边坡防护综述重点.ppt

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1、第十三讲边坡防护综述,边坡防护技术讲义,12.1绪论,本章内容,本章主要讲述了以下一些内容：1.边坡失稳及其根本原因。2.边坡稳定的影响因素。3.边坡防护的概念。4.边坡防护设计步骤及具体内容。,边坡失稳边坡失去原有稳定状态，产生塌滑变形的现象。边坡失稳的根本原因:边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。边坡失稳的具体原因：(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。,12.1绪论,本章理论,

2、一.边坡失稳及其原因,边坡稳定影响因素主要有：1）岩土性质；2）岩层的构造与结构；3）水文地质条件；4）地形地貌；5）风化作用；6）气候作用；7）地震作用；8）人类活动。一个边坡的失稳往往是多种因素共同作用的结果，这些因素可以归为两类。外因外界力（开挖、超载、地震、渗流水等）的作用破坏了岩土体原来的应力平衡状态。内因岩土体抗剪强度降低（如持续降雨等）而导致原有应力平衡状态的破坏。,二.边坡稳定的影响因素,12.1绪论,本章理论,其中类为不稳定边坡，易失稳；类为欠稳定边坡，长时间降雨时会失稳；类为基本稳定边坡，在长期风化营力作用下，遇到超长降雨，会失稳；类为稳定边坡，一般不会失稳。表1.1中，、

3、类边坡需要加固处理，类边坡不需加固，只需要继续坡面防护。,三.边坡稳定性分类,表1.1边坡稳定性分类表,求出势能产生的下滑趋势力与坡体土（岩）自身强度产生的阻止坡体下滑的下滑抵抗力之比，并取之作为安全系数，以对边坡的稳定性进行分类。,12.1绪论,本章理论,边坡防护对不稳定或欠稳定（、类）边坡进行坡体加固，以保证边坡的稳定和安全。边坡之所以会发生失稳破坏，是由于势能产生的下滑趋势力大于坡体土（岩）自身强度产生的阻止坡体下滑的下滑抵抗力。因此可以采取一些措施，以减小下滑趋势力或增大下滑抵抗力，从而使边坡重新达到应力平衡状态。这些措施就是边坡防护技术，亦称边坡处治技术。常用边坡防护技术为：1)改变

4、边坡形态；2)加强边坡排水；3)设置支挡结构；4)设置加固结构。,四.边坡防护方法,12.1绪论,本章理论,分析地质资料,确定支护方案,边坡稳定分析,支护结构计算,出图、施工、监测,12.1绪论,本章理论,五.边坡防护步骤,具体步骤是,1.分析地质资料：边坡工程处治就是根据地质勘察资料，对边坡的稳定性进行计算分析，判断其稳定性，并对不稳定的边坡进行支护结构设计。因此，边坡工程支护设计首先就必须充分收集和了解有关边坡的资料，并对资料进行分析，以充分熟悉和了解整个边坡。需要了解和分析的边坡的资料一般有以下内容：地质测绘资料；地质勘察报告；水文条件；地震资料；边坡的相关资料。,12.1绪论,本章理论

5、,2.进行边坡稳定性分析,边坡稳定性分析就是对由势能产生的下滑趋势力(以后称下滑推力)与坡体自身强度产生的阻止坡体下滑的下滑抵抗力之比(以后称阻滑力)进行比较。工程中采用边坡稳定安全系数K(或FS)来衡量。见表1.1所示。K(或FS)由公式 计算。式中 为整个滑动面上的平均抗剪强度(阻滑力)；式中 为整个滑动面上的平均剪应力(下滑推力)。,12.1绪论,本章理论,3.确定边坡支护方案,应该根据边坡的地层的工程性质、水文地质条件、荷载特性、使用要求、原材料供应、施工技术条件等因素，来确定边坡的支护方案。,12.1绪论,本章理论,4.进行支护结构设计计算,边坡支护设计，就是考虑如何“减小下滑推力(

6、刷方减重、排水)增大阻滑力(支护、注浆、排水)”，以及增大或减小多少的问题。具体需要作的设计计算工作主要有：,1)整体稳定性分析：将加固措施作用于不稳定边坡，与边坡一起重新进行稳定性分析(支护结构提供额外的阻滑力)，以保证支护结构可以提供足够的阻滑力，从而保证边坡的安全。据此确定加固结构的最小尺寸及埋深。2)局部稳定性分析：将稳定性分析中得到的不稳定边坡的剩余下滑推力作用于支护结构上，验算支护结构的稳定性(如挡土墙抗滑移、抗倾覆)。,12.1绪论,本章理论,3)支护结构作用效应：计算支护结构的作用效应，并按照验算内容计算出各种作用效应组合。4)支护结构截面设计：根据支护结构的作用效应组合，进行

