第三講邊坡穩(wěn)定性計(jì)算全過程

B噴射素混凝土防護(hù)對于穩(wěn)定性較好的巖質(zhì)邊坡，可在其表面噴射一層素混凝土，防止巖石繼續(xù)風(fēng)化、剝落，達(dá)到穩(wěn)定邊坡的目的。這是一種表層防護(hù)處治措施。,C掛網(wǎng)錨噴防護(hù)對于軟質(zhì)巖石邊坡或石質(zhì)堅(jiān)硬但穩(wěn)定性較差的巖質(zhì)邊坡，可采用掛網(wǎng)錨噴防護(hù)。掛網(wǎng)錨噴是在邊坡坡面上鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)或土工塑料網(wǎng)等，向坡體內(nèi)打入錨桿（或錨釘）將網(wǎng)鉤牢，向網(wǎng)上噴射一定厚度的素混凝土，對邊坡進(jìn)行封閉防護(hù)。,5排水1）截水溝為防止邊坡以外的水流進(jìn)入邊坡體，對坡面進(jìn)行沖刷，影響邊坡穩(wěn)定性，通常在邊坡外緣設(shè)置截水溝，以攔截坡外水流。2）坡內(nèi)排水溝除在邊坡外緣設(shè)置截水溝外，在邊坡坡體內(nèi)應(yīng)設(shè)置必要的排水溝，使大氣降水能盡快排出坡體，避免對邊坡穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。,二、邊坡設(shè)計(jì)的基本原則1邊坡工程中極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則邊坡設(shè)計(jì)要解決的根本問題是在邊坡穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)之間選擇一種合理的平衡，力求以最經(jīng)濟(jì)的途徑使服務(wù)于工程建筑物的邊坡滿足穩(wěn)定性和可靠性的要求。邊坡工程的可靠性是指邊坡及其支護(hù)結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，保持自身的穩(wěn)定的能力，它是邊坡安全性適用性和耐久性的總稱。,2邊坡設(shè)計(jì)中的荷載效應(yīng)原則在邊坡穩(wěn)定性分析與推力計(jì)算中涉及到的主要荷載有：邊坡巖土體的自重、邊坡上各種建筑物產(chǎn)生的附加荷載，地下水產(chǎn)生的諸如靜水壓力、滲透壓力等荷載、地震荷載。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理有：永久荷載、可變荷載和偶然荷載。各種荷載的取值應(yīng)根據(jù)不同極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)要求取不同的代表值，永久荷載一般以其標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值，可變荷載一般以其標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、準(zhǔn)永久值作為代表值。各種荷載效應(yīng)組合應(yīng)根據(jù)有關(guān)國家現(xiàn)行規(guī)范，按最不利原則進(jìn)行。,3邊坡工程設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)計(jì)算原則在邊坡工程設(shè)計(jì)中必須進(jìn)行下列驗(yàn)算：1）支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，包括：錨桿抗拉，立柱、擋板、擋墻及其基礎(chǔ)的抗壓、抗彎、抗剪及局部抗壓承載力均應(yīng)滿足要求。2）在錨桿擋墻設(shè)計(jì)中必須钷桿抗拔承載力和立柱與擋墻基礎(chǔ)的地基承載力驗(yàn)算。,3）當(dāng)邊坡位于滑坡地段或邊坡的滑塌可能影響到周圍建筑物時(shí)，應(yīng)對邊坡工程進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)整體或局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。4）如果對邊坡的變形有較高的要求時(shí)，應(yīng)對邊坡進(jìn)行變形分析，并根據(jù)分析結(jié)果采取有效的措施控制變形量，使之滿足規(guī)定要求。,4邊坡工程設(shè)計(jì)中信息化設(shè)計(jì)原則5邊坡工程設(shè)計(jì)中綜合治理原則,三、邊坡處治方案比選邊坡處治方案主要取決于：地層的工程性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、荷載的特性、使用要求、原材料供應(yīng)及施工技術(shù)條件等因素。