1、重庆交通大学 叶四桥第第6 6章章 土工结构与边坡防护土工结构与边坡防护主讲：叶四桥主讲：叶四桥 博士、副教授博士、副教授注册岩土工程师注册岩土工程师重庆交通大学 叶四桥 1 1、考试是纸老虎，有考试就是给人过的。、考试是纸老虎，有考试就是给人过的。2 2、佛脚有得抱就抱，临阵磨枪不快也光。、佛脚有得抱就抱，临阵磨枪不快也光。3 3、现在要吃肉，不要啃骨头。、现在要吃肉，不要啃骨头。重庆交通大学 主讲：叶四桥第第6 6章章 土工结构与边坡防护土工结构与边坡防护o 专业知识为主专业知识为主o 专业案例知识点明确，侧重基本原理专业案例知识点明确，侧重基本原理 o 土工结构部分重点考核岩土的材料特性
2、土工结构部分重点考核岩土的材料特性o 边坡防护部分重点考核岩土的环境介质特性边坡防护部分重点考核岩土的环境介质特性考核特点重庆交通大学 主讲：叶四桥第第6 6章章 土工结构与边坡防护土工结构与边坡防护o 公路路基设计规范公路路基设计规范（JTG D30-2004JTG D30-2004）o 碾压式土石坝设计规范碾压式土石坝设计规范（SL 274-2001SL 274-2001）o 建筑边坡工程技术规范建筑边坡工程技术规范（GB 50330-2002GB 50330-2002）o 铁路路基支挡结构设计规范铁路路基支挡结构设计规范（TB 10025-2001TB 10025-2001）主要规范重庆
3、交通大学 主讲：叶四桥6.1 6.1 土工结构土工结构o 熟悉路堤、堤坝的设计原则与方法熟悉路堤、堤坝的设计原则与方法o 熟悉土工结构的防护与加固措施熟悉土工结构的防护与加固措施o 了解土工结构填料的选用及填筑方法了解土工结构填料的选用及填筑方法o 熟悉土工结构施工质量的控制、检测、监测方法熟悉土工结构施工质量的控制、检测、监测方法o 熟悉不同土质、条件下的土工结构设计要求及方法熟悉不同土质、条件下的土工结构设计要求及方法大纲要求重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.1 6.1.1 路堤的设计原则与主要内容路堤的设计原则与主要内容o 路基的功能性要求：路基的功能性要求：强度强度和和稳定性稳定性。o
4、 路基的分类：路基的分类：按断面型式按断面型式分填方、分填方、挖方、半填半挖。挖方、半填半挖。按岩土特性按岩土特性分一般分一般路基和特殊路基。路基和特殊路基。重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.1 6.1.1 路堤的设计原则与主要内容路堤的设计原则与主要内容o 特殊路基之一：特殊路基之一：软土路基：强度和变形问题突出。软土路基：强度和变形问题突出。o 置换、固结、加筋、反压护道。置换、固结、加筋、反压护道。重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.1 6.1.1 路堤的设计原则与主要内容路堤的设计原则与主要内容o 特殊路基之二：特殊路基之二：黄土路基。黄土路基。老黄土：干燥强度高，竖向裂隙发育；老黄土：
5、干燥强度高，竖向裂隙发育；新黄土：湿陷性和孔洞发育。新黄土：湿陷性和孔洞发育。处理：处理：注重排水，消除孔洞，地基处理。注重排水，消除孔洞，地基处理。o 特殊路基之三：特殊路基之三：膨胀土路基：具有胀缩性。膨胀土路基：具有胀缩性。做好隔、防、排水，控制湿度稳定；降低高度。做好隔、防、排水，控制湿度稳定；降低高度。重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.1 6.1.1 路堤的设计原则与主要内容路堤的设计原则与主要内容o 特殊路基之四：特殊路基之四：冻土路基：冻土路基：冻胀与融沉。冻胀与融沉。季节性冻土破坏性设计，多年冻土保护性设计。季节性冻土破坏性设计，多年冻土保护性设计。o 特殊路基之五：特殊路基之