7、截面尺寸和配筋设计，以满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。,12.1绪论,本章理论,5.出设计文件及施工和监测方案,将计算结果，用图纸及文件的形式表达出来，并制定施工和监测方案。,第一章结束,12.1绪论,本章内容,本章主要讲述了以下一些内容：1.边坡稳定性的判断。2.边坡稳定性分析方法。3.非粘性土边坡稳定性分析。4.无张节理平面滑动岩质边坡稳定性分析。5.有张节理平面滑动岩质边坡稳定性分析。6.圆弧滑动土质边坡条分法稳定性分析。7.折线滑动土质边坡不平衡推力传递系数法稳定性分析。,12.2边坡稳定性分析,本章理论,采用分析边坡的安全系数的方法，分析其稳定性。,表2.1建筑波安全系

8、数规定值,计算方法,安全系数K,边坡安全等级,上表中的安全等级根据边坡破坏的后果而定：一级边坡为破坏后果很严重的边坡；二级边坡为破坏后果严重的边坡；三级边坡为破坏后果不严重的边坡。,12.2边坡稳定性分析,一.边坡稳定性分析,边坡稳定性分析的方法较多，总体可以分为三大类。一是定性分析方法。包括：1)根据边坡工程地质条件定性分析方法；2)经验类比方法；3)赤平投影方法等。二是将边坡视为刚体的极限平衡理论法。包括：1)平面滑动或楔形滑动静力分析法；2)条分法；3)不平衡推力传递系数法等。三是以弹塑性理论为基础的数值计算方法。包括：1)有限元法；2)有限差分法；3)边界元法等。,12.2边坡稳定性分

9、析,本章理论,二.边坡稳定性分析方法,非粘性土的抗剪强度，仅有内摩擦角，没有粘聚力。边坡上土单元自重为：下滑力：抗滑力：安全系数：当 时，干砂天然休止角=内摩擦角，所以当坡角小于土的内摩擦角时边坡稳定。,12.2边坡稳定性分析,本章理论,三.非粘性土边坡稳定性分析,如图所示，岩质边坡一般是因为软弱夹层或风化开裂等原因而产生的单一滑动面，其抗剪强度即有内摩擦角，也有粘聚力，有时还有静水压力存在。,边坡下滑力：边坡抗滑力：安全系数：,12.2边坡稳定性分析,本章理论,四.无张节理平面滑动岩质边坡稳定性分析,边坡有张节理时，在降雨情况下，由于底部排水不畅，张节理会临时充水达到一定高度，沿张节理滑动面

10、会产生静水压力，从而使滑动力突然增大，这也就是暴雨过后容易产生滑动的重要原因。,12.2边坡稳定性分析,本章理论,五.有张节理平面滑动岩质边坡稳定性分析,U-水压力在滑动面上产生的浮力,V-张性断裂面上的水压力,边坡有张节理时，计算也不复杂。即将静水压力产生的效果(沿坡面切向分力会增大下滑力，沿坡面法向分力会减小阻滑力)考虑进去，重新计算安全系数即可。,12.2边坡稳定性分析,本章理论,后缘裂缝静水压力V：,沿滑动面静水压力U：,计算时作如下假定：1)张节理是直立的；2)降水沿张节理的底部进入滑动面，在大气压下沿滑动面底部流出。则此时降水引起的静水压力为：,则此时稳定系数K：,12.2边坡稳定

11、性分析,本章理论,滑体中取一任意土条i，不考虑土条间的作用力，则土条上仅有重力、阻滑力 和重力法向分力，其中 对圆心O点的力矩为零，则稳定安全系数K就是所有重力 对O点的力矩之和与阻滑力 对O点的力矩之和之比。,重力 对O点的力矩为：,阻滑力 对O点的力矩为：,;引入,则有：,此时边坡的安全系数K为：,12.2边坡稳定性分析,本章理论,六.圆弧滑动土质边坡条分法稳定性分析,继续推导：,又有：,则安全系数：,由于：,则有：,最终：,12.2边坡稳定性分析,本章理论,划分土条，选定K值。然后从边坡顶部第1块土条开始，对每一块土条用下式计算其不平衡推力(剩余下滑力)P1，即为第1和第2土条间的剩余推

12、力；再计算第2块土条在原有荷载和P1共同作用下的不平衡推力(剩余下滑力)P2；直至算到最后一块。则此时的剩余下滑力即为边坡在安全系数为K值时的边坡下滑力。,式中,注：利用上式计算时，当得出的某一土条Pi0时，需取其为零继续计算。,12.2边坡稳定性分析,本章理论,七.折线滑动土质边坡不平衡推力传递系数法稳定性分析,非粘性土质平面滑面,有张节理岩质边坡,瑞典圆弧法边坡,不平衡推力传递系数法,无张节理岩质边坡,式中,12.2边坡稳定性分析,本章公式,12.2边坡稳定性分析,第二章结束,本章内容,本章主要讲述了以下一些内容：1.坡率法与刷方减重的概念。2.坡率法与刷方减重的区别。3.坡率法的设计内容

