边坡工程-边坡防护与加固

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2017-11-12,#,边坡工程,Slope Engineering,边坡防护与加固,特别感谢本教材及,PPT,中引用文献及图片的作者！,本章主要介绍边坡工程防护与加固措施，详细介绍防治原则、坡面防护、边坡支挡、边坡锚固、抗滑桩及边坡疏排水等内容。,了解边坡防治原则及防治措施，重点掌握主被动网、挡土墙、边坡锚固等措施的结造类型及作用机理，并熟练掌握挡土墙及边坡锚固的设计计算。,本章主要内容,学习要点,9.1,9.2,9.3,边坡灾害防治原则及措施,防治原则,目 录,CONTENTS,防治措施,边坡坡面防护,坡面防护原则,坡面防护类型,落石防护,主被动网,柔性防护系统基本概念,主动防护系统,被动防护系统,坡面防护设计,9.4,边坡支挡,岩土压力,挡土墙类型及构造,挡土墙设计计算,9.5,9.7,边坡锚固,锚杆类型,目 录,CONTENTS,锚杆结构,边坡疏排水,地表排水,地下排水,边坡疏排水实例,锚杆作用机理,锚杆要素分析,锚固设计计算,9.6,抗滑桩,抗滑桩类型,抗滑桩破坏形式,抗滑桩设计,抗滑桩内力计算,锚拉桩,9.1,边坡灾害防治原则及措施,9.1.1,防治原则,9.1.2,防治措施,9.1.1,防治原则,1,防治方案确定原则,边坡防治的实质是边坡变形破坏的防治，防治原则应,以防为主、及时治理,，并应根据工程措施的技术可行性和必要性、经济合理性、,工程重要性,及社会效应等诸多方面制定具体的处治方案。,以防为主 及时治理 工程重要性,9.1.1,防治原则,2,处治措施确定原则,1),处治措施的选择必须建立在,工程地质勘察和边坡破坏机制分析,的基础之上。,2),处治措施应针对引起滑坡的,主导因素,进行制定，原则上应一次根治，不留后患。,3),对工程建设中随时可能产生危害的边坡，应先采用,立即生效的工程措施,，然后再实施其它工程。,4),对性质复杂、规模巨大、短期内不易查清或工程建设进度不允许完全查清后再处治的滑坡或变形体，应在保证工程建设安全的前提下，,作出全面的处治规划，采用分期治理的方法,，使后期工程既可获得必须的资料，又能争取到一定的建设时间，保证整个工程的安全和效益。,5),一般情况下，对边坡处治,(,特别是滑坡和变形体的处治,),的时间应以旱季为宜，施工方法和程序应以,避免,造成坡体产生,新的变形破坏,为原则。,9.1.2,防治措施,深入调查研究,降低下滑力,提高抗滑力,详细勘察现场，收集整理和分析历史资料；访问有关人员，研究现场的监测结果，以圈定变形区的范围及分析变形的发展进程，识别潜在滑体的破坏模式；进行补充勘察。,保证边坡不受地表水的冲刷或海、湖、水库等波浪产生的冲蚀，如修筑导流堤,(,顺坝或丁坝,),、水下防波堤,(,破浪堤,),等；保证边坡有较高的安全系数，如锚固、抗滑桩等工程。,边坡防治的技术措施主要是从提高抗滑力和降低下滑力从而提高安全系数入手的。,消除不利因素,9.1.2,防治措施,提供锚固力,提高,c,、,防排水措施,总结,佣金,收取,加固坡趾,降低下滑力,提高抗滑力,向潜在滑体提供锚固力，提高抗滑力、降低下滑力。,减小对岩土体的损伤以免 、 值降低，例如制定合理的爆破方案等，也可设法提高岩土体,c,、,值，例如采用注浆法加固岩土体等。,采取防排水措施使边坡岩土体中的潜水位尽可能降低，既提高坡体的抗滑力又降低下滑力，是稳定边坡最为有效和经济的方法。,坡趾是边坡的重点薄弱环节之一，必要时可用“压脚法”加固，此法适用于小规模的土质边坡。,边坡处治措施的选择不仅要遵循防治原则还要结合变形破坏的方式、类型等工程实际条件。,在坡顶进行挖方以降低坡高称为减载，挖缓坡面减小坡角称为削坡。,9.1.2,防治措施,风化剥蚀,坡面防护：砌石、喷射混凝土、植被防护等,边坡处治措施的选择不仅要遵循防治原则还要结合变形破坏的方式、类型等工程实际条件。,防治措施,水流侵蚀,冲刷防护：植物、抛石、浆砌片石、石笼等,落石崩塌,支撑、防护网、锚固等,坡体变形,锚固、抗滑桩、排水等,滑坡,锚固、挡墙、抗滑桩、排水、减载压重等,9.2,边坡坡面防护,9.2.1,坡面防护原则,9.2.2,坡面防护类型,9.2.3,坡面防护设计,9.2.1,坡面防护原则,因地制宜,就地取材,经济适用,兼顾景观,边坡坡面防护的种类和方法多种多样，但不论采用哪种方法，防护工程都应遵循以下原则：,因地制宜,，结合边坡的地形地貌、水文地质条件，根据实际情况确定适宜的防护措施；,就地取材,，在选用防护材料时，尽量利用当地材料，就地采集；,经济适用,，在力求节省工程费用和其它开支的同时要达到经济耐久以及养护工作量最小的要求；,兼顾景观,，坡面防护的意义不仅局限于保护边坡，还应当与环境相衬，合理美观。,9.3,落石防护,-,主被动网,9.3.1,柔性防护系统基本概念,9.3.2,主动防护系统,9.3.3,被动防护系统,9.3.1,柔性防护系统基本概念,柔性防护系统的主要术语,主动防护系统,采用系统化排列布置的锚杆或其与支撑绳相配合的固定方式，将柔性网覆盖在具有潜在地质灾害的边坡上，从而实现边坡上潜在不稳定体加固的一种柔性防护系统。简称主动系统，亦称主动加固系统。,被动防护系统,由柔性网、钢柱、连接构件构成的用于拦挡落石的栅栏式承载结构。简称被动系统，亦称拦石网。,维护系统,采用上沿或边沿锚杆和支撑绳固定方式，将柔性网悬挂在具有潜在落石的边坡上，从而实现限制落石运动范围的一种柔性防护系统。,落石防护系统,以改变落石运动路径和速度，或在落石运动路径上的特定位置对落石进行拦截为目的的各类柔性防护系统的统称。,柔性网,柔性防护系统的面状承力构件和主要特征构件，通常首先承受来自岩土体等防护对象的荷载。一般用钢丝、钢绞线或钢丝绳编织而成，按其承载能力和使用方式，分为承载柔性网和非承载柔性网两类。