边坡工程

陈文昭

目录

  • 1 边(滑)坡工程概论
    • 1.1 课程简述
    • 1.2 边(滑)坡的概念及类型
    • 1.3 边坡的变形破坏
    • 1.4 边坡的安全等级的划分
    • 1.5 边(滑)坡工程设计基本原则
    • 1.6 边坡工程设计的一般规定
    • 1.7 边坡工程常用处理措施
    • 1.8 边坡工程的地质勘探
    • 1.9 边坡工程施工
    • 1.10 边坡工程质量检验、监测及验收
    • 1.11 边坡工程设计
  • 2 边(滑)坡工程安全性分析评价
    • 2.1 边(滑)坡稳定性分析概述
    • 2.2 单平面滑动边坡稳定性分析
    • 2.3 条分法
    • 2.4 瑞典条分法
    • 2.5 Bishop条分法
    • 2.6 不平衡推力传递法
    • 2.7 Janbu条分法
    • 2.8 最危险滑裂面的确定方法
    • 2.9 土坡稳定分析中的图解法简介
  • 3 支挡结构荷载计算
    • 3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力计算
    • 3.2 滑坡推力计算
  • 4 坡率法与削坡减载设计
    • 4.1 概述
    • 4.2 坡率法的设计
    • 4.3 削坡减载的设计
  • 5 挡土墙设计与计算
    • 5.1 概述
    • 5.2 挡土墙分类及适用范围
    • 5.3 重力式挡土墙的设计
    • 5.4 悬臂式挡土墙的设计
    • 5.5 扶壁式挡土墙的设计
  • 6 抗滑桩的设计与施工
    • 6.1 概述
    • 6.2 抗滑桩设计荷载的确定
    • 6.3 抗滑桩内力分析与变形计算
    • 6.4 抗滑桩结构承载力设计
    • 6.5 抗滑桩的设计
    • 6.6 施工注意事项
  • 7 锚杆(索)设计与施工
    • 7.1 概述
    • 7.2 锚杆(索)的设计与计算
    • 7.3 锚杆(索)的构造设计
    • 7.4 锚杆(索)的施工
    • 7.5 锚杆(索)的试验与检测
  • 8 锚杆(索)挡墙支护
    • 8.1 概述
    • 8.2 锚杆(索)挡土墙设计荷载及内力计算
    • 8.3 土质边坡的静力平衡法和等值梁法
    • 8.4 锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计
    • 8.5 锚杆挡墙构造设计
  • 9 排水工程设计与施工
    • 9.1 概述
    • 9.2 地表排水设计
    • 9.3 地下排水设计
  • 10 边坡工程读书报告及课程设计
    • 10.1 边坡工程读书报告写作安排
    • 10.2 边坡工程课程设计任务书
重力式挡土墙的设计

1、重力式挡土墙的选型

就墙背所受的土压力而言,仰斜式较为合理,设计时应优先考虑,其次是垂直式。
对于挖方而言,仰斜比俯斜合理。对于填方而言,此时俯斜墙背与垂直墙背较为合理。
墙前地势较为平坦时,采用仰斜墙较为合理;墙前地势较陡时,采用垂直墙背较为合理,如采用仰斜墙背时,墙面坡较缓,会使墙身加高,砌筑工程量增加,而采用俯斜墙背则会使墙背承受的土压力增大。

2、重力式挡土墙的构造

1)墙身

高度:土质边坡<8m;岩质边坡<10m
墙背和墙面坡度
重力式挡土墙的尺寸随墙型和墙高而变。
墙面的面坡和墙背的背坡一般选用1:0.2~1:0.3;
仰斜墙背坡度愈缓,土压力愈小。但为避免施工困难及本身的稳定,墙背坡不小于1:0.25,墙面尽量与墙背平行。
对于垂直墙,如地面坡度较陡时,墙面坡度可有1:0.05~1:0.2,对于中、高挡土墙,地形平坦时,墙面坡度可较缓,但不宜缓于1:0.4。
衡重式墙背可视为在凸形折线式的上下墙之间设一衡重台,并采用陡直墙面。上墙墙背的坡度,一般为1: 0. 25-1: 0. 45,下墙墙背一般为1: 0. 25左右,上下墙的墙高比通常采用2: 3。


墙顶、墙底最小宽度:采用混凝土块和石砌体的挡土墙,墙顶宽度不宜小于0.4m;素混凝土挡土墙,墙顶宽度不应小于0.3m;钢筋混凝土挡土墙,墙顶不应小于0.2m。通常顶宽约为h/12,而墙底宽约为(0.5~0.7)H,应根据计算最后决定墙底宽度。
墙身材料:块石、条石强度等级应不低于MU30。混凝土的强度等级应不低于C15。应采用水泥砂浆。 
护栏:护栏内侧边缘距路面边缘的最小宽度,二、三级公路不小于0.75m,四级公路不小于0.5m。


