排水设施:
地面排水 --设置排水沟,夯实回填土和地表松土,加固边沟 墙身排水---设置泄水孔和反滤层
伸缩缝--为防止圬工砌体因砂浆硬化收缩和温度变化而产生裂缝 沉降缝--为防止地基不均匀沉降而引起墙身开裂 土压力分为:静止土压力,主动土压力,被动土压力 库伦土压力理论的基本假设:
1、挡土墙是刚性的,墙后的填土是理想的散粒体(粘聚力c=0); 2、滑动破坏面为一通过墙踵的平面。 3、滑动楔体为刚体。 两种土压力的比较 朗肯土压力理论:
(1)依据:半空间的应力状态和土的极限平衡条件 (2)概念明确、计算简单、使用方便
(3)理论公式直接适用于粘性土和无粘性土
(4)由于忽略了墙背与填土之间的摩擦,主动土压 力偏大,被动土压力偏小。 库仑土压力理论:
(1)依据:墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平衡条件 (2)理论假设条件
(3)理论公式仅直接适用于无粘性土
(4)考虑了墙背与土之间的摩擦力,并可用于墙背倾斜,填土面倾斜的情况。但库伦理论假
设破裂面是一平面,与按滑动面为曲面的计算结果有出入。
求解步骤:
1、假设破裂面的位置(θ),也即c点交于荷载的何处;
2、根据相应的边界条件,计算出破裂棱楔体的重力G,为θ的函数;
(先根据几何关系求出破裂楔体的面积,再取纵向单位长度相乘,同时乘以土体容重即可)。 3、根据破裂楔体的极限平衡条件,运用正弦定理(力三角形封闭),求土压力表达式,为θ的函数;
4、根据一阶导数为零的条件,求出θ;
5、验证θ的大小与前面的假设的位置是否一致,如一致,代入土压力表达式求出土压力。如不一致则反映假设有矛盾,需重新假设,并重复以上步骤。
注:1、在试算过程中可能三种情况均不满足,此时应按破裂面交于荷载内缘点或外缘点计算破裂
角;
2、如果出现两种边界条件都符合的情况(双解区),此时应分别计算两种情况的土压力,然后按大者进行设计。
什么是第二破裂面:
当墙后土体达到极限平衡时,破裂棱体不沿着墙背或假想墙背AC滑动,而是沿着土体中另一破裂面DC滑动,DC称为第二破裂面 出现的条件:
1、墙背或假想墙背的倾角α 必须大于第二破裂面的倾角αi,即墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现。
2、墙背或假想墙背上产生的抗滑力必须大于其下滑力。
重力式挡土墙设计验算的主要内容 一、挡土墙稳定性验算 1、抗倾覆验算; 2、抗滑移稳定验算; 3、基底偏心距验算;
4、地基的承载力验算; 二、墙身强度验算
墙身强度验算应取墙身薄弱截面(截面转折、急剧变化处)进行 内容有:抗压验算、抗剪验算、偏心距验算 公路:极限状态为主的设计方法 铁路:容许应力设计法 增加抗滑稳定措施 (1)设倾斜基底
重力式挡土墙,当受滑动稳定控制时,可采用倾斜基底。基底的倾斜度,一般地区挡土墙,土质地基不陡于0.1:1;岩石地基不陡于1.0:5.0; (2)设凸榫基础
增加抗倾覆稳定的措施
(1)改变墙身的胸、背坡的坡度 (2)改变墙身形状
(3)扩大基础,加设墙趾台阶
我国公路行业的挡土墙采用“极限状态分项系数法”为主的设计方法进行设计 (一)承载力极限状态
(1)挡土墙整体或部分作为刚体失去平衡; (2)挡土墙构件或连接部件因材料承受的强度超过极限破坏,或过量塑性变形时不适合继续承载; (3)挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡。 (二)正常使用极限状态
(1)影响正常使用或外观变形;
(2)影响正常使用或耐久性发生局部破坏; (3)影响正常使用的其他特定状态。
第十二章
抗滑桩:是防治滑坡的一种工程建筑物,设于滑坡的适当部位,一般完全埋置地面下,有时也可
露出地面,桩的下段均必须埋置在滑动面以下稳定地层的一定深度
抗滑桩的特点:
1、抗滑能力强,在滑坡推力大、滑动带深的情况下,能够克服抗滑挡土墙难以克服的困难。 2、桩位灵活,可以设在滑坡体中最有利抗滑的部位,可 以单独使用,也能与其它建筑物配合使用。
3、可以沿桩长根据弯矩大小合理地布置钢筋(优于管形桩、打入桩)。
4、施工方便,设备简单。采用混凝土或少量钢筋混凝土护壁,安全、可靠。
5、间隔开挖桩孔,不易恶化滑坡状态,利于整治在活动中的滑坡,利于抢修工程。
