时也常用于处理路基边坡滑坡崩塌等路基病害。尤其广泛应用于山区边坡。,4.1概述,抗滑挡土墙及其应用,3.抗滑挡土墙具体作用：公路上常用的挡土墙，按其设置的位置，也有其他称呼

2、：路肩墙、路堤墙、路堑墙、山坡墙等。1)路肩墙；2)路堤墙路肩墙或路堤墙设在高填路堤或陡坡路堤的下方，可以收缩路堤坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积，防止路基边坡或基底滑动，保证路堤稳定。3)路堑墙设置在堑坡底部，主要用于支撑开挖后不能自行稳定的边坡，可降低挖方边坡的高度，减少挖方数量，防止陡坡路堤下滑，避免山体坍塌。4)山坡墙设置在堑坡上部，用于支挡山坡上可能坍滑的覆盖层或破碎岩层，有的建有拦石作用。,4.1概述,抗滑挡土墙分类及选择,1.挡土墙分类 按结构型式分：1)重力式挡土墙；2)锚杆式挡土墙；3)加筋土挡土墙；4)板桩式挡土墙；5)竖向预应力锚杆式滑挡土墙。按结构型式分：1)浆砌

3、条石(块石)挡土墙；2)素混凝土挡土墙；3)钢筋混凝土挡土墙；4)加筋土挡土墙。2.挡土墙种类的选择 应根据滑坡的性质、类型(间断性还是连续性、单一性还是复合式、浅层还是深层)、自然地质条件、当地的材料供应情况等条件，综合分析，合理确定，以期达到即能治理滑坡，同时还能降低整治工程的建设费用。,4.1概述,抗滑挡土墙分类及选择,采用抗滑挡土墙整治滑坡，对于小型滑坡，可直接在滑坡下部或前缘修建抗滑挡土墙，对于中、大型滑坡，抗滑挡土墙常与排水工程、刷土减重工程等整治措施联合适用。其优点是山体破坏少，稳定滑坡收效快。尤其对于由于斜坡体因前缘崩塌而引起大规模滑坡，抗滑挡土墙会起到良好的整治效果。但在修建

4、抗滑挡土墙时，应尽 量避免或减少对滑坡 体前缘的开挖，必要 时，可设置补偿形抗 滑挡土墙与滑坡体前 缘土坡之间填土，如 图4.1所示。,4.1概述,抗滑挡土墙构造,挡土墙一般由墙身、基础、排水设施、变形缝等几部分组成。1.墙身 墙身包括墙背、墙面、墙顶和护栏四部分，墙身形式可见图4.2。墙顶的最小宽度不小于500mm。2.基础 挡土墙的基础一般采用天然地基，基础埋深应按地基的性质、承载力要求、冻胀影响、地形、水文地质条件等确定。基底埋深应大于1.0m。,4.1概述,抗滑挡土墙构造,3.排水设施 挡土墙应设置排水设施，以疏干墙后填料中的水分，防止墙后积水导致墙身承受额外的静水压力。挡土墙后的排水

5、是十分重要的。4.变形缝 当有可能发生地基不均匀沉降而引起墙身开裂时，挡土墙应设置沉降缝；同时为了减少圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，挡土墙也应设置温度缝。沉降缝和温度缝往往设置在一起，自墙顶做到墙底。,4.1概述,抗滑挡土墙特点,1.受力特点 抗滑挡土墙与一般挡土墙类似，但它又不同于一般挡土墙，主要表现在抗滑挡土墙所承受的土压力的大小、方向、分布和作用点等方面。一般挡土墙主要抵抗主动土压力，而抗滑挡土墙所抵抗的不仅是主动土压力，主要的还是滑坡体的剩余下滑推力。一般情况下滑坡的剩余推力较大，对于滑体刚度较大的中厚层滑坡体压力的分布图形于矩形，推力的方向与滑移面层平行，合力作用点位置较高

6、，位于滑面以上l2墙高处。而主动土压力的合力作用点一般位于滑面以上l3墙高处。因此，一般情况下，滑坡推力较主动土压力对挡土墙影响大。,4.1概述,抗滑挡土墙特点,2.形状特点 为满足抗滑挡土墙自身稳定的需要，这要求通常抗滑挡土墙墙面坡度采用l03105，甚至缓至107511。有时为增强抗滑挡土墙底部的抗滑阻力，将其基底做成倒坡，或锯齿形；而为了增加抗滑挡土墙的抗倾覆稳定性和减少墙体圬工材料用量，有时可在墙后设置l2m宽的衡重台或卸荷平台。抗滑挡土墙的主要功能是稳定滑坡。因滑坡型式的多种多样，滑坡推力的大小也因滑坡的型式、规模和滑移面层的不同而不同。抗滑挡土墙结构的断面形式应因地适宜而采用和设计