13、及考虑因素。4.土质边坡坡面破坏的破坏形式及防护措施。5.岩质边坡坡面破坏的破坏形式及防护措施。6.刷方减重的设计内容及注意事项。,12.3坡率法及刷方减重,本章理论,1.坡率法 仅通过控制边坡的高度和坡度(不做其他支护)而使边坡稳定的边坡设计方法，即为坡率法。坡率法是边坡设计方法，常用于挖方工程中。是边坡设计工作。通过设计，合理控制边坡的高度和坡度，从而保证施工后的边坡的稳定性。2.刷方减重 刷方减重是将不稳定边坡致滑段的滑体超重部分挖除，以减小滑体的下滑力，而使边坡稳定的方法。刷方减重是针对不稳定边坡的，其目的是对不稳定边坡进行处置，这一点与坡率法不同。,12.3坡率法及刷方减重,一.坡率

14、法与刷方减重概念与区别,12.3坡率法及刷方减重,本章理论,坡率法设计就是要在保证边坡的稳定的条件下，确定边坡的形状和坡度。因此，坡率法的设计内容是：1)确定边坡的形状；2)确定边坡的坡度(即边坡坡率)；3)边坡稳定性验算；4)设计坡面防护；5)边坡坡面水系设计。,12.3坡率法及刷方减重,二.坡率法设计内容及考虑因素,本章理论,3.2坡率法的设计,1.土质边坡坡面破坏形式 土质边坡坡面破坏形式主要是冲刷破坏。冲刷破坏会导致水土流失，严重的会发生泥石流。2.土质边坡坡面防护方法 土质边坡可以采用如下方法防护坡面：1)坡面植被；2)设置骨架，并在骨架内植草；3)边坡挂网生物防护；4)圬工护坡。,

15、三.土质边坡坡面破坏形式及防护措施,本章理论,3.2坡率法的设计,1.软质岩 软质岩是指新鲜岩块的饱和单轴抗压强度小于30M的岩石。2.软质岩边坡坡面破坏形式 软质岩边坡的坡面破坏形式主要是继续风化。3.软质岩边坡坡面防护方法 软质岩边坡坡面防护主要工作就是防止边坡坡面继续风化。具体方法同前面土质边坡的防止方法一样，另外还有喷砂浆或喷混凝土罩面。主要还是植物防护和骨架植物防护。,四.岩质边坡坡面破坏形式及防护措施,本章理论,3.2坡率法的设计,4.硬质岩 软质岩是指新鲜岩块的饱和单轴抗压强度大于30M的岩石。5.硬质岩边坡坡面破坏形式 硬质岩边坡的坡面破坏形式主要是继续风化和岩石崩塌破坏。6.

16、硬质岩边坡坡面防护方法 软硬质岩边坡坡面防护主要工作就是防止边坡坡面继续风化及崩塌落石破坏。做法是罩面、设置柔性防护网、灌浆、设置遮挡建筑物(如明洞)等。,本章理论,四.岩质边坡坡面破坏形式及防护措施,3.3刷方减重设计,1)设计前必须弄清滑坡的成因和性质，查明滑动面的位置、形状及可能发展的范围，根据要求进行设计计算，以确定减重范围。2)刷方减重的弃土，不能堆置在滑坡的阻滑地段，应尽量堆置与滑坡前缘，以便增大阻滑力，起到堆载阻滑的作用。3)牵引式滑坡或滑坡带的土具有卸载膨胀性质的滑坡，不宜采用刷方减重的方法。4)刷方减重后，应检验滑面从残存滑体的薄弱部分剪出的可能性。5)刷方减重后，必须做坡面

17、防护。,五.刷方减重的设计内容,本章理论,3.3刷方减重设计,滑坡超重计算是刷方减重设计的重要依据。一个滑坡应在上面部位减重，减重多少完全取决于滑坡超重计算的结果。超重计算在主滑动面上进行，对于大面积的滑坡应取多个纵断面计算(如第二章最后的工程实例)。计算方法采用不平衡推力传递系数法。并根据计算的每个土条的下滑力和剩余下滑力，最终确定减重位置和数量。需要注意的是，一定要确定好减重的位置。不能把阻滑段的土减掉，这样反而更加不安全。,本章理论,六.刷方减重设计注意事项,第三章结束,12.3坡率法及刷方减重,本章内容,本章主要讲述了以下一些内容：1.抗滑挡土墙的作用及应用范围。2.抗滑挡土墙上的基本

18、力系。3.抗滑挡土墙上基本力系的计算方法。4.抗滑挡土墙上的附加力系及相应计算方法。5.抗滑挡土墙合理高度的概念及确定方法。6.抗滑挡土墙的稳定性验算。7.抗滑挡土墙的强度验算。,12.4抗滑挡土墙,12.4抗滑挡土墙,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

