《抗滑挡土墙》PPT课件.ppt
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1、第九章 滑坡和抗滑挡土墙,第一节 滑坡及其整治第二节 滑坡推力计算第三节 抗滑挡土墙设计,第一节 滑坡及其整治,滑坡 山坡上的土体或岩体在各种自然因素或人为因素的影响下失去稳定,沿着某一贯通的破裂面(或软弱面)整体向下滑动的现象称为滑坡。,边坡变形类型,1 土体滑坡,粘土滑坡黄土滑坡残积层滑坡,残积层滑坡,滑坡的几种类型,2 岩层滑坡,顺层滑坡,3 特殊滑坡,冻融层,滑坡原因?,滑坡的根本原因:边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。滑坡的具体原因:(1)滑面上的剪应力增加:如填土作用使边坡的坡高增加、渗流作用使下滑力产生渗透力、降雨使土体饱和,容重增加、地震作用等;(2)滑面上的抗
2、剪强度减小:如浸水作用使土体软化、含水量减小使土体干裂,抗滑面面积减小、地下水位上升使有效应力减小等。,滑坡对路基的危害,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
3、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,峨眉山山体滑坡正在抢修中,黄土高原高边坡稳定性问题,滑坡的发展,我国二十多年来滑坡灾害,世界重大滑坡灾害,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,道路支挡工程包括挡土墙、抗滑桩、预应力锚索等支撑和锚固结构。,挡土墙,抗滑桩,锚固工程,33,挡土墙(Retaining Wall)承受土体侧压力的墙式构造物。(04路
4、基规范),文本,文本,文本,文本,文本,文本,文本,文本,文本,抗滑桩(Slide-resistant pile)抵抗土压力或滑坡力的横向受力桩,预应力锚(杆)索(Prestressed anchor)通过对预应力筋施加张拉力以加固岩土体使其达到稳定状态的支护结构。,减灾措施之一 放缓边坡,加固措施之二 抗滑挡土墙,恢复和保持山坡土体(或岩体)的平衡是整治滑坡的根本措施。如果滑坡的形成是由于下部支撑部分的切割或上部挤压部分过荷,可以采用抗滑支挡措施,即在滑坡舌部或中前部修筑各种形式的支挡构筑物,恢复或增强下部支撑力,阻挡滑坡体的滑动。用来支挡滑坡体的抗滑支挡构造物有:抗滑挡土墙、抗滑桩、抗滑石
5、垛、抗滑明洞、抗滑拱涵等。抗滑挡土墙类型:重力式抗滑挡土墙、锚杆式抗滑挡土墙、加筋土抗滑挡土墙、桩板式抗滑挡土墙、竖向预应力式抗滑挡土墙等。抗滑挡土墙适用于牵引式滑坡(因挖去山坡坡脚失去支撑而引起的滑坡)。如果开挖基坑太深,则施工困难,又易加剧1滑坡滑动,因此,深层滑坡和正在滑动的滑坡不宜采用。,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
6、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,平孔排水孔钻进,工程实例16,坡脚平孔排水,工程实例17,土钉墙-主动制约机制 治理滑坡土钉与土共同作用,弥补土体自身强度的不足,土钉墙施工程序(1)-(4),土钉墙施工程序(5),第4章 抗滑挡土墙的设计与施工,第二节 滑坡推力计算,抗滑挡土墙设计必须了解滑坡推力的特点和性质,确定滑坡推力的大小。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。滑动面土的抗剪强度指标c、值 滑坡推力的大小,一、抗剪强度指标的确定,滑动面土的抗剪强度
7、指标c、值的确定是抗滑挡土墙设计成败的关键,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。,(一)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,对于各种类型的滑坡,就其滑动面上的剪切状况来说,大致可分为三种情况:(1)新生滑坡,现在尚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滑动了;(2)滑坡已滑动,而且持
8、续不断发生剪切位移,滑动面土已剪坏;(3)介于上述两者之间,历史上曾发生过滑动,而目前并非经常滑动的滑坡。,1新生滑坡 对于新生的即将滑动的滑坡,由于滑动面尚未完全形成,采用滑动面原状土根据滑动面土的充水情况(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
9、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。,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。(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
10、法,进行一次剪切后,在已有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。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。,(二)用反算法确定滑动面土的抗剪强度指标,滑坡的每一次滑动