6、五：盐渍土路基：盐渍土路基：盐胀与融沉。盐胀与融沉。做好隔、防、排水，换填及化学处理等。做好隔、防、排水，换填及化学处理等。重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.1 6.1.1 路堤的设计原则与主要内容路堤的设计原则与主要内容o 特殊路基之六：特殊路基之六：其他特殊路基，如岩溶、滑坡、泥其他特殊路基，如岩溶、滑坡、泥石流、崩塌等灾害地段路基；石流、崩塌等灾害地段路基；以及挖填方大于以及挖填方大于20m20m的高陡路基，当做特殊路基的高陡路基，当做特殊路基处理，需要进行整体稳定性计算，处理，需要进行整体稳定性计算，20m20m以下的路基以下的路基坡形、坡率按土质依据规范取值即可。坡形、坡率按土质依据
7、规范取值即可。重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.1 6.1.1 路堤的设计原则与主要内容路堤的设计原则与主要内容o 性能要求：性能要求：强度高、水稳性好、压缩性小、易压实。强度高、水稳性好、压缩性小、易压实。o 填料不宜：填料不宜：易风化软岩、重黏土、杂填土、耕植土易风化软岩、重黏土、杂填土、耕植土及所有特殊土。及所有特殊土。二、填料要求二、填料要求重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.1 6.1.1 路堤的设计原则与主要内容路堤的设计原则与主要内容o 压实的作用：压实的作用：提高密实度、强度，降低压缩性提高密实度、强度，降低压缩性o 控制指标：控制指标：土体控制压实度、填石路堤控制孔隙率。土体控
8、制压实度、填石路堤控制孔隙率。三、路堤的压实三、路堤的压实重庆交通大学 主讲：叶四桥压实度的影响因素压实度的影响因素：主要有含水量、击主要有含水量、击实功能、土的种类实功能、土的种类和级配等。和级配等。1.含水量的影响含水量的影响dmaxd0op说明：说明：当击数一定时，当击数一定时，只有在某一含水量下才只有在某一含水量下才获得最佳的击实效果获得最佳的击实效果 6.1.1 6.1.1 路堤的设计原则与主要内容路堤的设计原则与主要内容最佳含水量与最大最佳含水量与最大干密度。干密度。重庆交通大学 主讲：叶四桥2.2.击实功能的影响击实功能的影响说明：说明：填料的含水率过高或过低都是不利的。填料的含
9、水率过高或过低都是不利的。0d击数击数403020饱和线饱和线1.土料的最大干密度和最优土料的最大干密度和最优含水量含水量不是常数不是常数。最大干密最大干密度随击数的增加而逐渐增大度随击数的增加而逐渐增大,最优含水量逐渐减小。最优含水量逐渐减小。2.当含水量较低时击数的影当含水量较低时击数的影响较显著。当含水量较高时，响较显著。当含水量较高时，含水量与干密度关系曲线趋含水量与干密度关系曲线趋近于饱和线，这时提高击实近于饱和线，这时提高击实功能是无效的功能是无效的 6.1.1 6.1.1 路堤的设计原则与主要内容路堤的设计原则与主要内容重庆交通大学 主讲：叶四桥3.3.土类和级配的影响土类和级配
10、的影响在无粘性土实际填筑中，在无粘性土实际填筑中，通常要不断洒水使其在较通常要不断洒水使其在较高的含水量下压实高的含水量下压实 d0无粘性土的击实曲线无粘性土的击实曲线说明：说明：土的级配对土的压实土的级配对土的压实性影响很大。级配良好的土，性影响很大。级配良好的土，易于压实，因为级配良好的易于压实，因为级配良好的土有足够的细粒去充填较粗土有足够的细粒去充填较粗粒形成的孔隙，因而能获得粒形成的孔隙，因而能获得较高的干密度。较高的干密度。6.1.1 6.1.1 路堤的设计原则与主要内容路堤的设计原则与主要内容重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.1 6.1.1 路堤的设计原则与主要内容路堤的设计原则
11、与主要内容路路基基的的结结构构路面上路床下路床上路堤下路堤路堤路床重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.1 6.1.1 路堤的设计原则与主要内容路堤的设计原则与主要内容重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.1 6.1.1 路堤的设计原则与主要内容路堤的设计原则与主要内容 可设为单坡、折线和台阶形，以稳定为原则。可设为单坡、折线和台阶形，以稳定为原则。四、路堤的结构四、路堤的结构五、地基表层处理五、地基表层处理 地表横坡陡于地表横坡陡于1 1：2.52.5时需验算稳定性。时需验算稳定性。地面压实度除三、地面压实度除三、四级公路不小四级公路不小85%85%外，外，其他均不小于其他均不小于90%90%。重庆