(2)基础

基础类型:
为了减小基底压力、增加抗倾覆稳定性,常采用扩大基础(也即加设墙趾台阶的方法来解决)以加大承压面积 ;
当基底压力超过地基承载力过多时,需要的加宽值较大,为避免加宽部分的台阶过高可采用钢筋混凝土底板;
地基为软弱土层时,可换填;
当挡土墙修筑在陡坡上时,可设置台阶基础。


基底逆坡:
    土质地基,≤1:10
    岩质地基,≤ 1:5。
此时基底承载力要折减:
0.1:1时,折减系数为0.9
0.2:1时,折减系数为0.8
基础埋置深度:地基承载力、水流冲刷、岩石裂隙发育、风化程度、冻胀等


3)沉降缝与伸缩缝 
  

伸缩缝间距:条石、块石20~25m,素混凝土10-15m;缝宽:20-30mm,缝中填沥青麻筋或其它有弹性的防水材料,填塞深度≥150mm; 当地基有变化时宜加设沉降缝。在挡土结构的拐角处,应采取加强的构造措施。


(4)排水设施

截水沟:墙后有较大的面积或山坡,则应在填土顶面、离挡土墙适当的距离设截水沟,纵向设适当坡度,出口应远离挡土墙
泄水孔:沿墙高和长度方向按上下、左右每隔2~3m交错设置,泄水孔一般用50mm×100mm、100mm×100mm、150mm×200mm的矩形孔或直径为50~100mm的圆孔。   


黏土夯实隔水层 :在墙后地面、墙前地面、泄水孔进水口的底部都应铺设300mm厚的黏土夯实隔水层
反滤层、散水和排水沟:反滤层材料应优先采用土工合成材料、无砂混凝土块或其他新型材料,也可用易渗水的粗粒材料(卵石、碎石、块石等)覆盖。墙前亦应做散水、排水沟,避免墙前水渗入地基


(5)防水层

一般不设,常在临水面涂防水层
石砌挡土墙,先抹一层M5水泥砂浆(2cm厚),再涂以热沥青(2~3mm);
混凝土挡土墙,涂抹两层热沥青(厚2~3mm);
钢筋混凝土挡土墙,常用石棉沥青及沥青浸制麻布各两层防护,或加厚混凝土保护层。

(6)墙后填土的选择

回填土应尽量选择透水性较强的土,如砂土、砾石、碎石等,这类土的抗剪强度稳定,易于排水。在季节性冻土地区,应选择炉渣、碎石、粗砂等非冻胀性填料。但对于重要的、高度较大的挡土墙,不宜采用黏性填土。
 可用的回填土为黏土、粉质黏土,含水量应接近最优含水量,易压实,宜掺入适量的碎石,以利于夯实和提高其抗剪强度。
 不能利用软黏土、成块的硬黏土、膨胀土、耕植土和淤泥土作为回填土。

2、重力式挡土墙的计算

作用于挡土墙上的荷载
   挡土墙自重、土压力、静水压力、动水压力、波浪压力、浮力、渗透压力、公路荷载和铁路荷载
抗滑移稳定性验算
抗倾覆稳定性验算
地基承载力验算
软弱下卧层的验算
整体稳定验算
墙身强度验算


重力式挡土墙的计算-荷载作用效应组合
根据《建筑地基基础设计规范》规定,验算挡土墙的稳定性,应用基本荷载组合进行计算

    
    各分项系数取值:自重和土压力分项系数,有利取0.9,不利取1.0;可变荷载分项系数取1.4。
挡土墙前的被动土压力一般不予考虑。当基础较深,地层稳定,不受水流冲刷和扰动破坏时,结合强身的位移条件,可以考虑适量的被动土压力。
在浸水和地震等特殊情况下,应按偶然组合考虑。



重力式挡土墙的计算-一般地区稳定性验算

抗倾覆措施
加长加高墙趾;
将墙背做成仰斜式;
改变墙背做法,如在直立墙背上做卸荷台,适用于钢筋混凝土挡土墙,不宜于浆砌石挡土墙。






地基稳定性验算
     

土质地基---圆弧滑动法
岩质地基---平面滑动法


重力式挡土墙的计算-挡土墙墙身强度验算


挡土墙计算截面位置


通常,选取一、两个墙身截面进行强度验算,如基底、基础顶面、1/2墙高处、上下墙(凸形及衡重式墙)交界处等截面