19、崩塌等路基病害。尤其广泛应用于山区边坡。,本章理论,一.抗滑挡土墙的作用及适用范围,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。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。,12.4抗滑挡土墙,本章理论,二.抗滑挡土墙上的基本力系,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

20、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。采用平面滑动法、瑞典圆弧法、不平衡推力传递系数法等方法。一般情况下，滑坡推力远大于挡土墙上的主动土压力。而且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。,12.4抗滑挡土墙,本章理论,三.抗滑挡土墙上的基本力系计算方法,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

21、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。,12.4抗滑挡土墙,本章理论,四.抗滑挡土墙上基本力系的选择,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。,12.4抗滑挡土墙,本章理论,五.抗滑挡土墙上的附加力系,抗滑挡土

22、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。,12.4抗滑挡土墙,本章理论,六.抗滑

23、挡土墙的合理高度的概念,12.4抗滑挡土墙,本章理论,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。,1.抗滑移稳定性验算,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。,12.4抗滑挡土墙,本章理论,七.抗滑挡土墙的稳定性验算,2.抗倾覆稳定性验算,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

24、取其较大值进行验算。,12.4抗滑挡土墙,本章理论,设计时要求基底最大应力应小于地基承载力，即,12.4抗滑挡土墙,本章理论,八.抗滑挡土墙的强度验算,1.墙下地基强度验算,2.墙身强度验算,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。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。,第四章结束,12.4抗滑挡土墙,本章内容,本章主要讲述了以下一些内容：1.抗滑桩的作用原理及适用范围。2.地基反力系数的概念，m、k、c的概念及其适用土质。3.抗滑桩的计算宽度的概念及计算方法。

25、4.刚性桩和弹性桩的概念及临界埋深。5.刚性桩和弹性桩的判断。,12.5抗滑桩,抗滑桩依靠桩与桩周岩土体的相互嵌制作用把桩后侧土压力或滑坡推力传递到稳定地层中，利用稳定地层的锚固作用和被动土压力，使坡体或滑坡得到稳定。通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体，依靠桩下部岩土体的侧向阻力来承担边坡的下推力，而使边坡稳定。抗滑桩适用于除流塑性滑坡以外的各种类型滑坡。,12.5抗滑桩,本章理论,一.抗滑桩的作用原理及适用范围,桩侧岩(土)的弹性抗力系数简称地基反力系数，是地基承受的侧压力与桩在该处产生的侧向位移的比值。亦即单位土体或单位岩体在弹性限度内产生单位压缩变形时所需施加于其单位

26、面积上的力。其计算符合胡克定律。桩背后土压力为被动土压力，但实际受力不同于传统土压力理论，桩类似于弹性地基梁，桩背后土压力类似于基底压力，因此用地基反力系数计算。,二.地基反力系数,12.5抗滑桩,本章理论,二.地基反力系数,1.“K”法地基反力系数是常数，不随深度而变化，以“K”表示，相应的计算方法称为“K”法，可用于地基较为完整硬质岩层或性质相近的半岩质地层。2.“m”法地基反力系数随深度按直线比例变化，即在地基内深度为y处的水平地基系数为K=my或K=K0+my，相应这一假定的计算方法称为“m”法，一般用于非岩地基(土类)及风化破碎成土状的软质岩层以及重度随深度增加的地层。3.“C”法地

27、基反力系数沿深度按凸抛物线增大的方法称为“C”法。,12.5抗滑桩,本章理论,三.地基反力系数的分力及其适用土层,抗滑桩受滑坡推力的作用产生位移，则桩侧岩土体对桩将产生抗力。当岩(土)变形处于弹性变形阶段时，桩受到岩(土)的弹性抗力作用。岩(土)对桩的弹性抗力及其分布与桩的作用范围有关。为了将空间的受力简化为平面受力，并考虑桩截面形状的影响，将桩的设计宽度(或直径)换算成相当于实际工作条件下的矩形桩宽BP，此BP称为桩的计算宽度。试验表明，桩在水平荷载作用下，不仅桩身范围内的桩侧岩土体受挤压，由于桩土共同作用，桩身宽度以外一定范围内的土体也受到影响，呈现出空间受力状态。,12.5抗滑桩,本章理

28、论,四.抗滑桩计算的宽度的概念,为了简化计算，可将空间受力状态简化为平面问题，可考虑将桩的宽度或直径换算成相当于实际各种条件下的矩形桩，桩的宽度表现为BP，其取值可根据试验确定。具体做法是引入形状换算系数，以考虑桩的形状影响；引入受力换算系数(或称空间换算系数)以考虑桩身范围外的土的影响。试验表明，对不同尺寸的圆形桩和矩形桩施加水平荷载时，直径为d的圆形桩与正面边长为0.9d的矩形桩，在其两侧土体开始被挤出的极限状态下，其临界水平荷载值相等。所以，矩形桩的形状换算系数为Kf=1，而圆形桩的形状换算系数为Kf=0.9。,12.5抗滑桩,本章理论,同时，由于将空间受力状态简化成为平面受力状态，在决