12、交通大学 主讲：叶四桥6.1.1 6.1.1 路堤的设计原则与主要内容路堤的设计原则与主要内容 包括地表、地下排水，截、集、排路基范围及周边环境水体。包括地表、地下排水，截、集、排路基范围及周边环境水体。六、排水系统六、排水系统七、防护工程七、防护工程坡面防护坡面防护冲刷防护冲刷防护重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容o 渗流问题及其控制渗流问题及其控制o 冲刷问题及其控制冲刷问题及其控制o 沉降问题及其控制沉降问题及其控制o 稳定问题稳定问题o 其他问题：冰冻破坏，动物破坏，地震破坏。其他问题：冰冻破坏，动物破坏，地震破坏。一
13、、土石坝的工作条件及设计原则一、土石坝的工作条件及设计原则 重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容o 渗流问题及其控制渗流问题及其控制o 渗流问题渗流问题 o 坝体大部分浸泡在水中，降低了有效重度和强度。坝体大部分浸泡在水中，降低了有效重度和强度。o 渗流对土体作用有动水压力增加了滑坡的可能性。渗流对土体作用有动水压力增加了滑坡的可能性。o 渗流在土体中流动产生渗透坡降，如果超过允许渗透坡降，渗流在土体中流动产生渗透坡降，如果超过允许渗透坡降，可能产生渗透变形。可能产生渗透变形。o 渗流量过大会影响水库蓄水量，尤其对抽水蓄能水库渗
14、流量过大会影响水库蓄水量，尤其对抽水蓄能水库一、土石坝的工作条件及设计原则一、土石坝的工作条件及设计原则 重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容o 渗流问题及其控制渗流问题及其控制o 渗流问题的控制渗流问题的控制 o 进行合理的防渗设计；进行合理的防渗设计；o 合理布置排水及反滤设施，合理布置排水及反滤设施，o 加强防渗体与其它部位的连接，加强防渗体与其它部位的连接，o 保证坝体和坝基的渗透稳定性。保证坝体和坝基的渗透稳定性。一、土石坝的工作条件及设计原则一、土石坝的工作条件及设计原则 重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1
15、.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容o 冲刷问题及其控制冲刷问题及其控制o 土石坝抗冲能力低，雨水、风浪的淘刷作用削弱了坝体的土石坝抗冲能力低，雨水、风浪的淘刷作用削弱了坝体的有效部分有效部分o 土石坝抗冲能力低绝大多数土石坝不允许水流漫顶。土石坝抗冲能力低绝大多数土石坝不允许水流漫顶。o 控制：控制：a.a.要有足够的坝高，应预留沉陷值；要有足够的坝高，应预留沉陷值；b.b.要设置泄要设置泄水能力足够大的泄水建筑物；水能力足够大的泄水建筑物；c.c.在上、下游坝坡应采取在上、下游坝坡应采取有效的防护措施及坝面排水措施。有效的防护措施及坝面排水措施。一、土石坝的工作条件及
16、设计原则一、土石坝的工作条件及设计原则 重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容o 沉降问题及其控制沉降问题及其控制o 沉降过大会造成坝顶高程不足。沉降过大会造成坝顶高程不足。o 过大的不均匀沉降会引起坝体开裂，导致漏水。过大的不均匀沉降会引起坝体开裂，导致漏水。o 控制：施工中要预留沉降值；控制：施工中要预留沉降值；为防止不均匀沉降，要合理设计坝体剖面及细部构造，为防止不均匀沉降，要合理设计坝体剖面及细部构造，正确选择坝体土料，施工时土料压实要符合设计标准。正确选择坝体土料，施工时土料压实要符合设计标准。一、土石坝的工作条件及设计