7、，而不能像一般挡土墙那样采用标准断面。工程中常用的抗滑挡土墙断面形式如图42所示。,4.1概述,抗滑挡土墙特点,4.1概述,抗滑挡土墙的布置,抗滑挡土墙的布置应根据滑坡位置、类型、规模、滑坡推力大小、滑动面位置和形状，以及基础地质条件等因素，综合分析来进行，一般其布置原则如下：1)对于中、小型滑坡，一般将抗滑挡土墙布设在滑坡前缘。2)对于多级滑坡或滑坡推力较大 时，可分级布设抗滑挡土墙。3)对于滑坡中、小部有稳定岩层 锁口时，可将抗滑挡土墙布设 在锁口处，如图43所示，锁 口处以下部分滑体另作处理，或另设抗滑挡土墙等整治工程。,4.1概述,抗滑挡土墙的布置,4)当滑动面出口在构筑物(如公路、桥

8、梁、房屋建筑)附近，且滑坡前缘距建筑物有一定距离时，为防止修建抗滑挡土墙所进行的基础开挖引起滑坡体活动，应尽可能将抗滑挡土墙靠近建筑物布置，以便墙后留有余地填土加载，增加抗滑力，减少下滑力。5)对于道路工程，当滑面出口在路堑边坡上时，可按滑床地质情况决定布设抗滑挡土墙的位置；若滑床为完整岩层，可采用上挡下护办法。若滑床为不宜设置基础的破碎岩层时，可将抗滑挡土墙设置于坡脚以下稳定的地层内。6)对于滑坡的前缘面向溪流或河岸或海岸时，抗滑挡土墙可设置于稳定的岸滩地，并在抗滑挡土墙与滑坡体前缘留有余地，填土压重，增加阻滑力，,4.1概述,抗滑挡土墙的布置,减少抗滑挡土墙的圬工数量，降低工程造价；或将抗

9、滑挡土墙设置在坡脚，并在挡土墙外进行抛石加固，防止坡脚受水流或波浪的浸蚀和淘刷。7)对于地下水丰富的滑坡地段，在布设抗滑挡土墙前，应先进行辅助排水工程，并在抗滑挡土墙上设置好排水设施。8)对于水库沿岸，由于水库蓄水水位的上升和下降，使浸水斜坡发生崩塌，进而可能引起的大规模的滑坡，除在浸水斜坡可能崩塌处布设抗滑挡土墙外，在高水位附近还应设抗滑桩或二级抗滑挡土墙，稳定高水位以上的滑坡体；或根据地形情况及水库蓄水水位的变化情况设置23级或更多级抗滑挡土墙。,4.1概述,抗滑挡土墙实例,4.1概述,抗滑挡土墙实例,4.1概述,抗滑挡土墙实例,支撑加固,支撑加固主要用于加固危岩。支撑就是在凹崖腔内采用条

10、石砌体或钢筋混凝土墙或柱进行支撑，以承受危岩体的重力，从而减少危岩中的剪切力，使危岩得以稳定。同时可将凹崖腔封闭，减缓凹崖腔的风化进程。支撑加固常用于危岩即将掉落处，或者是竖向位移即将发生的地方，是一种简单而又有效的处置这类边坡的稳定措施。,4.1概述,4.2挡土墙压力,抗滑挡土上的力系,抗滑挡土墙上的力可分为基本力系和附加力系。1.基本力系 基本力系是指由滑坡体和抗滑挡土墙本身的下滑力和阻滑力，它与滑体的大小、重量、滑动面形状和滑面的抗剪强度指标c、有关。2.附加力系 附加力系是作用于抗滑挡土墙上除基本力系外的其他力系，包括：1)滑坡体的荷载(如建筑物自重、汽车荷载)；2)水库岸坡等地带的滑

11、坡，应考虑动水压力和浮力；3)滑坡体内贯通主滑动面的裂隙水对滑坡体的静水压力；4)其他偶然荷载(如地震作用、爆炸荷载)。,4.2挡土墙压力,抗滑挡土墙上的基本力系,作用在抗滑挡土墙上的基本力系，一是挡土墙提供的阻滑力，二是挡土墙上的侧压力。挡土墙上的侧压力为主动土压力或滑坡推力，二者在力的大小、方向、分布和合力作用点等方面都不一样，挡土墙设计时，需要依实际情况选择。1.力的大小 作用在普通挡土墙上的土压力，是按库伦理论或朗金理论来计算，其破裂面与土压力的大小均随墙高和墙背形状的变化而变化。作用在抗滑挡土墙上的滑坡推力则在已知滑动面(如直线、折线或圆弧滑动面等)的情况下按剩余下滑力法来计算。一般