,9.3.1,柔性防护系统基本概念,柔性防护系统的主要术语,柔性锚杆,包括钢丝绳锚杆和复合柔性锚杆，其外露段均由钢丝绳弯折而成，弯折环套内通常嵌有衬套结构,(,比如索具套环,),。在拦挡系统中与拉锚绳、支撑绳等相连时，也称为拉锚锚杆。,消能件,拦挡系统中与钢丝绳类连接构件相连，用以在特定荷载条件下通过变形吸能主体的位移释放和能量的吸收与消散来控制荷载的变化。,减压环,变形吸能主体为环形钢管的一类消能件。环管两端叠置区由压制箍环固定，工作时钢丝绳穿过环管，通过钢丝绳所受拉力驱使环管环径减小来向外释放位移并发生横截面塑性变形，从而实现其过载保护功能。,U,形消能件,变形主体为,U,形钢带或钢筋的一类消能件。通过钢丝绳所受拉力驱使,U,形件的自由段经销轴发生塑性弯曲变形、移动和重新展直来向外释放位移，从而实现其过载保护功能。,防护能级,标准试验条件下拦石网或拦挡系统能成功拦挡或消散的落石最大动能标准值。现有标准化定型拦石网的标称防护能级主要有,1008000kJ,，一般通过认证试验或定型试验确定。,9.3.2,主动防护系统,1,形式与类型,主动防护系统可实现坡面孤危石及浅表层岩土体的加固，避免落石或局部崩塌的发生，抑制浅表层岩土体的变形移动或运动，阻止或缓解各种自然营力对坡面的侵蚀作用。根据锚杆和柔性网网片的布置方式，可分为,矩阵式,锚固的网片单元式布置系统和,梅花形,锚固的网片连续布置系统。,9.3.3,被动防护系统,2,基本构成,钢柱：钢柱是被动系统的支撑结构，其主要作用是保证系统及其柔性网的直立，并展开和支承支撑绳、拉锚绳等连接构件。,连接构件：连接构件包括拉锚绳、拉锚锚杆和支撑绳这三类具有特定结构性能的构件，及其它起连接作用的构件，如缓冲绳、缓冲卡环等专用连接件和绳夹、卸扣、螺栓等辅助连接件。,柔性网：柔性网是被动防护系统的核心构成部分，是整个系统中唯一的面状拦挡结构，其主要功能是实现对落石的直接拦截。,消能件：消能件的功能是其受到落石冲击的荷载较高时，通过自身变形或位移的方式来吸收或消散能量，同时限制整个系统中的荷载峰值,9.4,边坡支挡,9.4.1,岩土压力,9.4.2,挡土墙类型及构造,9.4.3,挡土墙设计计算,9.4.1,岩土压力,-,土压力,静止土压力,若刚性的挡土墙保持原来的位置静止不动，则作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力，按下式计算：,土压力示意图,主动土压力,被动土压力,静止土压力系数宜由试验确定，当无试验条件时，可按下式估算：,正常固结土：,超固结土：,若挡土墙在墙后填土压力作用下，背离填土方向移动，此时作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐减小，当墙后土体达到极限平衡状态，并出现连续滑动面而使土体下滑时，土压力减到最小值，称为主动土压力，按下式计算：,若挡土墙在外力作用下，向填土方向移动，这时作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐增大，直到土体达极限平衡状态并出现连续滑动面，墙后土体将向上挤出隆起，此时土压力增至最大值，称为被动土压力，按下式计算：,朗肯,土压力理论： 主动土压力系数：,库伦,土压力理论： 主动土压力系数：,朗肯,土压力理论： 被动土压力系数：,库伦,土压力理论： 被动土压力系数：,9.4.1,岩土压力,-,岩体压力,1,静止,岩体压力计算公式：,压力系数：,2,主动,岩体压力计算公式：,压力系数：,结构面外倾：,结构面缓倾：,9.4.1,岩土压力,-,岩体压力,3,侧向岩体压力和破裂角计算,应符合下列规定：,1),当岩质边坡无外倾结构面时，以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算侧向岩体压力，破裂角按,式,(45+,/2),确定，,I,类,岩质边坡取,75,左右。,2),当有外倾硬性结构面时，将计算岩体压力和以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算的结果对比，取较大值；,除,I,类,边坡岩体外，破裂角取外倾结构面倾角和 两者中的较小值。,3),当边坡沿外倾软弱结构面破坏时，破裂角取该外倾结构面的视倾角,和,(45+,/2),两者,中的较小,值,。,9.4.2,挡土墙类型及构造,挡土墙类型的划分方法较多，通常以挡土墙的结构形式分类为主，主要有：重力式挡土墙,(,包括衡重式挡土墙,),、薄壁式挡土墙,(,包括悬臂式和扶壁式挡土墙,),、加筋式挡土墙、锚杆式和锚定板式挡土墙、竖向预应力锚杆式挡土墙、土钉式及桩板式挡土墙等。,9.4.2,挡土墙类型及构造,-,薄壁式挡土墙,挡土墙高度在,6m,以下时一般选用悬臂式挡土墙，大于,6m,时选用扶壁式挡土墙。,悬臂式挡土墙由立壁,(,墙面板,),和墙底板,(,包括墙趾板和墙踵板,),组成，呈倒“,T”,字型，具有三个悬臂，即立壁、墙趾板和墙踵板。,扶壁式挡土墙由墙面板,(,立壁,),、墙趾板、墙踵板及扶肋,(,扶壁,),组成，实际上它是在悬臂式挡土墙的基础上，沿墙方向每隔一定距离加设扶肋而成。,9.4.2,挡土墙类型及构造,-,加筋土挡土墙,加筋土挡土墙分为,有面板加筋土挡土墙,和,无面板加筋土挡土墙,。有面板加筋土挡土墙在工程中应用较为广泛，即在土中加入拉筋，利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件，提高土体的工程特性，从而达到稳定土体的目的。无面板加筋土挡土墙通过反包式土工格栅的加筋锚固作用，约束土体的侧向变形，保证土体的稳定。,9.4.3,挡土墙设计计算,-,重力式挡土墙,1,抗滑移稳定性验算：,3,地基承载力及墙身强度验算：,必要时应参照基础工程设计和混凝土设计原理进行地基承载力验算及墙身强度验算。进行地基承载力验算时，应先求出作用在基底的总竖向力，并通过力矩平衡求出合力作用点，进而求得基底合力偏心距，再根据不同偏心情况下的基底应力计算公式分别求得最大值和平均值，验算二者分别满足地基承载力验算公式即可。