17、原则一、土石坝的工作条件及设计原则 重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容o 稳定问题稳定问题o 稳定问题：稳定问题：o 坝体为散粒体结构，局部范围剪应力坝体为散粒体结构，局部范围剪应力 允许剪应力，就会产允许剪应力，就会产生坝体滑动或坝体连同地基一起滑动。生坝体滑动或坝体连同地基一起滑动。o 稳定问题控制：坝体和坝基必须稳定可靠稳定问题控制：坝体和坝基必须稳定可靠 o 合理设计坝坡、合理选择土料；合理设计坝坡、合理选择土料；o 施工中做好地基处理，土料压实要符合设计标准施工中做好地基处理，土料压实要符合设计标准一、土石坝的工作条
18、件及设计原则一、土石坝的工作条件及设计原则 重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容o 1)1)正常运用情况：正常运用情况：水库蓄满水形成稳定渗流时水库蓄满水形成稳定渗流时验算下游坡的稳定验算下游坡的稳定 ；上游库水位为某一最不利水位时上游库水位为某一最不利水位时验算上游坡的稳定验算上游坡的稳定 ；上游水位正常降落，上游坝坡产生渗透动水压力（流线方上游水位正常降落，上游坝坡产生渗透动水压力（流线方向指向上游）时的上游坡稳定计算。向指向上游）时的上游坡稳定计算。一、土石坝的工作条件及稳定性计算工况一、土石坝的工作条件及稳定性计算工况“
19、两坡及整体两坡及整体”重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容o 2)2)非常运用情况：非常运用情况：库水位骤降库水位骤降(k10-3cm/s(k10-3cm/s，V3m/d)V3m/d)，形成反向渗流，形成反向渗流验算上游坡的稳定验算上游坡的稳定 ；正常蓄水位正常蓄水位+地震地震验算上、下游坡的稳定；验算上、下游坡的稳定；校核洪水位时校核洪水位时验算下游坡的稳定验算下游坡的稳定 ；施工期考虑孔隙水压力时施工期考虑孔隙水压力时验算上、下游坡的稳定验算上、下游坡的稳定 。一、土石坝的工作条件及稳定性计算工况一、土石坝的工作条件及稳定性
20、计算工况“两坡及整体两坡及整体”重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容n 坝基处理的目的：坝基处理的目的：n 控制渗流，减渗流坡降，避免管涌等有害的渗流变形，控制渗流，减渗流坡降，避免管涌等有害的渗流变形，控制渗流量；控制渗流量；n 保持坝体和坝基的静力和动力稳定，不产生过大的有害保持坝体和坝基的静力和动力稳定，不产生过大的有害变形；竣工后，坝基和坝体的总沉降量一般不宜大于坝变形；竣工后，坝基和坝体的总沉降量一般不宜大于坝高的高的1%1%；n 在保证坝安全运行的条件下节省投资。在保证坝安全运行的条件下节省投资。二、坝基处理二、坝基
21、处理 重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容n 砂砾石坝基处理：砂砾石坝基处理：o 砂卵石坝基处理主要是解决渗流控制问题。主要措施有水砂卵石坝基处理主要是解决渗流控制问题。主要措施有水平防渗措施、垂直防渗措施和下游排水设施及盖重等平防渗措施、垂直防渗措施和下游排水设施及盖重等;o“上铺上铺”：上游铺上游铺水平铺盖水平铺盖防渗防渗o“中截中截”（垂直防渗）：（垂直防渗）：各种坝底的垂直防渗各种坝底的垂直防渗 回填粘回填粘土截水槽土截水槽、混凝土防渗墙混凝土防渗墙、灌浆帷幕灌浆帷幕、高压喷射灌浆高压喷射灌浆o“下排下排”：即下游反滤排
22、水即下游反滤排水 排水减压结构、加盖重排水减压结构、加盖重二、坝基处理二、坝基处理 重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容n 1)1)砂砾石坝基处理：砂砾石坝基处理：o“上铺上铺”：上游铺：上游铺水平铺盖水平铺盖防渗防渗二、坝基处理二、坝基处理 重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容n 2)2)回填粘土截水槽回填粘土截水槽n 适合于较薄的地基（适合于较薄的地基（10-10-15m15m），工期短，施工质），工期短，施工质量有保证；量有保证；n 粘土截水墙底宽根据回粘土
