滑坡治理中抗滑挡土墙的设计与应用

LOGO滑坡治理中抗滑挡土墙的设计与应用姓名：xxx班级学号：201xxx16指导老师：xxxx知识准备篇：关于挡土墙的基本知识CompanyLogo我国幅员辽阔，地貌单元呈多样性，地质条件复杂多变。在广大的山岭重丘地区修建道路，最常见的病害就是滑坡塌方，严重影响道路的畅通。抗滑挡土墙作为治理滑坡的一种工程措施被广泛使用。抗滑挡土墙是目前整治中小型滑坡中应用最为广泛而且较为有效的措施之一，选取何种类型的抗滑挡土墙，应根据滑坡的性质、类型、自然条件、当地的材料供应情况等条件，综合分析，合理确定，以期达到最优化的设计。CompanyLogo抗滑挡土墙类型、特点和适用条件（1）重力式挡墙（3）锚定板挡墙（4）悬臂式挡墙（6）桩板式挡墙（2）锚杆式挡墙（5）扶壁式挡墙挡土墙类型CompanyLogo重力式挡墙：适用于一般地区、浸水地区和地震地区的路肩、路堤和路堑等支挡工程。墙高不宜超过12m，干砌挡墙的高度不宜超过6m。CompanyLogo锚杆式挡墙：宜用于墙高较大的岩质地段，可用作抗滑挡土墙，可采用单级墙或多级墙，每级墙高不宜大于8m，多级墙的上、下级墙体之间应设置宽度不小于2m的平台CompanyLogo锚定板挡墙：宜使用在缺乏石料地区的路肩墙或路堤墙，但不应建筑于软土及膨胀土地区。可采用肋柱式或板壁式，墙高不宜超过10m。肋柱式锚定板挡墙可采用单级墙或双级墙，每级墙高不宜大于6m，上、下级墙体之间应设置宽度不小于2m的平台，上下两级墙的肋柱宜交错布置CompanyLogo悬臂式挡墙：宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方路段采用，墙不宜超过5m。CompanyLogo扶壁式挡墙：宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方路段采用，墙不宜超过15m。CompanyLogo桩板式挡墙：用于表土及强风化层较薄的均质岩石地基，挡土墙高度可较大，也可用于地震区的路堑或路堤支挡或滑坡等特殊地段的治理。CompanyLogo重力式挡土墙A竖直式B俯斜式C仰斜式D折线式E衡重式CompanyLogo锚杆式挡土墙CompanyLogo锚定板挡土墙CompanyLogo悬臂式挡土墙CompanyLogo扶壁式挡土墙CompanyLogo加筋土挡土墙CompanyLogo加筋土挡土墙绿化CompanyLogo土工格栅加筋建成加筋挡土墙CompanyLogo桩板式挡土墙钢筋混凝土锚固桩CompanyLogoCompanyLogo抗滑挡土墙布置原则（1）对于中、小型滑坡，一般将抗滑挡土墙布设在滑坡前缘。（2）对于多级滑坡或滑坡推力较大时，可分级布设抗滑挡土墙。（3）对于滑坡中、小部有稳定岩层锁口时，可将抗滑挡土墙布设在锁口处，锁口处以下部分滑体另作处理，或另设抗滑挡土墙等整治工程。（4）当滑动面出口在构筑物(如公路、桥梁、房屋建筑)附近，且滑坡前缘距建筑物有一定距离时，应尽可能将抗滑挡土墙靠近建筑物布置。CompanyLogo（5）对于道路工程，当滑面出口在路堑边坡时，可按滑床地质情况决定布设抗滑挡土墙的位置。（6）对于滑坡的前缘面向溪流或河岸时，抗滑挡土墙可设置于稳定的岸滩地，或将抗滑挡土墙设置在坡脚。（7）对于地下水丰富的滑坡地段，在布设抗滑挡土墙前，应先进行辅助排水工程，并在抗滑挡土墙上设置好排水设施。（8）对于水库沿岸，由于水库蓄水水位的上升和下降，除在浸水斜坡可能崩塌处布设抗滑挡土墙外，在高水位附近还应设抗滑桩或二级抗滑挡土墙。