29、定桩的计算宽度时，应将实际宽度乘以受力换算系数(或空间换算系数)KB。由试验资料可知，对于正面边长b大于或等于1m的矩形桩受力换算系数KB为(1+1/b)，对于直径d大于或等于1m的圆形桩受力换算系数KB为(1+1/d)。故桩的计算宽度应为：矩形桩：圆形桩：在计算桩侧弹性抗力时，采用桩的正面计算宽度。计算桩底反力及桩身强度时，仍用桩的实际宽度。,12.5抗滑桩,本章理论,抗滑桩受到滑坡推力后，将产生一定的变形。根据桩和桩周岩(土)的性质和桩的几何性质，其变形可有两种情况。1.桩的位置虽发生了偏离，但是桩轴仍保持原有的线型(即仍为直线)；它之所以变形是由于桩周的岩(土)变形所致此时桩可认为刚度很

30、大，犹如刚体一样，则桩称为刚性桩。2.桩的位置和桩轴线型(此时为曲直线)同时发生改变，即桩轴和桩周岩(土)同时发生变形此时桩就称为弹性桩。两种桩的变形见下图。,12.5抗滑桩,本章理论,五.抗滑刚性桩和弹性桩的概念,f,f,刚性桩,弹性桩,12.5抗滑桩,本章理论,试验研究表明，当桩埋入稳定地层(即滑动面以下)内的计算深度(桩的锚固深度h2与桩的变形系数或的乘积)为某一临界值时，不管按刚性桩或按弹性桩计算，其水平承载力及传递到地层的压力图形均比较接近。因此，目前将这个临界值作为判别刚性桩或弹性桩的标准(锚固深度h2为滑面根部到桩底部的距离)。当埋深在这个临界值以内时，可认为桩下部几乎没有锚固，

31、则此时桩是刚性桩；当埋深超过这个临界值时，可视为桩下部得到锚固桩的变形就不是线性的了，此时桩是弹性桩。,12.5抗滑桩,本章理论,六.抗滑桩的临界埋深,1.按K法计算(滑床为岩质)时：当l21.0时，抗滑桩属刚性桩；当l21.0时，抗滑桩属弹性桩。其中：为桩的变形系数，以m-1计，可按下式计算：,式中：K地基系数(kN/m3)；BP桩的正面计算宽度(m)；E桩的弹性模量(kPa)；I桩的截面惯性矩(m4)。,12.5抗滑桩,本章理论,七.刚性桩和弹性桩的判别,2.按m法计算(滑床为土质)时：当l22.5时，抗滑桩属刚性桩；当l22.5时，抗滑桩属弹性桩。其中：为桩的变形系数，以m-1计，可按下

32、式计算：,式中：m水平方向地基系数随深度而变化的比例系数(kN/m4)。其余参数(BP、E、I)的意义同前。,12.5抗滑桩,本章理论,滑床为岩质时按K法计算,滑床为土质时按m法计算,当l21.0时，抗滑桩属刚性桩；当l2 1.0时，抗滑桩属弹性桩。,当l22.5时，抗滑桩属刚性桩；当l2 2.5时，抗滑桩属弹性桩。,矩形桩,圆形桩,一.桩的计算宽度BP,二.弹性桩刚性桩判别,12.5抗滑桩,本章公式,第五章结束,12.5抗滑桩,本章内容,本章主要讲述了以下一些内容：1.岩土锚固技术概念、原理及作用。2.锚杆(索)的组成。3.锚杆(索)的布置原则。4.锚杆(索)的锚固力的概念及分类。5.锚杆(

33、索)的锚固力的计算。6.锚杆(索)的破坏形式。7.锚杆(索)的设计。8.锚杆(索)的试验。9.土钉墙的原理及其与锚杆(索)结构的异同。,12.6岩土锚固技术,岩土锚固技术是一种把受拉杆件埋入地层中，以提高岩土自身强度和自稳能力的工程技术。具体做法是，在天然地层中钻孔直至稳定地层中，插入钢筋或钢绞线，然后在孔中灌注水泥砂浆，形成拉杆。这种拉杆一般称为锚杆或锚索，其中置于稳定地层中的锚杆(或锚索)部分称为锚杆(索)的锚固段。锚杆或锚索的划分主要根据所用材料，采用螺纹钢等硬性材料的拉杆称为锚杆，采用钢绞线等索状柔性材料的拉杆称为锚索。,12.6岩土锚固技术,本章理论,一.岩土锚固技术概念,岩土锚固的