验算墙身强度时，则应取,12,个控制截面，分别进行其在自重及岩土压力同时作用下的正截面偏心压缩承载力验算、弯曲承载力验算及斜截面抗剪承载力验算，具体计算方法可参照相关规范。,（抗滑安全系数一般不小于,1.3,，地震工况时不小于,1.1,）,2,抗倾覆稳定性验算：,（抗倾覆安全系数一般不小于,1.4,，地震工况时不小于,1.3,）,9.4.3,挡土墙设计计算,-,薄壁式挡土墙,1,抗滑移稳定性验算：,3,设计原则：,计算挡土墙整体稳定性和立板内力时，可不考虑挡土墙墙前底板以上土体的影响；在计算墙趾板内力时，应计算底板以上填土的自重。,计算挡土墙实际墙背和墙踵板的土压力时，可不计填料与板间的摩擦力。,悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙的侧向主动土压力宜按第二破裂面法进行计算。当不能形成第二破裂面时，可用墙踵下缘与墙顶内缘的连线或通过墙踵的竖向面作为假想墙背计算，取其中较不利状态的侧向压力作为设计控制值。,悬臂式挡墙的立板、墙趾板和墙踵板等结构构件可取单位宽度按悬挑构件进行计算。,对扶壁式挡土墙，根据其受力特点可按下列简化模型进行内力计算：, 立板和墙踵板可根据边界约束条件按三边固定、一边自由的板或以扶壁为支点的连续板进行计算；, 墙趾底板可简化为固定在立板上的悬臂板进行计算；, 扶壁可简化为,T,形悬臂梁进行计算，其中立板为梁的翼缘，扶壁为梁的腹板。,（抗滑安全系数一般不小于,1.3,，地震工况时不小于,1.1,）,2,抗倾覆稳定性验算：,（抗倾覆安全系数一般不小于,1.4,，地震工况时不小于,1.3,）,9.4.3,挡土墙设计计算,-,加筋土挡土墙,1,抗滑移稳定性验算：,加筋土挡土墙的滑动一般有两种可能，一种是水平推力克服了加筋体“基底”与地基之间的摩擦力而沿底面滑动，另一种是修筑在边坡上的加筋土挡土墙可能自身与滑体一起产生滑动。,2,抗倾覆稳定性验算：,（抗倾覆安全系数一般不小于,1.4,，地震工况时不小于,1.3,）,水平滑动：,圆弧滑动：,可采用圆弧滑动面法验算，具体有两种圆弧滑动面法，均为考虑破裂圆弧产生在加筋土结构内部而穿过拉筋的情况。,浸水,非浸水,（抗滑安全系数一般不小于,1.3,，地震工况时不小于,1.1,）,9.5,边坡锚固,9.5.1,概述,9.5.2,锚杆类型,9.5.3,锚杆结构,9.5.4,锚杆作用机理,9.5.6,锚固设计计算,9.5.5,锚固要素分析,9.5.1,概述,岩土工程的研究对象是复杂地质体，在漫长的地质年代里，由于地质构造运动、自然风化和人类活动等作用，形成了大量诸如断层、层理、节理、软弱夹层、溶沟、溶槽等地质缺陷。在一定的时间和条件下，岩土体可能处于相对稳定的平衡状态；若条件改变，原有的平衡状态就可能遭到破坏，如在岩土工程开挖与施工过程中，其原有应力场重新分布，从而导致岩土体发生变形，进而产生坍落、塌陷、岩崩、滑坡及地面沉降等地质灾害。,为预防和治理此类灾害，,工程上常将一种受拉杆件埋入岩土体，用以调动和提高岩土体的自身强度和自稳能力，这种受拉杆件称为锚杆或锚索,(,以下统称为锚杆,),，其所起的作用即为锚固,。运用数学、力学和工程材料等科学知识解决岩土工程中的锚固设计、计算、施工和监测等方面问题的技术和工艺称为,锚固工程,。,9.5.2,锚杆类型,工程上常按以下方法分类：,(1),按,应用对象,划分，包括岩石锚杆、土层锚杆；,(2),按,是否预先施加应力,划分，包括预应力锚杆、非预应力锚杆；,(3),按,锚固机理,划分，包括黏结式锚杆,(,水泥砂浆锚杆、树脂锚杆,),、摩擦式锚杆,(,缝管式、水胀式及楔缝式锚杆,),、端头锚固式,(,机械式,),锚杆和混合式锚杆；,(4),按,锚固体传力方式及荷载分布条件,划分，包括压力型锚杆、拉力型锚杆、压力分散型锚杆和拉力分散型锚杆；,(5),按,锚固部分大小,划分，包括全长锚固式锚杆和端部锚固式锚杆；,(6),按,锚固体形态,划分，包括圆柱型锚杆、端部扩大型锚杆和连续球型锚杆。,9.5.2,锚杆类型,圆柱型锚杆,结构简单、制造安装方便，黏结材料通常为水泥砂浆，适用于黏性土、砂土、粉砂土等相对密度较大且含水量较小、抗剪强度相对较高的土层或设计承载力较低的岩层。,端部扩大型锚杆,在锚杆底部把孔径扩大，形如一倒埋的销钉，其不仅可提供黏结力，端头肩部还能增加岩土体对锚杆抗拔的阻力，从而提高锚杆的锚固力和极限抗拔力。该类锚杆主要适用于松软土层，并要求其具有较高承载力。,连续球型锚杆,通过分段扩张法或分段高压注浆法使锚杆锚固段形成一连串球状体，使之与周围土体有更高的嵌固强度。该类锚杆适用于淤泥、淤泥质土层，并要求较高锚固力的情况。,9.5.2,锚杆类型,对于风化岩及土质边坡，拉力分散型和压力分散型锚杆,(,统称为荷载分散型锚杆,),应用较为广泛。,拉力型锚杆,指受力时锚固段注浆体处于受拉状态的锚杆，其主要特点是锚杆受力时,锚固段浆体受拉,并通过浆体将拉力传递至周围地层，结构简单，目前使用范围最广。,压力型锚杆,指受力时锚固段注浆体处于受压状态的锚杆，其主要特点是利用承载体使锚杆受力时,锚固段浆体受压,，并通过浆体将拉力传递至周围地层，防腐性能较好，但由于注浆体承压面积受到钻孔直径的限制，故不能得到高承载力的锚杆。,荷载分散型锚杆也称单孔复合锚杆，指在一个钻孔中，,由若干拉力型或压力型单元锚杆组合而成的复合锚固体系,，其能将锚固力分散作用于锚杆总锚固段的不同部位,(,即各单元锚杆的锚固段,),上。,主要包括,拉力分散型锚杆,和,压力分散型锚杆,两种，其工作时能充分利用地层固有强度，其承载力随锚固段长度增加成比例提高。,拉力分散型锚杆适用于锚杆承载力要求较高的软岩或土体工程，压力分散型锚杆适用于锚杆承载力要求较高或防腐等级要求较高的软岩或土体工程。,9.5.2,锚杆类型,拉力分散型锚杆,压力分散型锚杆,9.5.3,锚杆结构,工程上所指的锚杆，通常是对受拉杆件所处的锚固系统的总称。