CompanyLogo抗滑挡土墙的设计程序开始设计条件的确定滑动层面岩土抗剪强度的确定滑坡抗滑安全系数的确定滑坡稳定性判断土压力和滑坡推力计算抗滑挡土墙壁的平面布置抗滑挡土墙的安全高度的计算断面尺寸拟订和基础埋置深度的确定抗滑挡土墙稳定性计算墙身强度验算地基应力验算结束NNNN确定剩余下滑力确定附加力抗滑稳定性验算抗倾稳定性验算继往开来篇：抗滑挡土墙设计与计算CompanyLogo滑坡推力计算滑坡推力的计算是在已知滑动面形状、位置和滑动面(带)上土的抗剪强度指标的基础上进行的，计算方法一般采用剩余下滑力法。计算滑坡推力时，作了如下假定：（1）滑坡体是不可压缩的介质，不考虑滑坡体的局部挤压变形；（2）块间只传递推力不传递拉力；（3）块间作用力(即推力)以集中力表示，其方向平行于前一块滑动面；（4）垂直于主滑方向取1m宽的土条作为计算单元，忽略土条两侧的摩阻力；（5）滑坡体的每一计算块体的滑动面为平面，并沿滑动面整体滑动；CompanyLogo根据滑动面的变坡点和抗剪强度指标变化点，将滑坡体分成若干条块（如下图所示），从上到下逐块计算其剩余下滑力，最后一块的剩余下滑力即为滑坡推力。如果滑动面为单一平面(如下图所示)时，滑坡推力为：CompanyLogo式中：E——滑坡体下滑力，kN；W——滑坡体重力，kN；——滑动面与水平面间的倾角；L——滑动面长度，m；c——滑动面土的粘聚力，kPa；——滑动面土的内摩擦角；K——安全系数。sin(costg)EKWWcLCompanyLogo如果滑动面为折面(如下图所示)，根据第i条块的受力情况(如下图所示)，其剩余下滑力为：式中：——第i条块的剩余下滑力，kN；Ti——第i条块自重的切向分力，kN；Ni——第i条块自重的法向分力，kN；——第i条块所在的滑动面的倾角；——第i条块滑动面土的内摩擦角；Ci——第i条块滑动面土的粘聚力，kPa；Li——第i条块滑动面的长度，m。1111cos()sin()tgiiiiiiiiiiiiEKTENEcLiEiiCompanyLogo上式亦可表示为：式中，，称为传递系数，即上一条块的剩余下滑力Ei-1通过该系数转换变成下一条块剩余下滑力Ei的一部分。对于第一条块，其剩余下滑力El的计算与单一滑动面的相同，即：如果是圆弧滑动面，其推力可采用条分法进行计算。当Ei为正值时，说明滑坡体有下滑推力，是不稳定的，应传给下一条块；Ei为负值时，表示第i条块以上滑坡体处于稳定状态，Ei不能传递；Ei为零时，第i条块以上滑坡体也是稳定的。1(tg)iiiiiiiiiEKTNcLE11cos()sin()tgiiiiiii1111111111111()sin(cos)EKTNtgcLKWWtgcL　　CompanyLogo抗滑挡土墙的稳定性及强度验算1.抗滑稳定性验算式中：Vk——作用于抗滑挡土墙上的竖向合力，KN；m——抗滑挡土墙基底摩擦系数；Ep——墙前被动土压力的水平分力，KN；Eax——墙背主动土压力或剩余下滑力的水平分力；[Ks]——抗滑挡土墙所允许的最小抗滑安全系数，1.3。KPSSaxVEKKEmCompanyLogo2.抗倾覆稳定性验算式中：[K0]——抗滑挡土墙所允许的最小抗倾覆安全系数，1.5。3.挡土墙截面强度验算（1）偏心受压承载力验算式中：N——由荷载设计值产生的轴向力；f——砌体抗压强度设计值；A——截面面积；——承载力影响系数,。砌体偏心受压构件，随偏心距的增加，强度将逐渐降低，这主要是偏心受压构件截面应力分布不均匀所致。000/KMMKHNfA2)(1211heCompanyLogo（2）受剪承载力计算式中：V——剪力设计值；fv——砌体抗剪强度设计值；b——截面宽度，挡土墙为单位延米长；z——内力臂，z=2h/3，h为挡土墙厚度。bzfVv实战应用篇：重力式抗滑挡土墙算例CompanyLogo重力式抗滑挡土墙算例1．