34、基本原理，就是利用锚杆或锚索周围岩土的抗剪强度来传递结构物的拉力，将下滑推力传递给地层深处的稳定岩土体，以保持边坡的稳定。具体说，就是利用锚杆或锚索的锚固段的抗拔能力，通过锚杆(索)的钢筋或钢绞线，将不稳定边坡的下滑推力传递给稳定地层，将边坡、锚杆(索)以及稳定地层构成一个结构体系，达到维持土体或岩体的边坡(或地基)稳定的目的。,12.6岩土锚固技术,本章理论,二.岩土加固边坡的原理,锚杆是一种受拉杆件，它的一端与支护结构等联结，另一端锚固在岩土体中，将支挡结构和其他结构所承受的荷载(侧向土压力、水压力以及上浮力、倾覆力、拉拔力等)通过拉杆传递到稳定岩土层中的锚固体上，在由锚固体将传来的荷载分

35、散到周围稳定的岩土层中去。当锚杆锚固段受力时，首先通过拉杆与周边水泥沙浆(水泥浆)固结体之间的握裹力传到固结体中，然后通过固结体传到周围岩土体。,12.6岩土锚固技术,本章理论,1.结构作用用锚杆(索)加固边坡后，可使锚杆骨架和边坡岩体连锁在一起，形成一个共同工作的复合结构。2.抗剪作用当边坡滑动时，锚杆(索)在滑面位置受剪，起到抗剪作用。3.锚固作用靠深入滑面以下的锚固段起作用，可提供边坡承受外荷载的抗力。4.加固作用可以增强地层的强度，改善地层的力学性能。5.加强作用可以使锚固地层产生压应力，并可对加固地层起到加筋作用。,12.6岩土锚固技术,本章理论,三.锚杆(索)加固边坡的具体作用,锚

36、杆(索)一般由锚头、自由段和锚固段组成。锚杆(索)钢筋的总长就等于锚头预留长度+自由段长度+锚固段长度。,锚头,自由段,锚固段,12.6岩土锚固技术,本章理论,四.锚杆(索)的组成,锚杆(索)锚固设计时，应充分研究锚固工程的安全性、经济性和施工的可行性。永久性锚杆的锚固段不应设置在有机质土、液限大于50或相对密度小于0.3的土层中。这是因为机质土会引起锚杆的腐蚀破坏；液限大于50%的土具高塑性，会引起明显的徐变而导致锚固力不能长期保持恒定；相对密度小于0.3的土较松散不能提供足够锚固力。设计的锚杆必须达到所设计的锚固力要求，防止边坡滑动剪断锚杆。锚杆的钢筋必须符合有关国家标准，且应有效防腐。,

37、12.6岩土锚固技术,本章理论,五.锚杆(索)的布置原则,1.锚杆上覆地层厚度应不小于4.0m，以避开车辆反复荷载的影响，也避免采用高压注浆使上覆土层隆起。2.锚杆水平与垂直间距不得小于1.5m，以避免群锚效应发生而降低锚固力；宜大于2.5m，避免应力集中。3.一般锚杆的安设角度不小于150，不大于450。4.预应力锚索间距宜大于4m。,12.6岩土锚固技术,本章理论,采用锚杆(索)加固边坡，需要锚杆(索)能够提供足够的抗滑力，以有效地阻止坡体滑移。锚杆(索)提供的抗滑力，就是锚杆(索)的锚固力。此锚固力是拉杆的轴向拉力，方向沿锚杆(索)的轴线方向，大小可按计算确定。其计算方法是，将锚杆(索)

38、结构和滑坡体以及其他支挡结构一起，组成完整的结构体系。然后根据力及力矩的平衡条件，最终确定各个锚杆的锚固力。针对锚杆处于岩体内或土体内，采取相应方法计算锚固力。,12.6岩土锚固技术,本章理论,六.锚杆(索)锚固力的概念,1.设计锚固力Pt 通过边坡的稳定性分析，根据滑坡体推力和安全系数，计算出锚杆(索)需要提供的拉力，这个需要的拉力就是锚杆(索)的设计锚固力，亦称为锚固力标准值。2.容许锚固力Pa 容许锚固力是锚杆(索)设计时，进行拉杆钢筋和锚固段长度验算时采用的拉杆拉力值。为设计锚固力的1.21.5倍，其取值即为设计锚固力乘以1.21.5的安全系数K，亦称为锚固力设计值。,12.6岩土锚固

39、技术,本章理论,七.锚杆(索)锚固力的分类,3.极限锚固力Pu 极限锚固力是锚索沿握裹砂浆或砂浆固结体沿孔壁滑移破坏的临界拉拔力，亦称为锚固力极限值。极限锚固力可以通过破坏性拉拔试验得到，即取破坏性试验时，锚杆(索)的最大拉力值。4.容许锚固力Pa与极限锚固力Pu 如前所述，容许锚固力Pa为设计锚固力Pt乘以安全系数K得到，其值不能小于极限锚固力Pu除以相应的安全系数，此安全系数通常取为2.02.5。即应有：,12.6岩土锚固技术,本章理论,1.平面滑动时，公式如下所示。,12.6岩土锚固技术,本章理论,八.锚杆(索)锚固力的计算,2.不平衡推力传递系数法计算时，仅考虑锚索沿滑面施加的抗滑力，