,锚杆一般由锚头、杆体,(,拉杆,),及锚固体,(,段,),三个基本部分组成。,锚头,锚头是构筑物与拉杆的连接部分，其作用是将来自构筑物的作用力有效地传递给拉杆。锚头一般由台座、承压板和锚具等部件组成。,杆体,锚杆杆体要求位于锚固结构的中心线上，其作用是将来自锚头的拉力传递给锚固体。杆体通常要承受一定的荷载，故一般采用抗拉强度较高的钢材制成。,锚固体,锚固体,(,段,),位于锚杆尾部，与岩土层紧密相连，其作用是将来自拉杆的力通过锚固体与周围岩土层间的摩擦阻力,(,或支承抵抗力,),传递给稳固的地层。,锚索是高承载力的锚杆，其强度、锚固深度、单锚锚固力均较大。锚杆主要处于张拉状态，剪切次之，一般不能承受弯曲作用，而,锚索只存在张拉状态,。,类似地，锚索结构也可分为三个主要部分，即锚头、锚索体和锚固体。其中，锚头由垫板、锚环、锚塞和混凝土墩组成，锚索体由高强度钢丝、钢丝束或钢绞线制成，锚固体主要包括定位环、止浆塞、扩张环及导向帽等。,9.5.4,锚固作用机理,边坡锚固的基本原理是依靠锚杆周围稳定地层的抗剪强度来传递结构物,(,被加固物,),的拉力，以稳定结构物或保持边坡开挖面自身的稳定。,悬吊作用机理,锚杆支护是通过锚杆将软弱、松动、不稳定的岩土体悬吊在深部稳定的岩土体上，以防止其离层滑脱。,挤压加固作用机理,在弹性体上安装具有预应力的锚杆时，弹性体内形成以锚杆两头为顶点的锥形体压缩区，若将锚杆以适当间距排列，可使相邻锚杆的锥形体压缩区相互重叠，即形成一定厚度的连续压缩带。,组合梁作用机理,把薄层状岩体视为一种梁,(,简支梁或悬臂梁,),，在没有锚固时，其只是简单地叠合。,9.5.5,锚固要素分析,边坡锚固通常采用水泥砂浆,(,或水泥浆、化学浆液、树脂等,),将一组杆体,(,钢筋或钢丝束等,),锚固在边坡地层的钻孔深处，从而达到锚固效果。,实际锚固工程中，水泥砂浆锚杆占绝大多数。,锚杆基本力学参数,1),抗拔力：锚杆在拉拔试验中承受的极限拉力，即锚固力。,2),握裹力：锚杆杆体与黏结材料间的最大抗剪力。,3),黏结力：锚杆黏结材料与孔壁岩土间的最大抗剪力。,4),拉断力：锚杆杆体的极限抗拉能力。,砂浆锚固传力过程,取锚固段为隔离体，当锚固段受力时，拉力首先由杆体周边砂浆的握裹力传递到砂浆中，然后通过锚固段钻孔周边的黏结力,(,或摩阻力,),传递到锚固的地层中,9.5.5,锚固要素分析,若杆体受拉力作用，除杆体本身需有足够的截面积承受拉力以外，还必须同时满足以下三个条件，锚杆的抗拔作用才能有效发挥：,1),锚固段砂浆对杆体的握裹力需能承受极限应力,；,2),锚固段砂浆对地层的黏结力需能承受极限应力,；,3),锚固段周围岩土体在最不利条件下仍能保持,整体稳定性,。,典型破坏形式,沿砂浆体与杆体的接触面破坏,沿砂浆与地层的接触面破,、,锚杆杆体受拉断、,锚固段砂浆体剪切破、,锚固段地层,(,土层或破碎岩体,),剪切破坏,9.5.5,锚固要素分析,锚杆受力时，沿锚固段全长的黏结应力分布极不均匀,：,当锚固段较长时，初始荷载作用下，黏结应力峰值在临近自由段处，而锚固段下端的相当长度上，则不出现黏结应力；,随着荷载增大，黏结应力峰值向锚固段根部转移，但其前方的黏结应力则显著下降；,当达到极限荷载时，黏结应力峰值传递到接近锚固段根部，在锚固段前部较长的范围内，黏结应力值进一步下降，甚至趋近于零。,因此，能有效发挥锚固作用的黏结应力分布长度是有一定限度的，随锚固段长度的增加，平均黏结应力逐渐减小。,9.5.5,锚固要素分析,锚固段砂浆对杆体的握裹力,在较完整岩层中灌注的水泥砂浆抗压强度，一般不低于,30MPa,。若严格按照规定的灌浆工艺施工，岩层孔壁的黏结力通常大于砂浆的握裹力。因此，岩层锚杆的抗拔力,T,u,和最小锚固长度,L,a,min,一般取决于砂浆的握裹力，即：,一般在岩层中所需的锚固长度仅需,12m,。当采用热轧螺纹钢筋作为锚杆杆体时，在完整硬质岩层的锚杆中，其黏结,(,握裹,),应力传递深度通常不超过,2m,。,但是，使用中必须判明如下情况：锚固段岩体是否稳定、是否可能发生滑坡或塌方、节理切割的锚固段岩块在受拉条件下是否产生松动等。考虑到上述不利因素，,建议灌浆锚固段达到岩层内部,(,不包括风化层,),的长度应不小于,4.5m,。,9.5.5,锚固要素分析,锚固段砂浆对孔壁的黏结力,在强风化岩层和土层中，锚杆的极限抗拔能力取决于锚固段砂浆对地层所能产生的最大黏结力,(,摩阻力,),，即：,锚固段砂浆与孔壁接触面的剪切破坏，可能存在以下三种情况：,砂浆接触面外围地层的剪切破坏,沿砂浆和孔壁接触面的剪切破坏,砂浆内部的剪切破坏,9.5.6,锚固设计计算,基本要求,在调查研究和岩土工程勘察工作基础上，锚固工程应采用,理论计算、工程类比和监控量测相结合,的设计方法，,合理发挥岩土体的固有强度和自承能力,。在锚杆设计前，应依据调查及勘察结果，对所采用的锚杆安全性、经济性进行评估，对施工可行性做出判断。,锚杆按其服务期限可分为临时锚杆和永久锚杆,：使用期限在,2,年以内的，可按临时锚杆设计；使用年限超过,2,年的，应按永久锚杆设计。,设计永久锚杆时，必须先进行锚杆基本试验,，并避免锚固段布设在未经处理的下列土层中：,有机质土层，其会引起锚固体的腐蚀破坏；,液限,的土层，其高塑性会引起明显蠕变，从而导致锚固力损失或丧失,；,相对密度,的松散地层，其单位面积上的摩阻力极低，难以足工程所需的锚固力。,9.5.6,锚固设计计算,设计流程,以预应力锚杆为例，锚固工程设计主要包括锚固力,(,斜坡、挡墙、锚拉桩等,),计算、锚杆布置及安设角度确定、锚杆杆体材料选择及确定、锚杆结构设计、锚头及防腐设计、整体稳定性验算等内容。,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,边坡锚固力计算过程中，首先需按照规范确定边坡设计安全系数，其次针对不同的破坏形式，计算单位长度边坡所需的锚固力。