12、情况下，滑坡推力远大于挡土墙上的主动土压力。,4.2挡土墙压力,抗滑挡土墙上的基本力系,2.力的方向 普通土压力的方向与墙背法线成角(墙背摩擦角)，它与墙背的形状及粗糙程度有关；对于朗金土压力来说，则与墙顶填土(或土体)表面平行。滑坡推力的方向与墙后滑动面(带)有关，并认为与紧挨墙背的一段较长滑动面平行。3.力的分布及合力作用点 普通土压力为一般三角形分布，其合力作用点在墙踵以上13墙高处(如有车辆荷载作用或路堤墙，土压力为梯形分布)。滑坡推力分布和作用点则与滑坡的类型、部位、地层性质、变形情况等因素有关。,4.2挡土墙压力,抗滑挡土墙上的基本力系,1)当滑坡体为粘聚力较大的土层时，滑坡推力分

13、布近似为矩形；2)当滑坡体为以内摩擦角为主要抗剪特性的堆积体时，滑坡推力分布近似为三角形；3)介于以上两种情况之间，滑坡推力分布可近似假定为梯形。由于抗滑挡土墙滑坡推力具有以上分布特征，因此其合力作用点比普通土压力的合力作用点高，一般位于滑面以上l2墙高处，且推力的方向与滑移面层平行。,4.2挡土墙压力,滑坡推力的计算,滑坡推力的计算是在已知滑动面形状、位置和滑动面上的抗剪强度指标的基础上进行的，计算方法一般采用剩余下滑力法。计算滑坡推力时，做了下面的假定：1)滑坡体是不可压缩的介质，不考虑滑坡体的局部挤压变形；2)块间只传递推力不传递拉力；3)块间作用力(推力)以集中力表示，方向平行于前一块

14、滑动面；,一.计算方法与假定,4.2挡土墙压力,滑坡推力的计算,4)垂直于主滑动方向取1m宽的土条作为计算单元，忽略土条两侧的摩阻力；5)滑坡体的每一计算块体的滑动面为平面，并沿滑动面整体滑动。在以上假定下进行计算。计算时，根据滑动面的变坡点和抗剪强度指标变化点，将滑坡体分为若干条块，然后从上到下逐 块计算剩余下滑力，最后一块的下滑力就 是滑坡推力。如右图所示分块。,4.2挡土墙压力,滑坡推力的计算,见右图示，某滑 动面为单一平面时，滑坡体上的力系如图 所示，按照力的平衡 条件，滑坡体上的滑 坡推力E为：,二.单一滑面,三.圆弧滑面,圆弧滑动面的滑坡推力采用条分法计算，如瑞典圆弧法或简化毕肖普

15、(Bishop)法。,4.2挡土墙压力,滑坡推力的计算,当滑动面如左上图(图4.7)为折线面时，其第i条块的受力情况如右上图(图4.8)所示，按照力的平衡条件，其剩余下滑力E为：,四.折线滑面,4.2挡土墙压力,滑坡推力的计算,1.计算步骤 按划分的条块，利用下面不平衡推力传递系数法的公式，从上到下逐块计算剩余下滑力，算到最后一块，则最后一块的下滑力就是滑坡推力。,五.用不平衡推力传递系数法计算折面,其中,当Ei为正值时，说明滑坡体有下滑推力，是不稳定的，应传给下一条块；Ei为负值时，表示第i条块以上滑坡体处于稳定状态，Ei不能传递；Ei为零时，第i条块以上滑坡体也是稳定的。,4.2挡土墙压力

16、,滑坡推力的计算,2.注意事项 1)当计算求得的某土条Ei为负值时，说明上面个条块在满足安全的情况下已经能够自身稳定。根据前面假定的第二条，负值的Ei(拉力)不应再往下传递。因此，下面条块计算时就要按照上一条块传来的推力等于零来考虑。2)计算断面中有反坡时，由于滑动面倾角为负值，因而条块的 也为负值，即此时它已不是下滑力，而是抗滑力了。因此，在计算本条块的不平衡推力时，就不应该再乘安全系数K了。,4.2挡土墙压力,挡土墙上滑坡推力的确定,如前所述，主动土压力和滑坡推力的大小、方向、作用点都不一样，而抗滑挡土墙设计既要满足抗滑挡土墙的要求，又要满足普通挡土墙的要求。因此，抗滑挡土墙设计时，如何选