40、不考虑垂直滑面产生的法向阻滑力，所需锚固力为：,3.条分法计算 在土层中，边坡安设锚杆(索)后，锚杆(索)会提供沿拉杆轴向的拉力。此拉力可从两个方面作用于滑坡体，一是沿滑面法向的分力PN，作用于滑面，会增大滑面的摩阻力；二是沿滑面切向的分力PT，会直接产生阻滑力。可根据力的平衡，采用条分法进行计算，可以得到边坡加固后的安全系数。,12.6岩土锚固技术,本章理论,当锚杆锚固段受力时，首先通过拉杆与周边水泥沙浆(水泥浆)固结体之间的握裹力传到固结体中，然后通过固结体传到周围岩土体。传递过程随着荷载的增加，拉杆与固结体之间的握裹力发挥到最大时，锚固体与岩土体之间就会发生相对位移，产生土与锚固体之间的

41、摩阻力，直到极限摩阻力。锚杆(索)的作用就是要提供足够的锚固力，因此锚杆(索)的验算目的就是要求其受力大于其设计锚固力前不会破坏。因此，可以从锚杆的破坏形式入手，了解锚杆(索)的验算内容。,12.6岩土锚固技术,本章理论,九.锚杆(索)的破坏形式及验算内容,锚杆(索)的破坏形式通常有4种：1.锚拉杆钢筋被拉断；2.拉筋(锚拉杆)从筋浆界面处脱出；3.锚固体从浆土界面处脱出；4.连锚带岩土一起拔出。前3种指的是单根锚杆的抗拔力(即承载力)问题，属于锚杆的强度破坏问题；第4种即破坏面在土体内部的破坏形式，属于锚杆与土总体稳定性破坏问题。因此锚杆(索)的验算内容主要就是：1.拉杆钢筋(钢绞线)面积验

42、算；2.锚固段长度验算。,12.6岩土锚固技术,本章理论,为了避免出现前面的第一种破坏形式，要求拉杆的钢筋不会被拉断，需要验算锚杆(索)达到设计荷载N所需的最小钢筋截面。,12.6岩土锚固技术,本章理论,为了避免出现前面的第二、第三种破坏形式，即避免拉筋从筋浆界面处脱出或避免锚固体从浆土界面处脱出，要求锚杆(索)的锚固段要有足够的长度，以便于锚固力可以传递到稳定地层中。因此锚杆(索)的锚固段长度的确定，就应该包括两方面内容：1.握裹长度锚固段足够长，足以保证锚杆(索)钢筋(钢绞线)间的握裹力不小于极限锚固力。2.粘结长度锚固段足够长，足以保证锚杆(索)刚体与岩土体间的粘结力不小于极限锚固力。,

43、1.锚杆(索)钢筋截面验算。,12.6岩土锚固技术,本章理论,十.锚杆(索)的验算,2.锚固段握裹长度验算：,3.锚固段粘结长度验算：,5.拉杆总长度验算：,4.锚固段长度验算：,1.锚杆(索)的性能试验亦称破坏性试验或基本试验，是在工程开工前为了检验锚杆(索)的设计正确性而进行的锚杆(索)破坏性抗拔试验。2.锚杆(索)性能试验的目的确定所设计的锚杆在设计位置的极限承载力，了解锚杆抵抗破坏时和承受荷载后的力学性状，为锚固工程设计提供可靠的依据。3.试验要求基本试验数量不应少于3根，其锚杆参数、材料、施工工艺、地质条件和拟设计的锚杆相同。张拉过程采用逐级循环加载。,12.6岩土锚固技术,本章理论

44、,十一.锚杆(索)的性能试验,1.锚杆(索)的验收试验在工程完工后为了检验施工质量而进行的检验性抗拔试验。2.锚杆(索)验收试验的目的检验所施工的锚杆(索)是否达到设计要求，及时发现锚杆设计施工中的缺陷，并判定工程锚杆是否符合设计要求。3.试验要求验收试验锚杆的数量应取锚杆总数的5%，且不得少于最初施做的3根。验收试验的最大试验荷载，对于永久性锚杆，取为设计轴向拉力值的1.5倍；对于临时性锚杆，取为设计轴向拉力值的1.2倍。张拉过程同样采用逐级循环加载。,12.6岩土锚固技术,本章理论,十二.锚杆(索)的验收试验,当锚杆不够长，达不到滑动面时，加锚的岩体如图一个虚拟的重力挡土墙一样，对边坡起到