23、截水墙底宽根据回填土的允许渗透坡降及填土的允许渗透坡降及施工要求确定。施工要求确定。二、坝基处理二、坝基处理“中截中截”重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容n 3)3)混凝土防渗墙混凝土防渗墙n 适用于覆盖层适用于覆盖层80m15M15，可，可灌注水泥浆；灌注水泥浆；M10M10，可，可灌注水泥粘土浆。灌注水泥粘土浆。n 底部深入不透水层不小底部深入不透水层不小于于5m5m。二、坝基处理二、坝基处理“中截中截”重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容n 5)5)高压喷
24、射灌浆高压喷射灌浆n 用高压水射流，水气同轴喷射，切割掺搅地层，浆液在低压用高压水射流，水气同轴喷射，切割掺搅地层，浆液在低压下进入地层，形成充填胶结体下进入地层，形成充填胶结体;n 定喷注浆（只喷不旋转、边提升）定喷注浆（只喷不旋转、边提升）壁状加固壁状加固n 摆喷注浆（喷浆、摆动、提升）摆喷注浆（喷浆、摆动、提升）扇形状加固扇形状加固n 6)6)防渗铺盖防渗铺盖 n 不能截断渗流，但延长渗径，降低渗透坡降，减小渗流量；不能截断渗流，但延长渗径，降低渗透坡降，减小渗流量；n 一般用粘土或壤土一般用粘土或壤土,常与斜墙联合使用，并且与下游反滤排常与斜墙联合使用，并且与下游反滤排水减压设施一起控
25、制渗流。水减压设施一起控制渗流。二、坝基处理二、坝基处理“中截中截”“下排下排”重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容n 岩石坝基处理：岩石坝基处理：n 小型土石坝的岩基一般可不作专门处理。大中型工程的岩小型土石坝的岩基一般可不作专门处理。大中型工程的岩基处理，主要是解决防渗问题，常用的措施是帷幕灌浆。基处理，主要是解决防渗问题，常用的措施是帷幕灌浆。n 处理好与基岩结合面处理好与基岩结合面 n 灌浆灌浆 n 软弱带的处理软弱带的处理n 岩溶的处理岩溶的处理二、坝基处理二、坝基处理 重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2
26、 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容n 1 1）处理好与基岩的结合面）处理好与基岩的结合面 o 清基整平，水泥砂浆填塞大的缝隙，进行喷浆或涂粘土浆；清基整平，水泥砂浆填塞大的缝隙，进行喷浆或涂粘土浆；o 沿与基岩接触面处薄的防渗体沿与基岩接触面处薄的防渗体(薄心墙、薄斜墙等薄心墙、薄斜墙等)适当加厚，适当加厚，延长接触渗径；延长接触渗径；o 如风化及裂隙发育的岩层不深，可开挖截水槽切断该层岩石，如风化及裂隙发育的岩层不深，可开挖截水槽切断该层岩石，直达新鲜完整岩石。截水槽用土回填，与土质防渗体相接；直达新鲜完整岩石。截水槽用土回填，与土质防渗体相接；o 注意开挖面保护注意开挖
27、面保护二、坝基处理二、坝基处理 重庆交通大学 主讲：叶四桥基岩表面处理基岩表面处理基岩浅层处理基岩浅层处理重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容n 2 2）灌浆）灌浆o 坝基岩石在较深范围内节理裂隙发育，透水性大，开挖处理不坝基岩石在较深范围内节理裂隙发育，透水性大，开挖处理不经济，一般采用帷幕灌浆和固结灌浆处理。经济，一般采用帷幕灌浆和固结灌浆处理。n 帷幕灌浆：帷幕灌浆：n 裂隙宽度大于裂隙宽度大于0.15-0.25mm0.15-0.25mm时可水泥灌浆，小于时可水泥灌浆，小于0.15mm0.15mm时化时化学灌浆或超细水泥灌