17、择挡土墙上的滑坡推力就是个重要的问题，尤其在滑坡推力小于主动土压力时。当滑坡推力小于主动土压力时，理论上应把主动土压力作为设计推力进行设计。但一般滑坡推力的合力作用点位置却较主动土压力的作用点高，因此二者产生的倾覆力矩就不一定哪个大了。即挡土墙的抗倾覆稳定性应该取其力矩较大者进行验算。亦即，当滑坡推力小于主动土压力时，挡土墙抗滑移验算应取主动土压力；而挡土墙抗倾覆稳定性验算时，却需要计算并比较哪个的倾覆力矩更大些。,4.2挡土墙压力,滑动面抗剪参数的确定,在确定滑坡推力时，除需知道滑动面的位置外，还必须知道滑坡体的容重r，滑动面土的抗剪强度指标c、值，以及设计所要求的安全系数K。滑动面土的抗剪

18、强度指标c、值的确定是抗滑挡土墙设计成败的关键，一般可用下面三个方面来获得：1)土的剪切试验；2)根据滑坡过去或现在的状态进行反算；3)选用经验数据。1.用剪切试验方法确定滑动面土的抗剪强度指标 土样在剪切试验过程中，随着剪切变形的增加，剪切应力逐渐增加。当剪切破裂面完全形成时，剪切,一.抗剪强度指标c、的确定,4.2挡土墙压力,滑动面抗剪参数的确定,应力达到峰值(F)，然后随变形的增加，剪切应力逐渐下降，最终趋近于一稳定值(w)。其中，F为峰值抗剪强度；w则为残余抗剪强度。右图即为剪切试 验方法得到的土的应 力应变曲线。2.不同滑坡试验方法1)新生滑坡 对于新生的即将 滑动的滑坡，由于滑 动

19、面尚未完全形成，采用滑动面原状土根据滑动面土,4.2挡土墙压力,滑动面抗剪参数的确定,的充水情况(持续充水或季节充水)做固结快剪或快剪试验，取其峰值作为抗剪强度指标。2)多次滑动的滑坡 对于多次滑动并仍在活动的滑坡，由于滑动面已经完全形成，滑动面土原状结构已遭受破坏，所以应取残余值作为抗剪强度指标。3)古滑坡 对于古滑坡或滑动量不大的滑坡，滑动面土的抗剪强度介于峰值强度与残余强度之间，故较难确定。一般可在现场实际滑动面上做原位剪切试验测定。抗剪强度指标也可做滑动面处原状土样的重合剪切试验,4.2挡土墙压力,滑动面抗剪参数的确定,来求得；另外还可以根据滑坡体当前所处的状态，用滑动面土的重塑土做多

20、次剪切试验，选用其中某几次剪切试验结果作为抗剪强度指标。3.残余抗剪强度指标可用以下试验方法测定：1)滑动面重合剪切试验 从试坑或钻孔中取含有滑动面的原状土试样，用直剪仪保持沿原有滑动方向剪切，试验方法同一般快剪试验。由于滑动面已多次滑动，取样及试验保持原有含水量，则得到的将为残余强度。当试样含水量太大，剪切时土易从剪切盒间挤出，此法将不适用。,4.2挡土墙压力,滑动面抗剪参数的确定,2)重塑土多次直剪试验 由于多次滑动后，滑动面土原状结构已遭破坏，在原状土不易取得时，用重塑土做剪切试验得到的残余强度，与用原状土试验得到的大致相同。试验时用一般应变式直剪仪按常规快剪方法，进行一次剪切后，在已有

21、剪切面上再重复做多次剪切，直至土的抗剪强度不再降低为止。3)环状剪力仪大变形剪切试验(简称环剪试验)试样可用重塑土或原状土，剪切时试样因上下限制环的相对旋转而产生环形剪切面。环剪试验的主要特点是试样在剪切时剪切面积保持不变，相应的正应力也是恒定的，适合于进行大变形的残余强度试验。,4.2挡土墙压力,滑动面抗剪参数的确定,在室内试验中，也可以用三轴剪切试验来较快地测得粘性土的残余强度。试样为含有滑动面的原状土，或为人工制备剪切面的土，使剪切时剪切强度达到残余值时的剪切位移可以缩小。残余强度指标除用上述各种室内试验方法确定外，还可以做现场原位剪切试验。4.用反算法确定滑动面土的抗剪强度指标 滑坡的

22、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抗剪强度指标。,4.2挡土墙压力,滑动面抗剪参数的确定,通常假定滑坡体行将滑动的瞬间处于极限平衡状态，令其剩余下滑力为零，按安全系数K=1的极限平衡条件反算滑动面土的抗剪强度指标。实践证明，只要反算条件可靠，所得指标将能较好地反映土的力学性质。因此，反算法得到较广泛的应用。根据滑动面土的性质不同，滑坡极限平衡状态抗剪强度指标的推算可分为综合C法、综合法及兼有C、法。,4.2挡土墙压力,滑动面抗剪参数的确定,1)综合C法 当滑动面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纳入c的