45、支撑作用，同时在坡面挂钢筋网并喷射混凝土层，构成土钉墙支护。结构其主要作用是增加滑动面的抗滑摩阻力。土钉支护结构 的受力特点与锚杆(索)不同，土钉墙 中，土钉群是共同 受力、以整体作用 考虑的，采用另外 计算公式计算。,12.6岩土锚固技术,本章理论,十三.土钉墙结构的概念,2.岩质边坡有静水压力,3.瑞典圆弧法,4.不平衡推力传递系数法,1.岩质边坡无静水压力,12.6岩土锚固技术,本章计算,一.确定锚杆锚固力,二.容许锚固力,4.三者之间的关系,1.锚固力标准值(计算锚固力)为按照前面公式计算出的，为保持边坡稳定所需要的锚杆提供的拉力值。,2.锚固力设计值(容许锚固力)为锚固力标准值乘以安

46、全系数K而得到的，进行拉杆钢筋面积验算以及粘结长度验算采用的锚杆拉力值。,3.锚固力极限值(极限锚固力)一般由破坏性试验获得，为锚杆(索)所能提供的最大拉力值。,12.6岩土锚固技术,本章计算,三.拉杆截面积及长度,2.拉杆与砂浆间握裹长度,3.砂浆与岩土体间粘结长度,4.锚固段长度,1.拉杆截面所需总面积,5.锚杆(索)总长,12.6岩土锚固技术,本章计算,12.6岩土锚固技术,第六章结束,本章内容,本章主要讲述了以下一些内容：1.格构加固边坡概念。2.格构加固边坡原理及注意机理。,12.7格构加固边坡,格构加固技术是在传统格构技术的基础上，更进一步的应用。其做法是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝

47、土或预制预应力混凝土建成网格状框格结构进行边坡坡面防护，同时在格构节点处设置锚杆(索)，并利用锚杆或锚索对边坡加以固定的一种边坡加固技术。格构技术一般与公路环境美化相结合，利用框格护坡，同时在框格之内种植花草可以达到极其美观的效果。这种技术山区高速公路中高陡边坡加固中被广泛采用，其护坡达到既美观又安全的良好效果。,12.7格构加固边坡,本章理论,一.格构加固技术概念,当直接应用预应力锚索加固边坡时，锚索的外锚头处位置常处于高应力状态区，在外锚头附近的浅层岩土表面出现应力受拉区，岩土容易破坏。为了分散其高应力状态，避免浅层局部岩土的压缩变形过大，进而引起预应力的损失，或避免此浅层岩土体破坏，而采

48、用“格构+加固”的“格构边坡加固技术”或称“预应力锚索地梁加固”技术，来解决这个问题。格构作为锚索和坡体的连接体，可起到锚索外锚头的作用，同时还能加强各锚索间的作用联系，保证锚索在抗滑中的均匀性、连续性和整体性，从而达到稳固边坡的目的。,12.7格构加固边坡,本章理论,格构加固边坡的主要原理是，利用格构是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力收集在一起，并分配给格构结点处的锚杆或锚索，然后通过锚索传递给稳定地层，从而使边坡坡体在由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态。因此就格构本身来讲仅仅是一种传力结构，而加固的抗滑力主要由格构结点处的锚杆或锚索提供。一般提到的格构加固技术是一种广义术

49、语，它包含了格构本身和锚杆(索)两部分，即“格构+加固”两部分。本课程主要讨论的就是“格构+加固”形成的格构加固技术，有时亦称“预应力锚索地梁加固”技术。,12.7格构加固边坡,本章理论,二.格构加固技术原理,格构加固边坡结构中，锚索与格构共同作用。锚索通过强大的预应力对坡体起到预加固的作用，坡体在预应力的作用下，物理力学性能得到了一定程度的改善，增强了坡体的稳定性；其次滑体垂直于滑面方向的压力有较大的增加，增大了滑面上的摩阻力，从而减小了下滑力。格构起着承受并传递锚固力的作用，同时加强了结构的整体性能。从前面的格构加固边坡的作用机理可知，格构加固边坡结构是一种主动支挡加固结构，提前对坡体进行

50、加固，以防止坡体出现失稳或稳定性继续恶化的情况。,12.7格构加固边坡,本章理论,第七章结束,12.7格构加固边坡,本章内容,本章主要讲述了以下一些内容：1.加筋土结构的概念及应用。2.加筋土结构的特点。3.加筋土结构的摩擦加筋原理。4.加筋土结构的摩擦加筋原理的适用条件。5.加筋土结构的准粘聚力原理及其适用条件。6.加筋材料的指标。7.加筋土挡墙的概念及计算内容。,12.8加筋土边坡,1.加筋土 加筋土在土中加入加筋材料形成的复合土。2.加筋的作用 在土中加入加筋材料可以提高土的强度，增强土体的稳定性。3.加筋土的应用 加筋土的应用加筋土仅应用于填方工程。4.加筋土的组成 加筋土结构一般由基