边坡锚固力计算可采用极限平衡法，但对于重要或复杂边坡的锚固设计，宜同时采用极限平衡法与数值分析法。,对,可能产生圆弧滑动,的锚固边坡，宜采用,简化毕肖普法、摩根斯坦,-,普赖斯法或简布法,计算，也可采用,瑞典法,计算；,对,可能产生直线滑动,的锚固边坡，宜采用,平面滑动面解析法,计算；,对,可能产生折线滑动,的锚固边坡，宜采用,传递系数隐式解法、摩根斯坦,-,普赖斯法或萨玛法,计算；,对,岩体结构复杂,的锚固边坡，可,配合采用赤平极射投影法,进行分析。,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,1),单平面破坏模式,当边坡存在一组出露于坡面的软弱结构面，其走向与坡面走向近似，倾角小于坡面倾角、但大于弱面的内摩擦角，边坡易产生单平面破坏，多出现在岩质边坡中，通常分为坡顶有拉裂缝和无拉裂缝两种情况。但大多数单平面破坏边坡在破坏前坡顶会出现不同程度的拉裂缝。,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,2),双平面破坏模式,双平面破坏模式是最简单的多平面破坏模式，其在岩质边坡或下伏有折线形基岩的土坡也较为常见。,3),圆弧型破坏模式,圆弧型破坏模式常发生于土质及碎裂岩质边坡中。,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,4),锚杆拉力设计值确定,根据工程实际需求，同时结合工程类比法，可初步选定锚杆排数和锚杆间距,，,单根锚杆拉力标准值,应根据边坡锚固力、锚杆排数及间距确定，即：,预应力锚杆拉力设计值,(,设计锚固力，或设计轴向拉力,),与锚杆拉力标准值之间存在下列关系：,对于永久锚杆，,对于临时锚杆，,5),锚杆选型,锚杆类型应根据工程要求、锚固地层性质、锚杆极限受拉承载力、不同类型锚杆的工作特征、现场条件、施工方法等综合因素选取。此外，预应力锚杆设计的承载能力极限状态还应符合下列要求：,锚杆极限受拉承载力,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,5),锚杆选型,序号,锚杆类型,锚杆工作特性与适用条件,1,拉力型锚杆,锚固地层为硬岩、中硬岩或非软土层；,单锚的极限受拉承载力为,20010000kN,；,当锚固段长度大于,8m(,岩层,),或,12m(,土层,),时，锚杆极限抗拔承载力的提高极为有限或不再提高；,锚杆长度可达,50m,或更大,2,压力型锚杆,锚固地层为腐蚀性较高的岩土层；,单锚的极限受拉承载力不大于,300kN(,土层,),或,1000kN(,岩石,),；,当锚固段长度大于,8m(,岩层,),或,12m(,土层,),时，锚杆极限抗拔承载力的提高极为有限或不再提高；,良好的防腐性能；,锚杆长度可达,50m,或更大,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,序号,锚杆类型,锚杆工作特性与适用条件,3,压力分散型锚杆,锚固地层为软岩、土层或腐蚀性较高的地层；,锚杆极限抗拔承载力可随锚固段长度增大成比例增加；,单位长度锚固段承载力高，且蠕变量小；,良好的防腐性能；,锚杆长度可达,50m,或更大,4,拉力分散型锚杆,锚固地层为软岩或土层；,锚杆极限抗拔承载力可随锚固段长度增大成比例增加；,单位长度锚固段承载力高，且蠕变量小；,锚杆长度可达,50m,或更大,5,后,(,重复,),高压灌浆锚杆,适用于土层或软岩中的临时性或永久性锚杆；,单位长度锚固段抗拔承载力可提高,1.0,倍以上；,可对锚固段周边地层实施多次高压灌浆,6,可拆芯式锚杆,锚固于岩石或土层中的临时性锚杆；,锚杆预应力筋材需拆除的工程,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,5),锚杆选型,锚杆,类别,杆体材料,锚杆轴向,拉力,(,kN),锚杆长度,(m),应力状况,备注,土层锚杆,普通螺纹钢筋,300,10,预应力,锚杆超长时施工较方便,预应力螺纹钢筋,(,直径,1825mm),300800,10,预应力,杆体防腐性好，施工安装方便,无黏结钢绞线,300800,10,预应力,压力型、压力分散型锚杆,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,5),锚杆选型,锚杆,类别,杆体材料,锚杆轴向,拉力,(,kN),锚杆长度,(m),应力状况,备注,岩层锚杆,普通螺纹钢筋,300,10,预应力,锚杆超长时施工较方便,预应力螺纹钢筋,(,直径,2532mm),3001100,10,预应力或非预应力,杆体防腐性好，施工安装方便,无黏结钢绞线,3003000,10,预应力,压力型、压力分散型锚杆,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,6),锚杆布设,锚杆布设原则上应根据实际地层情况以及锚杆与其它支挡结构联合使用的具体情况确定，必须充分了解边坡的地质状况，确定边坡变形破坏的模式后，才能决定锚杆布设位置。,锚杆布设的总体原则是对边坡滑体产生最佳的抗滑效果,，一般应满足以下基本要求：,(1),锚杆间距和长度，应根据锚固工程周围地层的整体稳定性确定,。,(2),锚杆间距除必须满足锚杆的受力要求外，还应大于,1.5m,，以避免因群锚效应而降低锚固力。当所采用的间距小于,1.5m,时，应将相邻锚杆的倾角调整至相差,3,以上。,岩土锚杆通常是以群体的形式出现的，若锚杆布置较密集，地层中受力区的重叠会引起应力叠加和锚杆位移，从而使锚杆极限抗拔力不能有效发挥，即,群锚效应,。锚杆极限抗拔力会因群锚效应而减小，群锚效应与锚杆间距、直径、长度及地层形状等因素有关。,(3),锚杆与相邻基础或地下设施间的距离应大于,3.0m,。