28、浆；学灌浆或超细水泥灌浆；n 帷幕应深入相对不透水岩层至少帷幕应深入相对不透水岩层至少5m5m。n 应做好帷幕与土质防渗体连接，可在两者接触面浇厚应做好帷幕与土质防渗体连接，可在两者接触面浇厚0.50.51.2m1.2m，沿上下游方向宽，沿上下游方向宽24m24m的混凝土盖板，再在板下灌浆。的混凝土盖板，再在板下灌浆。重庆交通大学 主讲：叶四桥重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容固结灌浆：固结灌浆：n 如帷幕两侧防渗体下面基岩比较破碎，裂隙发育，除设如帷幕两侧防渗体下面基岩比较破碎，裂隙发育，除设灌浆帷幕外，还需对帷幕两侧基岩进
29、行固结灌浆，以提灌浆帷幕外，还需对帷幕两侧基岩进行固结灌浆，以提高基岩完整性高基岩完整性;孔排距可取孔排距可取3-4m3-4m，深度，深度5-10m5-10m；n 固结灌浆标准可与帷幕灌浆相同，灌后也要进行质量检固结灌浆标准可与帷幕灌浆相同，灌后也要进行质量检查，检查孔数量不少于固结灌浆孔数的查，检查孔数量不少于固结灌浆孔数的5 5；n 固结灌浆的灌浆压力固结灌浆的灌浆压力0.10.10.3MPa0.3MPa；有混凝土盖板时灌浆；有混凝土盖板时灌浆压力压力0.20.20.5MPa0.5MPa，最终通过灌浆试验确定。，最终通过灌浆试验确定。重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝
30、的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容n 土质坝基处理：土质坝基处理：o 要求沿土基的渗流量及渗透比降不超过允许值，筑坝后不会要求沿土基的渗流量及渗透比降不超过允许值，筑坝后不会产生过大沉降变形，不会因土基剪切破坏导致土石坝滑坡。产生过大沉降变形，不会因土基剪切破坏导致土石坝滑坡。o 土基表面清理，挖除树根草皮、表层腐殖土、淤泥、粉细砂、土基表面清理，挖除树根草皮、表层腐殖土、淤泥、粉细砂、乱石砖瓦等，洞穴、冲沟、凹塘应进行开挖，回填上坝土料乱石砖瓦等，洞穴、冲沟、凹塘应进行开挖，回填上坝土料并夯实。经表面清理后压实土基表层，并进行刨毛后，才填并夯实。经表面清理后压实土基表层，并进行刨
31、毛后，才填筑坝体第一层填土。筑坝体第一层填土。o 土基的防渗处理，可用截水槽，混凝土防渗墙或高压喷射灌土基的防渗处理，可用截水槽，混凝土防渗墙或高压喷射灌浆，修建铺盖等。浆，修建铺盖等。o 在土基上的均质土坝，一般要设坝体排水，以降低浸润线。在土基上的均质土坝，一般要设坝体排水，以降低浸润线。重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容n 1 1）均质坝对土料的要求）均质坝对土料的要求o(1)(1)强度指标强度指标、c c较大；较大；o(2)(2)渗透系数渗透系数k k较小，较小，10-4cm/s10-4cm/s；o(3)(3)要有一定
32、的塑性：塑性指数要有一定的塑性：塑性指数Ip=L-P=7Ip=L-P=71717；能适应坝基变形而不会产生裂缝；能适应坝基变形而不会产生裂缝；o(4)(4)有机杂质含量（按质量计）有机杂质含量（按质量计）5%5%；o(5)(5)土质：绝大多数采用粘性土。土质：绝大多数采用粘性土。三、筑坝材料的选择三、筑坝材料的选择 重庆交通大学 主讲：叶四桥6.1.2 6.1.2 土石坝的设计原则与主要内容土石坝的设计原则与主要内容n 2 2）防渗土料）防渗土料(心墙、斜墙心墙、斜墙)的要求的要求(1)(1)渗透系数渗透系数k k较小，较小，10-5cm/s10-5cm/s；(2)(2)有较好的塑性以适应坝体
33、及坝基变形，塑性指数有较好的塑性以适应坝体及坝基变形，塑性指数IpIp大于大于10101212；(3)(3)有机杂质含量有机杂质含量2%2%，水溶盐含量按质量计，水溶盐含量按质量计3%3%，有良好级配；，有良好级配；(4)(4)浸水和失水时体积变化较小；浸水和失水时体积变化较小；(5)(5)土质：粘粒含量（粒径土质：粘粒含量（粒径0.005mmT土坡整体土坡整体稳定稳定NW6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥WTTN稳定条件：稳定条件：T T T TsinWT cosWNtanNT 砂土的内摩砂土的内摩擦角擦角tancosWT 抗滑力与滑动抗滑