23、指标内(即认为=0)，反算综合粘聚力c。实此种简化只适用于滑动面饱水且滑动中排水困难，滑动面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。2)综合法 当滑动面土的抗剪强度主要为摩擦力而粘聚力很小时，可假定c=0，反算土的综合内摩擦角。,4.2挡土墙压力,滑动面抗剪参数的确定,综合法适用于滑动面土由断层错动带或错落带等风化破碎岩屑组成，或为硬质岩的风化残积土的情况。因为这种情况下滑动面土中粗颗粒含量很大，抗剪强度主要受摩擦力控制。3)C、法 当滑动面土由粗细颗粒混合组成时，必须同时考虑粘聚力和内摩擦力，此时有如下几种方法反算c、值：在同一次滑动中，找出两邻近的瞬间

24、滑动计算断面，建立两个反算式联立求解；,4.2挡土墙压力,滑动面抗剪参数的确定,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；根据滑动面土的条件和滑动瞬间的含水情况，参照类似土质情况的有关资料定出其中的一个指标值，反算另一个指标值。,4.2挡土墙压力,滑动面抗剪参数的确定,1.确定安全系数时要考虑的因素：1)计算方法和计算指标的可靠性；2)对滑坡性质、形成原因的认识程度；3)结构物的重要程度；4)滑坡可能造成的危害程度；5)工程破坏后修复的难易程度。2.安全系数的选择 安全系数的选择见下页。,二.安全系数的确定,4.2挡土墙压力,滑动面抗剪参数的确定,4.

25、2挡土墙压力,抗滑挡土墙上的附加力系,抗滑挡土墙上附加力系的计算方法是：1)滑坡体上有外荷载Q(建筑物自重、汽车荷载)时，应将Q加在相应的滑块自重W之中。2)对于水库岸坡等地带的滑坡，滑体有水，且与滑带水连通时，应考虑动水压力。3)滑坡体内有贯通至滑动面的裂隙，滑动时裂隙充水，则就考虑裂隙水对滑坡体的静水压力J，作用于裂隙底以上hi3高度处，水平指向下滑方向，大小为：。4)设防烈度大于6度时，需考虑地震作用，按照抗震规范计算。,4.3挡土墙尺寸的确定,平面尺寸,抗滑抗土墙承受的是滑坡推力，不同于普通重力式挡土墙。由于滑坡推力大，合力作用点高，因此抗滑挡土墙具有墙面坡度缓、外形矮胖、平面尺度大的

26、特点，这有利于挡土墙自身的稳定。抗滑挡土墙墙面坡度常用103105的坡率，有时甚至缓至l07511。其基底常做成反坡或锯齿形，有时为了增加抗滑挡土墙的稳定性和减少墙体圬工，还在墙后设置l2m宽的衡重台或卸荷平台，利用衡重台或卸荷平台上填土的重力来代替减少部分墙体的圬工用量，达到降低工程造价。,4.3挡土墙尺寸的确定,平面尺寸,在平面上，抗滑挡土墙一般应布置在滑坡前缘滑床平缓处。对于纵长形滑坡，当用一级抗滑挡土墙不能承受全部滑坡推力或当用一级抗滑挡土墙来承受全部滑坡推力不经济时，可在中部等适当位置(如滑床有起伏变化的明显变缓处)增设一级或多级抗滑挡土墙分别承受部分滑坡推力，达到最终承受全部滑坡推

27、力，起到稳定滑坡的效果。常用抗滑挡土墙常见断面形式如前面图4.2所示。,4.3挡土墙尺寸的确定,挡土墙高度,抗滑挡土墙的高度如果不合理的话，尽管它使滑坡体原来的出口受阻，但滑坡体可能沿新的滑动面发生越过抗滑挡土墙的滑动。因此，抗滑挡土墙的合理墙高应保证滑坡体不发生越过墙顶的滑动。合理墙高可采用试算的方法确定(如下页图410所示)。先假定一适当的墙高，过墙顶A点作与水平线成 夹角的直线，交滑动面于a点，以Sa、Aa为最后滑动面，计算滑坡体的剩余下滑力。然后，再自a点向两侧每隔5作出Ab、Ac和Ab、Ac、等虚拟滑动面进行计算，直至出现剩余下滑力的负值低峰为止。若计算结果为剩余下滑力为正值时，则说

28、明墙高不足，应予增高；当剩余下滑力为过大的负值时，则说明墙身过高，应予降低。,4.3挡土墙尺寸的确定,挡土墙高度,4.3挡土墙尺寸的确定,挡土墙基础埋深,基础的埋置深度应通过计算予以确定。一般情况下，无论何种型式的抗滑挡土墙，其基础必须埋人到滑动面以下的完整稳定的岩(土)层中，且应有足够的抗滑、抗剪和抗倾覆的能力；对于基岩不小于05m，对于稳定坚实的土层不小于2m，并置于可能向下发展的滑动面以下，即应考虑设置抗滑挡土墙后由于滑坡体受阻，滑动面可能向下伸延。当基础埋置深度较大，墙前有形成被动土压力条件时(埋入密实土层3m、中密土层4m以上)，可酌情考虑被动土压力的作用。,抗滑挡土墙的基底应力、合