,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,6),锚杆布设,(4),锚杆锚固段应在潜在滑面以外的稳定岩土体内，且上覆土层厚度不宜小于,4.5m,，避免坡顶反复荷载的影响，同时不会因较高注浆压力而使上覆土层隆起。,(5),根据锚杆的作用原理，对于不同类型工程，锚杆倾角是不同的，确定锚杆倾角应有利于满足工程抗滑、抗塌、抗倾或抗浮的要求。但就控制注浆质量而言，若锚杆倾角过小时，注浆料因泌水和硬化而产生的残余浆渣会影响锚杆的承载力，故,锚杆倾角宜避免与水平面成,-10+10,的范围，,10,范围内锚杆的注浆应采取保证浆液灌注密实的措施,。,(6),为使钢绞线间有适宜的间距，保证钢绞线被足够的水泥浆所包裹，以满足钢绞线与注浆体间黏结强度的要求，锚杆钻孔直径应满足锚杆抗拔承载力和防腐保护要求，压力型或压力分散型锚杆的钻孔直径尚应满足承载体尺寸的要求。,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,6),锚杆布设,(7),预应力锚杆的布置间距应根据边坡地层性态、所需提供的总锚固力及单锚承载力设计值确定,。一般条件下，,I,、,II,、,III,类岩体边坡预应力锚杆间距宜为,3.06.0m,，,IV,类岩体及土质边坡预应力锚杆间距宜为,2.54.0m,。,(8),锚杆的布设角度，对基坑或近于直立的边坡而言，需考虑邻近状况、锚固地层位置及施工方法。,一般锚杆的倾角不小于,13,，也不应大于,45,。倾角愈大，抵抗滑体滑动的能力将相应地减弱，故锚杆布设角以,1535,为宜。,对,倾倒破坏,的边坡，预应力锚杆的设计,布设角度宜与岩体层理面垂直,。,对滑动破坏的边坡，预应力锚杆的布设角度应发挥锚杆的抗滑作用,，在施工可行条件下，锚杆倾角宜按下式计算：,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,6),锚杆布设,当边坡失稳模式为滑动破坏时，应将锚杆布置在潜在滑动体的中、下部；,当边坡失稳模式为倾倒破坏时，应将锚杆布置在潜在倾倒体的中、上部；,当存在软岩层或风化带，可能导致边坡变形破坏时，锚杆应穿过软岩层或风化带布置，并采用混凝土锚固墩封闭。,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,6),锚杆布设,当滑面由单一不连续面控制且岩体较完整时，锚杆间距并不重要，而当岩体较破碎时，锚杆布置应能使岩体内形成一个连续的挤压带。锚头与锚固段之间形成一个约,90,的压力锥体，锥体范围内岩石相互挤压，形成一个整体，从而阻止岩体变形。,基于挤压加固作用原理，布置锚杆时应使之在纵横方向均有一定数量，使每根锚杆周围形成彼此联结的压缩锥体，并有一定的相互压叠。为使锚杆间边坡表面的岩体不发生脱落，可用钢筋混凝土框架梁及布设在锚头与横梁间的金属网支撑，通过横梁将力传递到锚杆上。,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,7),锚杆结构设计,(1),锚杆杆体截面面积,预应力锚杆结构的设计计算主要包括三个方面，即：,锚杆杆体的抗拉承载力计算,、,锚杆锚固段注浆体与杆体的抗拔承载力计算,、以及,注浆体与地层间的抗拔承载力,计算。一般而言，前者用以确定锚杆杆体的截面面积，后两者则用于确定锚杆锚固段长度。此外，对于压力型或压力分散型锚杆，还应进行锚固段注浆体横截面的受压承载力计算。,对于钢绞线或预应力螺纹钢筋，,对于普通钢筋，,抗拉强度设计值,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,7),锚杆结构设计,(2),锚杆锚固段长度,锚固段长度可根据计算和工程类比法确定，对于,I,、,II,级边坡应同时采用现场拉拔试验验证。锚杆或单元锚杆的锚固段长度可由下列确定，并取两者间的较大值：,按,锚固体与杆体间的黏结强度,计算，,按,锚固体与地层间的黏结强度,计算，,抗拉强度设计值,抗拉强度标准值,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,7),锚杆结构设计,(2),锚杆锚固段长度,一般而言，,拉力型与压力型锚杆的锚固段长度宜为,38m(,岩石,),和,612m(,土层,),。在软岩或土层中，当拉力或压力型锚杆的锚固段长超过,8m(,软岩,),和,12m(,土层,),仍无法满足极限抗拔承载力要求或需要更高的锚杆极限抗拔承载力时，宜采用,压力分散型或拉力分散型锚杆,。压力分散型与拉力分散型锚杆的单元锚杆锚固段长度宜为,23m(,软岩,),和,36m(,土层,),。,(3),锚杆自由段长度,锚杆自由段长度应根据锚杆与滑面、边坡坡面的交点间距确定。若锚杆自由段长度过短，对锚杆施加初始预应力后，锚杆的弹性位移较小，一旦锚头出现松动等情况，可能会造成较大的预应力损失，因此,锚杆自由段长度一般不应小于,5.0m,。此外，,自由段应穿过潜在滑面至少,1.5m,，并将锚固段布设于合适的地层内,，以保证锚固系统的整体稳定性。,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,8),锚杆杆体对中器设计,锚杆杆体对中器的主要作用包括两方面：杆体处于锚固体砂浆中部，当杆体受力时，锚固体能均匀受力；杆体周围砂浆厚度均匀且满足防腐要求。,9),锚杆初始预应力确定,对地层和被锚固结构位移控制要求较高的工程，锚杆初始预应力值宜为锚杆拉力设计值；对地层和被锚固结构位移控制要求较低的工程，锚杆初始预应力值宜为锚杆拉力设计值的,0.700.85,倍；对显现明显流变特征的高应力低强度岩体中隧洞和洞室支护工程，初始预应力宜为锚索拉力设计值的,0.50.6,倍；对用于特殊地层或被锚固结构有特殊要求的锚杆，其初始预应力可根据设计要求确定。