工程概况如图1所示的一滑坡体，拟采取修建重力式抗滑挡土墙支挡措施。滑面为折线型，按滑面倾角变化分为4段，各段滑面的内摩擦角均=14º，粘聚力C=0。验算沿墙顶滑出的可能性时，墙后滑体的内摩擦角=30º，粘聚力C=0，γ=19kN／m3；墙前回填高度按2.2米考虑，γ=19kN／m3，=30º，粘聚力C=0。墙体采用C20片石混凝土，基础置于中风化泥岩层上，其容许承载力为800kPa；墙底与泥岩摩擦系数取μ=0.4。要求滑动稳定系数Kc≥1.3，倾覆稳定系数KO≥1.6。图1滑坡断面图CompanyLogo2．设计计算一、剩余下滑力计算滑坡推力的计算是在已知滑动面形状、位置和滑动面土抗剪强度指标的基础上进行的，采用不平衡推力传递系数法。111cos()[sin()]iiiiiiiiiiiEKTaaNEaatgCL式中：Ei——第i条块的剩余下滑力，kN；Ti——第i条块自重Wi的切向分力，kN，Ti=Wisinαi；Ni——第i条块自重Wi的法向分力，kN，Ni=Wicosαi；αi——第i条块所在滑动面的倾角；i——第i条块滑动面土的内摩擦角；Ci——第i条块滑动面土的粘聚力。CompanyLogo剩余下滑力具体计算见表l3.1，大小为331.16kN，方向与水平方向成13º夹角。剩余下滑力计算表（安全系数2.1aF）表1CompanyLogo从上表验算结果表明，出现剩余下滑力的负值峰值，说明所拟墙高和埋深均属适当。图2验算墙高计算图CompanyLogo三、抗滑挡墙尺寸拟定根据上述计算，挡墙尺寸拟定见图3所示。图3挡墙断面尺寸CompanyLogo图4各力作用位置图四、基本参数计算根据上述滑坡推力的结果，下滑力大小为331.16kN，方向与水平方向成13º夹角，作用点在位于墙后滑坡体1／2高位置。土压力计算中，墙前被动土压力采用朗金土压力理论计算；墙后主动土压力按库仑土压力理论计算，然后与滑坡推力比较，取大者进行计算。各力作用位置如图4所示(相对于墙趾O点)。1、挡墙重量断面面积2、前趾填土重量3、.后趾填土重量CompanyLogo注：力臂为相对前趾的距离。4、滑坡推力：P=331.16kN5、墙前被动土压力(按郎金土压理论计算)：2(45)1.642PKtg6、墙后主动土压力：(库仑土压力理论计算)130,10,5.7,8,3算得，Ka=0.387σ1=rH1Ka=19×6.9×0.387=50.74kPaEa=12×50.74×6.9=175.04kNEax=Eacosθ=Eacos(δ+ε)=168.51kNEay=Easinθ=Easin(δ+ε)=43.37kN由上计算可知，应按滑坡推力来设计挡墙，以上计算数据见表3。断面参数一览表表3CompanyLogo五、稳定性验算1.抗滑稳定性验算按未设倾斜基底验算时，0.4(550.0856.4133.2474.49)140.221.444322.67PcxNEKEm满足要求。实际实施时可考虑墙底设置向内倾斜基底，以有利于挡墙的抗滑稳定性，还可降低挡墙断面10％，以降低工程造价。2.抗倾覆稳定性验算001917.5835.72706.172469.29)140.223268.9822.441339.081339.08yMKM故满足要求。CompanyLogo图5基础偏心验算示意图3.基底应力及合力偏心距验算如图5所示，将竖向力∑N和水平方向力Ex分别按倾斜基底的法向分解：倾斜基底法向力∑Nˊ对墙趾的力臂为ZˊN：3268.9821339.082.305837.35yoNMMZmN倾斜基底的合力偏心距eˊ为：0.845,NeZme,161233.25800NekPakPaBB,(泥岩)26125.23NekPaBB，故满足要求。