11、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。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。,(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的指标内(即认为=0),反算综合粘聚力c。此种简化只适用于滑动面饱水且滑动中排水困难,滑动面
12、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。对于均质土,滑动面可假定为圆弧形。滑动面抗剪强度综合c值可按下式推算:,对于折线形滑动面,根据主轴断面上折线的变坡点将滑坡体分为若干条块,将各条块的抗滑力与下滑力投影到水平面上,那么,综合粘聚力c可按下式计算:,(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。这种简化方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
13、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,找出两邻近的瞬间滑动计算断面,建立两个反算式联立求解;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。其计算公式为:,三、安全系数的确定、,确定安全系数时要考虑的因素主要有:(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。,一、滑坡推力的特征,作用在抗滑挡土墙上的侧压力为滑
14、坡推力,它不同于普通挡土墙上的土压力,主要表现在力的大小、方向、分布和合力作用点等方面。1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。一般情况下,滑坡推力远大于作用在普通挡土墙上的土压力。2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分布及合力作用点 普
15、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。(1)当滑坡体为粘聚力较大的土层时,滑坡推力分布近似为矩形:(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、滑坡推力的特征,四、滑坡推力的计算,本 章 重 点抗滑挡土墙类型、特点和适用条件抗滑挡土墙布置原则抗滑挡土墙的设计与计算抗滑挡土墙的施工
16、,41 概 述滑坡是岩土工程中常见的主要病害之一。当斜坡岩土体在各种自然因素或人为因素的影响下,斜坡岩土体在重力作用下,沿着一定的土层(软弱层)整体向下滑移的现象,即称为滑坡。大规模滑坡对人类的生产建设活动和人民的生命财产有着极大的危害,如重庆云阳滑坡和武隆滑坡等。因此,应对滑坡进行预防和处理。通过预防来预料可能发生的灾害,并在与处理工程所需费用权衡之后,或将居民和建筑物迁移到另一安全地带,或改移公路、河道等,或在稳定的基岩中修建隧道以避免滑坡,或在小规模滑坡情况下用桥梁通过。在不得已必须在滑坡区兴工动土进行建设,而改变自然环境时,就应,事先修建整治工程,以提高滑坡体的稳定性,防止滑坡体产生滑
17、坡。滑坡整治工程大致分为减滑工程和抗滑工程两点。减滑工程的目的在于不改变滑坡的地形、土质、地下水等的状态,即通过改变滑坡体自然条件,而使滑坡运动得以停止或缓和。抗滑工程则在于利用抗滑构筑物来支挡滑坡体运动的一部分或全部,使其附近及该地区的设施及人民生命财产等免受危害。这类工程主要用来制止小规模滑坡或部分制止大规模滑坡。常用的抗滑工程主要有抗滑挡土墙和抗滑桩等。减滑工程主要有排除地表水工程(水沟、防渗工程)、排除地下水工程、截断地下水工程、刷方减重等工程措施。,411 抗滑挡土墙类型、特点和适用条件 抗滑挡土墙是目前整治中小型滑坡中应用最为广泛而且较为有效的措施之一。根据滑坡的性质、类型和抗滑挡
18、土墙的受力特点、材料和结构不同,抗滑挡土墙又有多种类型。从结构型式上分,有:(1)重力式抗滑挡土墙;(2)锚杆式抗滑挡土墙;(3)加筋土抗滑挡土墙;(4)板桩式抗滑挡土墙;(5)竖向预应力锚杆式抗滑挡土墙等型式。从材料上分,有:(1)浆砌条石(块石)抗滑挡土墙;(2)混凝土抗滑挡土墙(浆砌混凝土预制块体式和现浇混凝土整体式);(3)刚筋混凝土式抗滑挡土墙;(4)加筋土抗滑挡土墙等。,选取何类型的抗滑挡土墙,应根据滑坡的性质、类型(渐断性的滑坡或连续性的滑坡、单一性的滑坡或复合式的滑坡、浅层式的滑坡还是深层式的滑坡等)、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,以期达到整治滑坡
19、的同时,降低整治工程的建设费用。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41所示。在修建抗滑挡土墙时,必须认真进行踏勘、调查滑坡的性质、滑体结构、滑移面层位和层数,以及基础的地质情况,合理确定滑坡体的推力大小。原则上抗滑挡土墙应设置在滑坡体前缘稳定基础上,
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