方案選擇原則：力爭作到使用上安全可靠、施工技術(shù)上簡便可行、經(jīng)濟(jì)上合理。,四、邊坡處治設(shè)計(jì)程序邊坡工程處治設(shè)計(jì)是在地質(zhì)勘察分析的基礎(chǔ)上，通過對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析計(jì)算后，繪出控制不穩(wěn)定邊坡的具體方案的措施的技術(shù)工作。其步驟：1現(xiàn)場考察并分析邊坡工程地質(zhì)勘察資料。2在現(xiàn)場考察并分析邊坡工程地質(zhì)勘察資料的基礎(chǔ)上，初步判斷邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)，并根據(jù)邊坡服務(wù)的工程情況和相關(guān)規(guī)范規(guī)定，確定邊坡和穩(wěn)定性系數(shù)。,3參照資料，對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析計(jì)算，對于大型復(fù)雜的邊坡，往往還要輔以必要的數(shù)值分析；分析過程中可以采用反分析法對滑動(dòng)面及滑動(dòng)面參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，同時(shí)研究邊坡穩(wěn)定性對各影響參數(shù)的敏感性。4分析邊坡穩(wěn)定性滿足規(guī)定要求時(shí)的各種荷載效應(yīng)，為劫掠慣構(gòu)的計(jì)算作好準(zhǔn)備。5按照邊坡設(shè)計(jì)原則，擬定邊坡處治方案。并進(jìn)行各種方案對比，選擇最優(yōu)方案,6進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。7對邊卻步及支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部和整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。8編制并出版設(shè)計(jì)圖紙文件。9結(jié)合邊坡設(shè)計(jì)制定施工、監(jiān)測方案。10在施工過程中，根據(jù)施工及監(jiān)測的反饋信息不斷對設(shè)計(jì)進(jìn)行補(bǔ)充、優(yōu)化和完善。,第一章邊坡穩(wěn)定性分析方法,邊坡處治，首先要進(jìn)行穩(wěn)定性分析。邊坡穩(wěn)定性分析方法有定性分析和定量分析。定性分析主要有：工程地質(zhì)類比法工程地質(zhì)類比法邊坡穩(wěn)定性定性分析是在大量搜集邊坡及所在地區(qū)的地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，綜合考慮影響邊坡穩(wěn)定的各種因素，通過工程地質(zhì)類比法或圖解分析法對邊坡的穩(wěn)定狀況和發(fā)展趨勢做作出估計(jì)和預(yù)測。,邊坡穩(wěn)定性定量分析方法很多，目前在工程中廣泛用的是傳統(tǒng)極限平衡理論。近幾年，基于有同的力學(xué)模型而建立起平的各種數(shù)值分析計(jì)算方法也越來越受到工程界的重視。一般來說不同的邊坡類型，不同的分析目的以及可獲取的基本資料情況，應(yīng)采用與之相適應(yīng)的計(jì)算理論和穩(wěn)定分析方法。,11邊坡穩(wěn)定性定性分析一、邊坡穩(wěn)定性概念1955年畢普明確了土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的定義:,沿整個(gè)滑裂面上的平均抗剪強(qiáng)度；沿整個(gè)滑裂面上的平均剪應(yīng)力；邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。1，穩(wěn)定1失穩(wěn)1臨界狀態(tài)。畢肖普的土坡穩(wěn)定安全系數(shù)物理意義明確，概念清楚，表達(dá)簡潔，應(yīng)用廣泛，在邊坡工程處治中也得到廣泛應(yīng)用。,：,問題：1）如何尋求滑裂面2）如何尋求滑裂面上的平均抗剪強(qiáng)度3）如何尋求滑裂面上的平均剪應(yīng)力。,二、基本規(guī)定1應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性評價(jià)的邊坡：1）選用建筑場地的自然斜坡；2）由于開挖或填筑形成并需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算的邊坡；3）施工期出現(xiàn)不利工況的邊坡；4）使用條件發(fā)生變化的邊坡。,2確定巖質(zhì)邊坡的巖體類型應(yīng)考慮主要結(jié)構(gòu)面志坡向的關(guān)系、結(jié)構(gòu)面傾角大小和巖體完整程度等因素。