29、力偏心距及地基强度验算与普通重力式挡土墙的验算相同，验算公式如下：抗滑挡土墙的刚度一般很大，基底应力可按直线分布，按偏心受压公式计算，对于矩形墙底，可按下式计算：(4.9)式中：分别表示基底的最大和最小应力；B 表示墙底宽度；Vk 表示作用的基底面上的竖向合力标准值；e 表示作用的基底面上的合力标准值作用点的偏心距，；一般对于岩石地基，eB6，对于土质地基，eB4；合力作用点距墙前趾的距离；,4.4挡土墙设计验算,挡土墙基底应力及地基强度验算,MR、M0分别为竖向合力标准值和倾覆力标准值对墙底面前趾的稳定力矩和倾覆力矩。当 B3时，将出现负值，即产生拉应力。但墙底和地基之间不可能承受拉应力，此

30、时基底应力将出现重分布。根据基底应力的合力和作用在挡土墙上的竖向力合力相平衡的条件，得：设计时要求基底最大应力应小于地基承载力，即(4.11)式中：地基承载力设计值。,4.4挡土墙设计验算,挡土墙基底应力及地基强度验算,抗滑挡土墙的稳定性验算与普通重力式挡土墙的稳定性验算相同，仅是将主动土压力改为设计推力和主动土压力之间的较大值。验算内容包括：抗滑稳定性验算和抗倾覆稳定性验算。,一.抗滑移稳定性验算,4.4挡土墙设计验算,挡土墙的稳定性验算,上式中的计算参数与普通挡土墙的基本一样，仅挡土墙承受的水平推力H不一样，需要在主动土压力和剩余滑坡推力间取较大值。,二.抗倾覆稳定性验算,4.4挡土墙设计

31、验算,挡土墙的稳定性验算,上式中的计算参数与普通挡土墙的基本一样，仅倾覆力标准值对O点的倾覆力矩MO不一样。如前所述，此时需要计算并比较主动土压力和剩余滑坡推力哪个产生的倾覆力矩MO更大些，并取其较大值进行验算。,为保证墙身的安全可靠，要求挡土墙墙身应有足够的强度。抗滑挡土墙的截面强度验算与普通重力式挡土墙的完全相同。设计时，首先根据挡土墙的受力特点，计算出挡土墙的作用效应(内力M、V、N)。其次，根据挡土墙的材料，选择相应的规范(砌体结构、混凝土结构)对墙身截面承载力进行验算。验算的内容包括：偏心受压承载力验算、弯曲承载力验算和抗剪承载力验算。一般可取一、二个控制截面进行强度验算。,4.4挡

32、土墙设计验算,挡土墙截面强度验算,在进行抗滑挡土墙设计时，还应注意：若在墙后有两层以上滑动面存在时，则应视其活动情况，将沿各层滑动面的滑坡推力绘制出综合推力图形(取各图形之包络线)进行各项验算，特别应注意上面中央几层滑动面处挡土墙截面的验算。如原建挡土墙不足以稳定或已被滑坡破坏而需要加固时，可经过验算另加部分圬工，使新旧墙成一整体共同抗滑。加固墙的设计计算与新墙基本相同，但应特别注意新旧墙的衔接与截面验算，必要时可另加钢筋及其他材料，以保证新旧墙联成整体共同发挥作用。原滑坡的滑动面受挡土墙的阻止后，应防止滑动面向下延伸，致使挡土墙结构失效，必要时，应对墙基以下可能产生的新滑动面进行稳定性验算。

33、,4.4挡土墙设计验算,挡土墙验算注意事项,为保证抗滑挡土墙既能安全正常工作，又减少其断面尺度，降低工程造价，其墙后填料的选择也是一项重要的工作。由土压力理论知道，填土容重越大，土压力也越大；填土的内摩擦角越大，土压力则越小。因此墙后应选择容重小，而内摩擦角又大的填料，一般以块石、砾石为好。这样的填料透水性也强，抗剪强度稳定，易排水。,4.5挡土墙的施工,填料选择,因粘性土的压实性和透水性都较差，并且又常具有吸水膨胀性和冻胀性，产生侧向膨胀压力，影响挡土墙的稳定性。当不得不采用粘性土作填料时，应适当加以块石或碎石。任何时候不能采用淤泥、膨胀土作墙后填料。对季节性冻土地区，不能用冻胀性材料作为填