6、通过开挖桩孔,能够直接校核地质情况,进而可以检验和修改原来的设计,使之更切合实际,发现问题,易于补救
抗滑桩设计要求:
1、坡体稳定:抗滑桩提供的阻滑力要使整个滑坡具有足够的稳定性,同时保证坡体不从桩顶滑出,不从桩间挤出;
2、桩体稳定:抗滑桩桩身要有足够的强度和稳定性,即桩的断面要有足够的刚度,桩的应力和
应变满足规定要求;
3、桩基和桩侧稳定:桩周地基抗力和滑体的变形在容许范围内;
4、抗滑桩的埋深及锚固深度、桩间距、桩结构尺寸和桩断面尺寸应比较适当,安全可靠,施工可行、方便,造价较经济。
抗滑桩的设计内容
1、进行桩群平面布置,拟定桩间距等平面尺寸; 2、拟定桩型、桩埋深、桩长、桩断面尺寸; 3、根据拟定的结构确定作用于抗滑桩上的力系;
4、确定桩的计算宽度,选定地基反力系数,进行桩的受力和变形计算;
5、进行桩截面的配筋计算和一般的构造设计;
6、提出施工技术要求,拟定施工方案,计算工程量,编制概(预)算等。 设计步骤:
作用于抗滑桩上的力系主要有两大部分:作用于桩上部的滑坡推力(或主动土压力)和桩周地层对桩的反力。
滑坡推力分布形式
(1)对于液性指数小,刚度较大和较密实的滑坡体,从顶层至底层的滑动速度常大体一致,假定滑面上桩背的滑坡推力分布图形呈矩形;
(2)对于液性指数较大,刚度较小和密实度不均匀的塑性滑体,其靠近滑面的滑动速度较大,而滑体表层的速度则较小,假定滑面以上桩背的滑坡推力图形呈三角形分布; (3)介于上述两者之间的情况可假定桩背推力分布呈梯形。 锚固段地基反力:土体阻止基桩变位的作用力。
桩侧岩土体的弹性抗力系数简称为地基反力系数,是地基承受的侧压力(应力)与桩在该位置处产
生的侧向位移的比值。也即单位土体或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面积上的力。
刚性桩与弹性桩的区分
抗滑桩受到滑坡推力后,将产生一定的变形。根据桩和桩周土的性质和桩的几何性质,其变形有两种情况: (1)刚性桩:桩的位置发生了偏离,但桩轴线仍保持原有的线形,变形由于桩周土的变形所致。 (2)弹性桩:桩的位置和轴线同时发生改变,即桩轴线和桩周土同时发生变形。 (3)区分方法:
试验研究表明,当抗滑桩埋入稳定地层内的计算深度为某一临界值时,可视桩的刚度为无穷大,桩的侧向极限承载力仅取决于桩周土的弹性抗力的大小。工程中把这个临界值作为判断是刚性桩或弹性桩的标准。
桩的计算宽度:为了简化计算,即将空间受力状态简化为平面问题,考虑到桩截面形式的影响,将桩宽(或桩径)换算成相当于实际工作条件下的矩形桩宽度Bp称为桩的计算宽度。
对于正面边长b大于或等于lm的矩形桩和桩径d大于或等于lm的圆形桩,其计算宽度为:
抗滑桩的平面位置:
对滑坡治理工程,抗滑桩原则上布置在滑体下前缘,即在滑动面平缓、滑体厚度较小、锚固段地质条件较好的地方,同时也要考虑到施工的方便。
对地质条件简单的中小型滑坡,一般在滑体前缘布设一排抗滑桩,桩排方向应与滑体垂直或近垂直。
对于轴向很长的多级滑动或推力很大的滑坡,可考虑将抗滑桩布置成两排或多排,进行分级处治,分级承担滑坡推力;也可考虑在抗滑地带集中布置2~3排、平面上呈品字形或梅花形的抗滑桩或抗滑排架。
合适的桩间距应该使桩间滑体具有足够的稳定性,在下滑力作用下不致从桩间挤出。一般采用的间距为6~10m。
当桩间采用了结构连接来阻止桩间楔形土体的挤出,则桩间距完全决定于抗滑桩的抗滑力和桩间滑体的下滑力。
抗滑桩长度由两部分组成,即滑动面以下的锚固长度和滑动面以上直接承受滑坡推力的非锚固长度。
锚固长度:原则上由桩的锚固段传递到滑面以下地层的侧向压应力不得大于该地层的容许侧向抗
压强度、桩基底的压应力不得大于地基的容许承载力来确定。
对于土层或软质岩层,锚固长度与非锚固长度之比为1:2到1:1比较合适,对于完整而坚硬的岩层,可采用1:3。
抗滑桩长度宜小于35m,当滑带埋深大于25m时,是否采用抗滑桩应充分论证其可行性。 抗滑桩的桩型有钢筋混凝土桩和钢管桩、H型钢桩等,最常用的是钢筋混凝土桩
抗钢筋混凝土桩是抗滑桩用得最多的桩型,其断面形式主要有圆形和矩形,一般采用矩形断面。 圆形断面可机械钻孔成桩,也可人工挖孔成桩,桩径根据滑坡推力和桩间距而定,从φ600~φ2000,最大可达φ4500。
矩形断面可充分发挥其抗弯刚度大的优点,适用于滑坡推力较大,需要较大刚度的地方。一般为人工成孔抗滑桩。