巖石力學課程設計

《巖石力學》課程設計一抗滑擋土墻課程設計（勘查技術(shù)與工程專業(yè)）專業(yè):勘查技術(shù)與工程班級學號：勘查090130號姓名：惠龍指導教師：張鵬學期：2011—2012第一學期南京工業(yè)大學交通工程學院2012年01月第一頁一、設計題目抗滑擋土墻課程設計二、設計內(nèi)容（一）設計工況如圖1所示的滑坡體，擬采取修建重力式抗滑擋土墻支擋措施。滑面為折線型，按滑面傾角變化分為7段，每段滑面長度為4m，滑面與水平面的夾角從高到低分別為30o、25。、20o、15。、10o、5。、0。，坡面與水平面的夾角為15。。各段滑面的內(nèi)摩擦角均8=10°，粘聚力C=0。驗算沿墻頂滑出的可能性時，墻后滑體的內(nèi)摩擦角^=40°，粘聚力C=25,Y=26kN/m3；墻前回填土及基地底座高度為2.0m，Y=19kN/m3,^=30°，粘聚力C=10。墻體采用C20片石混凝土，基礎置于中風化泥巖層上，其容許承載力為800kPa；墻底與泥巖摩擦系數(shù)取p=0.4。要求滑動穩(wěn)定系數(shù)KcN1.3,傾覆穩(wěn)定系數(shù)KON1.6。圖1畫面整體示意圖（單位：mm）（二）有關(guān)設計計算1、剩余下滑力計算剩余下滑力計算表(安全系數(shù)Fs；=1.3)塊段面積S(m2)重度丫[%]滑動面傾角a(°)抗剪強度下滑力Ti(kN)阻滑力R；(kN)傳遞系數(shù)w剩余下滑力P.(kN)iC(kPa),(°)SysinaSyscosatg,+CL11.84263001024.187.380.98124.0525.19262501057.1421.676.2837.41262001065.8931.93128.5648.31261501055.9236.79162.0257.77261001035.0835.08169.4765.726501012.9226.03157.03注：1.傳遞系數(shù)w=cos(a,_i-a,)-sin(a「「a,)tgpt2.剩余下滑力Pj^y+Fs,T：-Ri|||由驗算最終取剩余下滑力P=169.47kN/m.2、安全墻高計算及抗滑擋墻尺寸擬定a、安全墻高的計算某滑坡自墻頂滑出的驗算表(K=1.3)虛擬滑面滑面面積S(m2)重度￥(kN/m3)滑動面傾角a°抗剪強度下滑力Ti(kN/m)阻滑力Ri(kN/m)傳遞系數(shù)剩余下滑力(kN/m)C(kPa),°sa10.73261501071.9847.510.981172.18aA2.8526-252540-31.34133.100.227-134.76sb9.64261501064.6742.680.981167.50bA3.4726-202540-30.86159.390.338-142.89sc86736.080.981161.10cA4.3226-152540-29.09195.030.446-161.00sd6.37261501042.7328.200.981153.46dA5.2126-102540-23.57234.940.552-180.87第三頁