,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,10),锚杆传力结构与锚头设计,表层为土层或软弱破碎岩体的边坡，宜采用框架梁型钢筋混凝土传力结构；,I,、,II,类及完整性好的,III,类岩质边坡宜采用墩座或地梁型钢筋混凝土传力结构；有条件时应优先采用预制的传力结构。设置预制式传力结构可最大限度地缩小开挖面的裸露面积与裸露时间，有利于保护开孔后岩土体的固有强度和自稳能力，增强边坡的整体稳定性，并可显著缩短边坡的建设周期。,9.5.6,锚固设计计算,边坡锚固力计算,11),锚杆防腐保护构造设计,永久锚杆必须进行防腐设计。,腐蚀环境中的永久锚杆应采用,I,级防腐保护构造设计，腐蚀环境中的临时锚杆和非腐蚀环境中的永久锚杆可采用,II,级防腐保护构造设计；非腐蚀环境中的临时锚杆可采用,III,级防腐保护构造设计。锚杆的,I,、,II,、,III,级防护具体构造可参考,岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范,(GB 50086-2015),。,12),锚固系统整体稳定性验算,锚固系统有多种破坏形式，设计时必须仔细校核各种可能的破坏形式。因此，除锚杆抗拉力应满足设计要求外，还,必须验算锚杆和边坡岩土体组成的锚固系统整体稳定性,。锚固系统的外部稳定性可采用圆弧滑动法或折线滑动法验算；内部稳定性可采用,Kranz,法验算。,9.6,抗滑桩,9.6.1,概述,9.6.2,抗滑桩类型,9.6.3,抗滑桩破坏形式,9.6.4,抗滑桩设计,9.6.5,抗滑桩内力计算,9.6.6,锚拉桩,9.6.1,概述,抗滑桩是将桩插入滑面以下的稳固地层内，利用稳定地层岩土的锚固作用以平衡滑坡推力，从而稳定滑坡的一种结构物,。除边坡加固及滑坡治理工程外，抗滑桩还可用于桥台、隧道等加固工程。,抗滑桩具有以下优点：,(1),抗滑能力强，支挡效果好；,(2),对滑体稳定性扰动小，施工安全；,(3),设桩位置灵活；,(4),能及时增加滑体抗滑力，确保滑体的稳定；,(5),预防滑坡可先做桩后开挖，防止滑坡发生；,(6),桩坑可作为勘探井，验证滑面位置和滑动方向，以便调整设计，使其更符合工程实际。,9.6.2,抗滑桩类型,实际工程应用中，应根据滑坡类型及规模、地质条件、滑床岩土性质、施工条件和工期要求等因素具体选择适宜的桩型。,序号,划分方式,抗滑桩类型,1,桩身材质,木桩、钢桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩等,2,桩身横截面形状,圆形、管形、方形、矩形、十字形、,H,形、箱形、多边形等,3,桩身纵截面形状,柱状桩、板桩、楔形桩、锥形桩等,4,成孔工艺,打入桩、钻孔桩、挖孔桩,5,施工工艺,预制桩、灌注桩,6,结构型式,单排或多排式单桩、承压台式桩、排架桩等,7,桩头约束条件,普通桩、锚拉桩等,8,桩身变形状况,刚性桩、弹性桩,9,桩身受力状态,全埋式桩、悬臂桩、埋入式桩,9.6.3,抗滑桩破坏形式,总体而言，抗滑桩破坏形式主要包括：,(1),抗滑桩间距过大、滑体含水量高并呈流塑状，,滑动土体从桩间挤出,；,(2),抗滑桩抗剪能力不足，,桩身在滑面处被剪断,；,(3),抗滑桩抗弯能力不足，,桩身在最大弯矩处被拉断,；,(4),抗滑桩锚固深度及锚固力不足，,桩被推倒,；,(5),抗滑桩桩前滑面以下岩土体软弱，抗力不足，产生较大塑性变形，使,桩体位移过大,而超过允许范围；,(6),抗滑桩超出滑面的高度不足或桩位选择不合理，桩虽有足够强度，但,滑坡从桩顶以上剪出,。,对于流塑性地层，滑体介质与抗滑桩的摩阻力低，土体易从桩间挤出。此时，可在桩间设置连接板或联系梁，或采用小间距、小截面的抗滑桩，因流塑体的自稳性差，当地下水丰富时，开挖截面过大的抗滑桩易造成坍塌，对处于滑移状态的边坡，还可能会加速边坡的滑移速度，甚至造成边坡失稳。,9.6.4,抗滑桩设计,基本要求,抗滑桩是一种,被动抗滑结构,，只有当边坡产生一定的变形后，才能充分发挥作用。因此，抗滑桩宜用于潜在滑面明确、对变形控制要求不高的土质边坡、土石混合边坡和碎裂状、散体结构的岩质边坡。,抗滑桩,宜布置在滑体下部且滑面较平缓的地段,；当滑面长、滑坡推力大时，可与其它加固措施配合使用，或可沿滑动方向布置多排抗滑桩，多排抗滑桩宜按梅花型布置。此外，抗滑桩设计还应满足以下要求：,通过桩的作用可将滑坡推力滑坡的剩余抗滑力 传递到滑面以下稳定地层中，使滑体边坡安全系数达到规定值。保证滑体不越过桩顶，不从桩间挤出。,桩身有足够的稳定性。桩的截面、间距及埋深适当，锚固段的横向应力在容许值内。,桩身有足够的强度。钢筋配置合理，能够满足截面内力要求。,保证安全，施工方便，经济合理。,9.6.4,抗滑桩设计,设计流程,1),研究滑坡原因、性质、范围、厚度，分析滑坡的稳定状态、发展趋势；,2),根据滑坡地质剖面及滑面处岩土体的抗剪强度指标，计算滑坡推力；,3),根据地形、地质及施工条件等确定设桩位置及范围；,4),根据滑坡推力大小、地形及地层性质，拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距；,5),确定桩的计算宽度，并根据滑体的地层性质，选定地基系数；,6),根据选定的地基系数及桩的截面形式、尺寸，计算桩的变形系数及其计算深度，据此判断是否按刚性桩或弹性桩进行设计；,9.6.4,抗滑桩设计,设计流程,7),根据桩底的边界条件采用相应的公式计算桩身各截面的变位、内力及桩侧应力,(,桩周岩土抗力,),等，并计算最大剪力、弯矩及其位置；,8),校核地基强度，若桩身作用于地基的弹性应力,(,横向压应力,),超过地层容许值或小于容许值过多时，则应调整桩的埋深、截面尺寸或间距，重新计算，直至达到相关要求；,9),根据计算结果，绘制桩身的剪力图和弯矩图；,10),对于钢筋混凝土桩，根据上述计算结果进行配筋设计。,作用力系,作用于抗滑桩的外力主要包括滑坡推力、桩前滑体抗力,(,滑面以上桩前滑体对桩的抗力,),、锚固段地层抗力,(,滑面以下地层对桩的抗力,),、桩侧摩阻力和黏着力以及桩底反力等，其均为分布力。