34、料。填土必须分层夯实，达到要求强度，保证质量。另外为降低工程造价，选择填料时，宜就近取材，充分利用刷方减载的弃土，必要时可对弃土进行改善处理，以满足墙后填料的需要。,4.5挡土墙的施工,填料选择,墙身材料的选择应与抗滑挡土墙的结构型式相适应。对于重力式抗滑挡土墙，墙身材料一般采用条石、块石或块石混凝土或素混凝土。条石或块石应质地坚实，未风化，风化程度弱，强度较高，一般应选择Mu30号以上的条石或块石；采用混凝土时，混凝土强度等级一般不应低于Cl5。,4.5挡土墙的施工,墙身材料,对于锚杆式抗滑挡土墙、板桩式抗滑挡土墙、竖向预应力锚杆式抗滑挡土墙等型式，其墙身材料最好采用混凝土或钢筋混凝土，混凝

35、土强度等级不宜低于C20。对预应力锚杆的锚固区域，其混凝土等级不宜低于C30，锚固区域的大小应通过计算合理确定，防止施加预应力时锚固区域被压坏。对于加筋土抗滑挡土墙，其墙身材料一般采用级配良好的砂卵石或级配良好的碎石土作为加筋体部分的填料，筋带最好采用钢塑复合带，加筋挡土墙的面板宜采用钢筋混凝土面板。,4.5挡土墙的施工,墙身材料,(1)抗滑挡土墙应尽可能在滑坡变形前设置，或在坡脚土体尚未全面开挖前，以较陡的临时边坡分段开挖设置。根据施工过程中建筑物的受力情况，施工时采取“步步为营”分段、跳槽、马口开挖，并及时进行抗滑挡土墙的修建。(2)在滑坡地段修建挡土墙前，应事先作好排水系统，合理编制施工

36、组织设计，集中施工力量，作好施工准备，尽量缩短施工工期。(3)注意掌握施工季节，尽可能避免雨季滑坡正在急剧发展时在滑坡脚开挖基坑和修建建筑物。由于开挖、填土而使地形有相当大的变化，因此要充分注意排除地表水，也应注意排除地下水，以防水的滞留。同时，对施工用水也应特别注意。,4.5挡土墙的施工,施工注意事项,(4)施工时应先对滑坡体上(后)部进行刷方减载，以减小滑坡体产生的下滑力。刷方减载应按自上而下的原则进行。对刷方减载的弃土可作为抗滑挡土墙后的填料或抗滑挡土墙前的压载体。若滑坡体前缘极为松散，有时需将其清除，在这种情况下，也应采用自上而下的原则进行施工。(5)当地下水丰富时，除按设计要求作好主

37、体工程的施工外，对辅助工程，如墙后排水沟、墙身泄水孔等，也应切实注意其事故质量，防止墙后积水。(6)对墙后的回填土必须分层夯实，达到设计要求。,4.5挡土墙的施工,施工注意事项,(7)墙体施工时，必须保证施工质量，对浆砌条石挡土墙或浆砌块石挡土墙，砌筑时，砂浆必须饱满，砂浆强度应符合设计要求，保证墙体的整体性和其刚度。(8)施工时，应保证基础埋置到最深的可能滑动面以下的稳定岩(土)中，并满足设计深度。,4.5挡土墙的施工,施工注意事项,边坡防护方法及适用范围,4.6其他挡土墙,挡土墙除了重力式的以外，还有衡重式、悬臂式和扶壁式等。,边坡防护方法及适用范围,4.6其他挡土墙,前面说过，支撑加固主

38、要用于会产生崩塌的危岩类边坡，因此需要了解崩塌的机理。崩塌的产生是由于岩体在重力和其他外力的共同作用下，超过了岩体的强度而引起破坏的。其他外力主要有：生物作用、裂隙水冻结、暴雨导致裂隙水剧增引起静水压力暴涨、地震作用等。其中生物作用和裂隙水冻结会导致风化加剧，会逐渐导致崩塌的危险；而地震和大暴雨会短时间使危岩的应力剧增，直接导致崩塌。,4.7支撑加固,崩塌,一.崩塌的机理,新开挖的岩石边坡，边坡面上的原始地应力被完全释放，在惯性力的作用下，边坡岩体向临空面方向发生位移，使坡顶拉应力进一步增大，当拉应力大于岩石抗拉强度时，首先在坡顶形成接近垂直的张节理。这些节理顺着最大主应力方向继续发展，直至出

