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
条分法

条分法以极限平衡理论为基础,由瑞典人彼得森(K.E.Petterson)在1916年提出;
20世纪30~40年代经过费伦纽斯(W.Fellenius)和泰勒(D.W.Taylor)等人的不断改进;
直至l954年简布(N.Janbu)提出了普遍条分法的基本原理;
1955年毕肖普(Bishop)明确了土坡稳定安全系数,使该方法在目前的工程界成为普遍采用的方法。


1、条分法的基本思路:
 

(1) 假定边坡岩土体的坡坏:是由于边坡内产生了滑动面,部分坡体沿滑动面而滑动造成的。
 (2)滑动面上的坡体服从破坏条件。
 (3)假设滑动面已知:通过考虑滑动面形成的隔离体的静力平衡,确定沿滑面发生滑动时的破坏荷载,或者说判断滑动面上的滑体的稳定状态或稳定程度。该滑动面是人为确定的,其形状可以是平面、圆弧面、对数螺旋面或其他不规则曲面。
 (4)隔离体静力平衡:可以是滑面上力的平衡或力矩的平衡。隔离体可以是一个整体,也可由若干人为分隔的竖向土条组成。
    由于滑动面是人为假定的,我们只有通过系统地求出一系列滑面发生滑动时的破坏荷载,其中最小的破坏荷载要求的极限荷载与之相应的滑动面就是可能存在的最危险滑动面。


2、条分法的基本步骤如下:
 

 (1)坡体分条:把滑动土体竖向分为n个土条,在其中任取1条记为i,如右上图所示;
  (2)确定各条块几何参数:土条的有关几何尺寸如底部坡角ai,底弧长li,滑面上的土体强度等。
  (3)分析条块受力情况:正确分析条块全部受力情况,包括全部已知力、未知力
  (4)确定稳定系数表达式:滑体的稳定系数Fs。




3. 土条i所受的力


1)重力Wi
2)条块侧面法向力Ei、Ei-1,
其作用点离弧面为hi、hi-1 
3)条块侧面切向力Ti、Ti-1
4)土条底部的法向力Ni、切向力Si, 条块弧段长为li



4. 土条i平衡方程:



n个土条,n-1个分界面,Ei 、 Ti、hi共3(n-1)个未知数;Ni 、Si共2n个未知数;Fs一个未知数。
则共有未知数5n-2个,可建方程4n个,为超静定问题。


5、求解方法:

假定n-1个Ei值,更简单地假定所有Ei=0→ 常用的毕肖普方法和瑞典条分法;
假定Ei与Ei的交角或条间力合力的方向→斯宾塞(Spencer.E)法,摩根斯坦-普赖斯法(Morgenstem—N.R,Price.V.E)、沙尔玛法(Sarma.S.K.)以及不平衡推力传递法;
假定条间力合力的作用点位置→简布(N.Janbu)提出的普遍条分法。
考虑土条间力的作用,可以使稳定安全系数得到提高,但有两点必须注意:
    一是在土条分界面上不能违反土体破坏准则,即切向条间力得出的平均剪应力应小于分界面土体的平均抗剪强度;二是不允许土条间出现拉应力.
    如果这两点不能满足,就必须修改原来的假定,或采用别的计算办法。
研究表明,为减少未知量所作的各种假设,在满足合理性要求的条件下,求出的安全系数差别都不大。因此,从工程实用观点来看,在计算方法中无论采用何种假定,并不影响最后求得的稳定安全系数值。
   边坡稳定分析的目的:就是要找出所有既满足静力平衡条件,同时又满足合理性要求的安全系数解集。从工程实用角度看,就是找寻安全系数解集中最小的安全系数,这相当于这个解集的一个点,这个点就是边坡稳定安全系数。