,9.6.4,抗滑桩设计,滑坡推力,作用于抗滑桩上的滑坡推力，与滑坡性质、滑体厚度、滑面形状以及桩的位置、间距等因素相关。一般先用工程地质法的各种手段，对滑坡稳定性进行分析，然后辅以力学计算。由于桩间土拱对滑坡推力的影响机理尚不清晰，通常假定每根桩所承受的滑坡推力等于桩距,(,相邻两根桩中心的距离,),范围之内的滑坡推力。剩余下滑力的计算有两种模式，分别通过,加大下滑力,、,折减抗滑力,进行计算。,1),计算基本假定, 在沿滑动主轴方向的地质纵断面图上，按滑面的产状和岩土性质划分为若干铅直条块，由后向前计算各条块分界面上的剩余下滑力即是该部位的滑坡推力；, 每段滑体的下滑力方向与其所在条块的滑面平行；, 横向按单位宽度计算，不考虑两侧的摩擦阻力；, 视滑体为连续而无压缩的介质，由后向前传递下滑力并作整体滑动，不考虑滑体内部的局部应力作用。,9.6.4,抗滑桩设计,滑坡推力,2),滑体上的作用力,第,i,个条块滑体上的作用力可分为基本力系和特殊力系两类。,基本力系,包括滑体自重,W,i,、上一条块传递来的剩余下滑力,E,i,-1,、下一条块产生的支撑力,E,i,、滑床反力,N,i,、滑面的抗滑力,T,i,；,特殊作用力系,只有在可能出现的情况下，才列入计算，其主要包括作用在条块上的外部荷载,P,i,、动水压力,D,i,(,滑体饱水或其下部饱水且与滑带水相连通时考虑,),、滑床上产生的浮托力,S,i,、滑头水系有压力水头时的浮托力,S,i,及地震力,E,si,等。,9.6.4,抗滑桩设计,滑坡推力,3),各作用力的计算, 重力,W,i,：, 动水压力,D,i,和浮托力,S,i,：, 承压水浮托力,S,i,：, 地震力,E,si,：,4),通过加大下滑力计算, 滑床反力,N,i,和滑面抗滑力,T,i,：,9.6.4,抗滑桩设计,滑坡推力,4),通过加大下滑力计算, 剩余下滑力,E,i,：,F,(,抗滑安全系数,),1,备注,F,1,计算断面非反坡,计算断面为反坡,重力,F,2,外荷载产生作用的方向与整体滑坡下滑方向相同,外荷载产生作用的方向与整体滑坡下滑方向相反,外荷载水平分力,F,3,外荷载产生作用的方向与整体滑坡下滑方向相同,外荷载产生作用的方向与整体滑坡下滑方向相反,外荷载竖直分力,F,4,动水压力产生作用的方向与整体滑坡下滑方向相同,动水压力产生作用的方向与整体滑坡下滑方向相反,动水压力,F,5,E,si,0,E,si,0,地震力,9.6.4,抗滑桩设计,滑坡推力,5),通过折减抗滑力计算,(,推荐,), 滑床反力,N,i,和滑面抗滑力,T,i,：, 剩余下滑力,E,i,：,9.6.4,抗滑桩设计,滑坡推力计算,计算滑坡推力时，首先根据试验资料、经验数据等进行综合分析，拟定各条块滑面的,c,i,、,i,值，或整个滑面的平均,c,、,值，令,F,=1,，依次计算各条块的剩余下滑力，并要求滑坡前缘出口的剩余下滑力等于或趋近于零。若不为零，则需调整,c,、,值，重复计算，直至等于或趋近于零为止，即反算求得,c,、,值，如曲线,a,，进而综合确定滑面,(,带,),的强度指标。,其次，根据工程要求，选定安全系数,F,，再重新计算各条块的剩余下滑力，即为设计下滑力，如曲线,b,。滑坡前缘出口处的最终不平衡下滑力 ，其为抗滑桩设计的主要依据之一。最后，根据选定的桩位、桩间距，计算作用在每根桩上的滑坡推力。,滑坡推力曲线,9.6.4,抗滑桩设计,滑坡推力分布形式,滑坡推力分布及其作用点位置，与滑坡类型、部位、地层性质、变形状况及地基系数等因素有关。,当滑体沿断面高度均匀向下变形、地基系数为常数时，推力呈矩形分布；当地基系数沿断面高度呈线性变化时，则推力呈三角形分布；当地基系数在顶部呈线性变化、底部为常数时，则推力呈梯形分布。,当滑坡为堆积层、破碎岩层时，下滑力自上而下呈三角形分布，由于滑体与滑床间存在摩擦，其下滑力有所减小，因而整个分布图形接近于抛物线形。一般而言，若滑体变形是均匀向下蠕滑，当滑体是一种黏聚力较大的地层,(,如黏土、土夹石等,),，其推力分布图形可近似按矩形考虑；若滑体是一种以内摩擦角为主要抗剪特性的堆积体，其推力分布图形可近似按三角形考虑，甚至按二次曲线考虑；介于此两者间的情况，可假定为梯形。,实际工程中，一般根据具体情况采用三角形、梯形或矩形分布,。,9.6.4,抗滑桩设计,桩周岩土抗力,设置抗滑桩后，当抗滑桩受到滑坡推力作用产生变形时，一部分滑坡推力传递到桩前滑体,(,滑面以上,),，另一部分通过桩体传递到锚固段地层,(,滑面以下,),。抗滑桩周围岩土体对抗滑桩的抗力作用称为,桩周岩土抗力,，其中滑面以上的称为,桩前滑体抗力，或受荷段地层抗力,；滑面以下的为,锚固段地层抗力,。,1),地基系数,“,K,”,法,“,m,”,法,地基系数为常数,(,即,“,K”,法,),的假定，适用于,较完整岩层和硬黏土,；, 地基系数与深度成正比例增加,(,即,“,m”,法,),的假定，适用于,硬塑至半坚硬的砂黏土、碎石类土或风化破碎的岩层,。,9.6.4,抗滑桩设计,桩周岩土抗力,2),弹性抗力,在弹性限度内，与变位成正比的桩周岩土抗力称为弹性抗力,，根据弹性理论，由地基系数计算桩周岩土作用于桩身的弹性抗力值及其分布。假定地层为弹性介质，桩为弹性构件，作用于桩侧任一点,y,处的弹性抗力 ：,3),桩前滑体抗力,桩前滑体抗力与滑坡性质、桩前滑体规模等因素相关。试验表明，桩前滑体体积愈大，抗剪强度愈高，滑面愈平缓、粗糙，桩前滑体抗力愈大，反之愈小。此外，还与是否存在多层滑面有关。当抗滑桩在滑坡推力作用下产生变形，滑面以上桩前滑体抗力小于桩体所提供的极限抗力时，桩前滑体将产生隆起破坏，或沿桩前滑体中某一薄弱面产生剪切破坏。,9.6.4,抗滑桩设计,桩周岩土抗力,3),桩前滑体抗力,桩前滑体抗力可由极限平衡时滑坡推力曲线、桩前被动岩土压力或桩前滑体的弹性抗力,(,桩前剩余抗滑力,),确定，设计时选用较小值,。, 根据滑坡推力曲线确定桩前滑