39、现裂隙的击穿贯通，最终形成顺坡向的坡顶卸荷裂隙。此时，边坡岩体受原有构造裂隙及新近出现的卸荷裂隙的切割，会形成较独立的棱柱，且有向外倒塌的趋势，此时如有外界因素(如暴雨等)的诱发，就会形成崩塌。,4.7支撑加固,崩塌,二.岩石的应力变化,地表附近的围岩往往是沉积岩，而多数沉积岩都是硬质岩和软质岩相互成层的。岩质边坡开挖后，除了原始地应力的释放(产生顺坡向的坡顶卸荷裂隙，一般是垂直向)外，还会发生卸荷回弹。而由于沉积岩大多是硬质岩和软质岩相互成层的，而硬质岩和软质岩的岩性相差较大，会造成较大的差异卸荷回弹，从而导致产生水平剪切破裂面。边坡的水平剪切破裂面会减小结构面切割的棱柱体的横断面积，从而减

40、小支撑面的承载力，再有外部因素的影响时，就会引起不同。,4.7支撑加固,崩塌,三.岩石的应力变化,岩石的应力变化,4.7支撑加固,崩塌,应力释放导致,张节理发展,剪切扩容,卸荷回弹差异导致,新近开挖处理的岩石边坡，会产生应力的变化。随着应力的释放会导致竖向卸荷裂隙的贯穿，随着卸荷回弹差异会导致水平向剪切裂隙的剪切扩容。再加上风化的发展及其他因素的影响，会逐渐产生崩塌，但这个过程较缓慢。支撑加固处理的一般是悬挑式危岩，这类危岩往往会很快发生崩塌。,4.7支撑加固,支撑加固,一.支撑加固的处治类型,1.悬挑式危岩的成因 由于地表附近的围岩往往是沉积岩，而多数沉积岩都是硬质岩和软质岩相互成层的。其中

41、软质岩的抗风化能力较弱，其风化比硬质岩严重，因此会在边坡上形成硬质岩悬挑的危岩(见下页图)。2.悬挑式危岩的破坏形式 悬挑式危岩的破坏形式一般有倾倒、错落和基座破坏等几种形式(见下页图)。,4.7支撑加固,支撑加固,二.悬挑式危岩,4.7支撑加固,悬挑式危岩的破坏形式,支撑加固,悬挑式危岩稳定性判断,悬挑式危岩的破坏形式一般有倾倒、错落和基座破坏等几种形式。因此其稳定性判断也就针对这几种破坏形式进行。,4.7支撑加固,悬挑式危岩稳定性判断计算时的计算简图如右所示。其中：he 裂隙开展深度h 悬挑危岩底部到根部高度W 危岩单位宽度重力fr 岩石天然湿度下单轴抗压强度Fw 单位宽度水压力Fe 单位

42、宽度水平地震作用a 危岩重心到O点的水平距离b危岩重心到O点的垂直水平距离O危岩绕O点倾覆,悬挑式危岩稳定性判断,裂隙开展深度he可以通过超声波或地质雷达探测得到。对于一般工程，也可以假定悬挑式危岩的稳定系数为1.2，而通过下式估算得到：,4.7支撑加固,一.裂隙开展深度he,二.基座安全性判断,基座安全性判断可根据基座的支撑面积以及岩石的 岩石天然湿度下单轴抗压强度fr得到。,悬挑式危岩稳定性判断,悬挑式危岩会发生绕O点的倾倒破坏，其倾倒力矩MF如下式：,4.7支撑加固,三.悬挑式危岩支撑稳定性判断,其抵抗力矩MR如下式：,则其倾覆安全分项系数Kt如下式：,悬挑式危岩稳定性判断,沿裂隙面的剪

43、切破坏，以其剪切应力由剪切面承担，则其剪断安全分项系数Ks如下式：,4.7支撑加固,四.沿裂隙面的剪断破坏判断,悬挑式危岩的倾覆稳定安全系数Kt和剪断安全分项系数Ks不小于1.5时，可认为危岩的稳定性较好，可不做加固。当其小于1.5时，需做支撑予以加固。下图即为条石支墩加固危岩实例。,4.7支撑加固,悬挑式危岩稳定性判断,支撑加固结构验算,悬挑式危岩支撑加固结构的验算内容有以下几个方面：1.支撑本身承载力验算按照砌体结构或混凝土结构规范计算，荷载按照把悬挑部分的全部重力加到支撑结构上进行计算，偏于安全。2.支撑的稳定性验算按照规范采用稳定系数折减承载力(轴心受压)，支撑高度不大于10m。3.基座承载力和稳定性验算按照地基基础规范验算其承载力和稳定性，必要时可在地基表面设置锚杆加固基座。,4.7支撑加固,支撑加固结构构造,悬挑式危岩支撑加固结构的构造可按照相应结构规范进行。支撑的顶部和岩体底部需要用膨胀混凝土或砂浆填实，以保证支撑结构和悬挑危岩能够紧密结合。,4.7支撑加固,4.8本章公式,基底承载力验算,抗滑移稳定性验算,抗倾覆稳定性验算,