3.確定巖質(zhì)邊坡的巖體類型時(shí),由堅(jiān)硬程度不同的巖巖互層組成且每層厚度小于5m的巖質(zhì)邊坡宜視為由相對軟弱的巖石組成的邊坡。當(dāng)邊坡巖體由兩層以上單層厚度大于5m的巖體組合時(shí),可分段確定邊坡類型。,4邊坡工程應(yīng)按其損壞后可能造成的破壞后果（危及人的生命、造成經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會(huì)不良影響）的嚴(yán)重性、邊坡類型和坡高等因素，根據(jù)表2-1確定安全等級。,注：A一個(gè)邊工程各段，可根據(jù)實(shí)際情況采用不同的安全等級。B對危害性極嚴(yán)重、環(huán)境和地質(zhì)條件的特殊邊坡工程，其安全等級應(yīng)根據(jù)工程情況適當(dāng)提高。4破壞后果很嚴(yán)重、嚴(yán)重的下列建筑邊坡工程，其安全等級應(yīng)定為一級：A由外傾軟弱結(jié)構(gòu)面控制的邊坡工程；B危巖、滑坡地段的邊坡工程；C邊坡塌滑區(qū)內(nèi)或邊坡塌方影響區(qū)內(nèi)有重要建（構(gòu)）筑物的邊坡工程。破壞后果不嚴(yán)重的上述邊坡工程的安全等級可定為二級。,5邊坡塌滑區(qū)范圍可按下式估算：邊坡坡頂塌滑區(qū)邊緣至坡底邊緣的水平投影距離（m）；邊坡高度（m）；邊坡的破裂角（）。對于土質(zhì)邊坡可取45+，為土體的內(nèi)摩擦角；對于巖質(zhì)邊坡可按規(guī)范計(jì)算選取。,12瑞典條分法,一、基本假定1假定土坡穩(wěn)定屬于平面應(yīng)變問題，取其某一橫部面為代表進(jìn)行分析。2假定滑裂面為圓柱面，即在橫剖面上滑裂面為圓弧，弧面上滑動(dòng)土體視為剛體，即計(jì)算中不考慮滑動(dòng)土體內(nèi)部的相互作用力。3定義安全系數(shù)為滑裂面上所能提供的抗滑力矩之和與外荷載及滑動(dòng)土體在滑裂面上所產(chǎn)生的滑動(dòng)力矩和之比；所有力矩都是以圓心O為矩心。4采用條分法進(jìn)行計(jì)算。,二、計(jì)算公式（滑裂面是任意給的，即虛擬工作狀態(tài)）圖1-1表示一均質(zhì)土坡，按瑞典法假定，其中任一豎向土條上的作用力。土條高為，寬為，為土條本身的自重力，為土條底部的總法向反力，為土條底部（滑裂面）上總的切向阻力；土條底部坡角為；長為，坡體容重為，為滑裂面圓弧半徑，為滑裂圓弧面,為土條中心線到圓心的水平距離。,根據(jù)摩爾-庫侖準(zhǔn)則,滑裂面上的平均抗剪度為:法向總應(yīng)力；孔隙應(yīng)力；坡體有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo),如果整個(gè)滑裂面上的平均安全系數(shù)為，按照定義，土條底部的切向阻力為：取土條底部法向力的平衡可得：,取所有土條對圓心的力矩平衡有：如圖：2-1，根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算時(shí)土條厚度均取單寬，即有，因此,三、滲流影響當(dāng)土坡內(nèi)部有地下水滲流作用時(shí)，滑動(dòng)土體中存在滲透壓力。邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮地下水滲透壓力的影響。同樣，在滑動(dòng)坡體中任取一豎向土條如圖2-2所示，如果將土條和土條中的水體一起作為脫離體，此時(shí)土條重力就包括土條和土條中的水體重力，即：土的濕容重；土的飽和容重（包括了土體和水體）。,土條的兩側(cè)和底部都作用有滲透水壓力，在穩(wěn)定的情況下，土體均已固結(jié)，由附加荷載引起的孔隙應(yīng)力均已消散，土條底部的孔隙應(yīng)力也就是滲透水壓力。設(shè)土條底部中點(diǎn)處的滲透水水頭為（一般根據(jù)流網(wǎng)確定），則有：,一般地，較小，即土條取得很薄，地下水面與滑裂面接近平行，土條兩側(cè)的滲透水壓力幾乎相等，可認(rèn)為相互抵消，這也是為了計(jì)算的簡化。,23不平衡推力法一、基本假設(shè)(滑動(dòng)面不一定是圓?。?）滑坡體不可壓縮并作整體下滑，不考慮條塊間的擠壓變形；2）條塊間只傳遞推力不傳遞拉力，不出現(xiàn)條塊間的拉裂；3）塊間作用力以集中力表示，它的作用線平行于前一塊的滑動(dòng)面方向，作用在界面中點(diǎn)；4）順滑坡主軸取單位長度寬的巖土體作計(jì)算的基本斷面，不考慮條塊兩側(cè)的摩擦力。,二、計(jì)算公式在滑體中取第塊土條，如圖2-3所示，假定第塊土條傳來的推力的方向平行于第塊土條的底滑面,而第塊土條傳遞給第塊土條的推力平行于第塊土條的底滑面。即：假定每一土條上推力的方向平行于上一塊土條的底滑面，第塊土條承受的各種作用力示圖2-3中，將各作用力投影于底滑面上，其平衡