由計算確定取墻高H=4.00m,并將抗滑擋墻放置在第五滑段處，如圖2所示：bA.3.47sa：10,73：aAi2.85-25sto：9.64bA.3.47sc?8.15cA；4,32b、抗滑擋墻尺寸詳圖（單位：mm，圖3）圖2驗算墻高計算圖3、有關(guān)基本參數(shù)計算b、抗滑擋墻尺寸詳圖（單位：mm，圖3）根據(jù)上述滑坡推力的結(jié)果，下滑力大小為169.47kN/m，方向與水平方向成15。夾角，作用點在位于墻后滑坡體1/2高位置。土壓力計算中，墻前被動土壓力采用朗肯土壓力理論計算；墻后主動土壓力按庫侖土壓力理論計算，然后與滑坡推力比較，取大者進行計算。各力作用位置如圖4所示（相對于墻趾O點）。第四頁圖4擋墻截面受力分布示意圖（單位：mm）a、擋墻斷面面積及重量(混凝土的重度為24kN/m圖4擋墻截面受力分布示意圖（單位：mm）a、擋墻斷面面積及重量(混凝土的重度為24kN/m3)S=9.86血G=丫S=24.0X9?86=236?64kN/mb、前趾填土重量W1=O?5X(0.6+1.21)X1?22X19.0=20.98kN/mc、后趾填土重量W2=0.5X(0.8+1.1)X3.0X19=54.15kN/md、滑坡推力P=169.47kN/mPx=Pcos15=163.70kN/mPy=Psin15=43.86kN/me、墻前被動土壓力(按郎肯土壓力理論計算)Kp=tan2(45。+()=3.0=2C<0\，K=2X10X、3=34.64kPaa1=yHK+2Cj*=19X2.0X3+2X10X右=148.6kPaE=G0+a)H=0.5X(34.64+148.6)X2.0=183.2kN/mf、墻后主動土壓力（按郎肯土壓力理論計算）tan21450tan21450-=0.217a0=-2X25X0.466=-23.3kPa。廣26X4.2X0.217-2X25X0.466=O?40kPa-aHZ=a_a=23.3x4.223.7=4.13-aHZ=a_a=23.3x4.223.7=4.13mF表:斷面基本參數(shù)一覽表編號項目作用力（KN/m）力臂（m）彎矩(KN?m)備注水平向豎向1擋墻0236.642.35556.10穩(wěn)定力矩2前趾填土020.980.5912.383后趾填土054.153.72201.444水平下滑力163.702.00327.405豎向下滑力043.864.20184.216墻前被動土壓力183.200.79144.737主動土壓力0.01400.370.01注：力臂是相對于O點所取。4、穩(wěn)定性驗算a、抗滑穩(wěn)定性驗算第六頁按未設傾斜基底驗算時，K「n+Ep=(0.4x(236.64+20.98+54.15+43.86+183.2)/(163.7+0.014)=1.98>1.3滿足要求。實際實施時可考慮墻底設置向內(nèi)傾斜基底，以有利于擋墻的抗滑穩(wěn)定性，還可降低擋墻斷面10%，以降低工程造價。b、抗傾覆穩(wěn)定性驗算K0=滂=(556.10+12.34+201.44+184.21+144.73)/327.41=1098.82/327.4=2.79>1.6故滿足要求。c、基地應力及合力偏心距驗算(如圖5所示)將豎向力￡N和水平方向力％分別按傾斜基底的法向分解：Wn'=￡ncos60+Esin60=353.68+2.04=355.72kN/m傾斜基底法向力￡n對墻趾的力臂為Z':NZ「三盤—三==(1098.82-327.41)/355.72=2.168mNr?傾斜基底的合力偏心距m為：B=B/os6°=4.2/cos6°=4.223me'=0.5B-z'=0.057m<|e;|~-=0.70maj普（1+昏）=91.06kPa<[a]=800kPa（泥巖）a=三（1-M）=77.41kPa<[a]=800kPa（泥巖）2故滿足要求、墻身法向應力及偏心距驗算（如圖5所示）三N=355?63kN/m三=1098.82kN?m三】i=327.41kN?mZ-=*二'=（1098.82-327.41）/355.63=2.169me=0.5B-z=0.069m<0.3B=1.4ma「告（1+昏）=93.02kPa<[a]=3MPaa「告（1-昏）=76.33kPa<[a]=3MPa（混凝土抗壓強度）故滿足要求。、墻身截面抗剪強度驗算水平方向剪應力驗算（I-I及II—II斷面，圖6）第八頁

4?nn圖6水平剪應力驗算示意圖“推〉.j-or：Imm）T_洛=163.7/2.068=79.16kPa<[T]=230Mpa14?nn圖6水平剪應力驗算示意圖“推〉.j-or：Imm）T三丁=183.2/2.80=65.43kP