34、力与滑动力的比值力的比值 tantansintancosWWTTFs三、无粘性土土坡三、无粘性土土坡6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥稳定条件稳定条件：TT+JJTTFsWTTNJ顺坡出流情况顺坡出流情况:sinwJ tantansinsintancossintancossatwsJWWJTTF /satsat1/21/2，坡面有顺坡渗流作坡面有顺坡渗流作用时，无粘性土土用时，无粘性土土坡稳定安全系数将坡稳定安全系数将近降低一半近降低一半 三、无粘性土土坡三、无粘性土土坡6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学
35、 主讲：叶四桥四、直线四、直线(平面平面)滑动法滑动法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法 适用于无粘性土坡，沿直线软弱滑动面、层面滑动的适用于无粘性土坡，沿直线软弱滑动面、层面滑动的岩质边坡，和平面基岩面土坡。岩质边坡，和平面基岩面土坡。注意条件变化！注意条件变化！重庆交通大学 主讲：叶四桥五、瑞典圆弧滑动法简单圆弧滑动法五、瑞典圆弧滑动法简单圆弧滑动法NfWROBd假定滑动面为圆柱面，截假定滑动面为圆柱面，截面为圆弧，利用土体极限面为圆弧，利用土体极限平衡条件下的受力情况：平衡条件下的受力情况：滑动面上的最大滑动面上的最大抗滑力矩与滑动抗滑力矩与滑动力矩之比力矩之比
36、 饱和粘土，不排水剪条饱和粘土，不排水剪条件下，件下，u u0 0，f fc cu u WdRLcFusWdRLRLRLMMFfffsCA6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥粘性土土坡滑动前，坡顶常粘性土土坡滑动前，坡顶常常出现竖向裂缝常出现竖向裂缝 CRdBAWfONA z0深度近似采用深度近似采用土压力临界深土压力临界深度度 aKcz/20裂缝的出现将使滑弧长度由裂缝的出现将使滑弧长度由AC减减小到小到AC，如果裂缝中积水，还要，如果裂缝中积水，还要考虑静水压力对土坡稳定的不利考虑静水压力对土坡稳定的不利影响影响 Fs是任意假定某个滑动面的
37、抗滑是任意假定某个滑动面的抗滑安全系数，实际要求的是与最危安全系数，实际要求的是与最危险滑动面相对应的最小安全系数险滑动面相对应的最小安全系数 假定若干滑动面 最小安全系数最小安全系数 6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法五、瑞典圆弧滑动法五、瑞典圆弧滑动法重庆交通大学 主讲：叶四桥12ROBA对于均质粘性土土坡，对于均质粘性土土坡，其最危险滑动面通过其最危险滑动面通过坡脚坡脚 =0=0 圆心位置由圆心位置由1 1，2 2确定确定OB12AHE2H4.5HF Fs s 00 圆心位置在圆心位置在EOEO的延的延长线上长线上 6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡
38、稳定性分析方法五、瑞典圆弧滑动法五、瑞典圆弧滑动法重庆交通大学 主讲：叶四桥1.1.假定坡体和滑面以下土体均为不变形的刚体；假定坡体和滑面以下土体均为不变形的刚体；2.2.滑面上各点的法向应力采用条分法获得；滑面上各点的法向应力采用条分法获得；3.3.假定各条块的稳定性系数同整体稳定性系数相等；假定各条块的稳定性系数同整体稳定性系数相等；4.4.根据滑块刚体极限平衡条件求得稳定性系数。根据滑块刚体极限平衡条件求得稳定性系数。六、条分法六、条分法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥土条间法向作用力土条间法向作用力土条间切向作用力土条间切向作用力安
39、全系数安全系数Fsn2n-2n-11六、条分法六、条分法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥 将土坡作为平面问题，对每个土条可分别列两个正交方向的将土坡作为平面问题，对每个土条可分别列两个正交方向的静力平衡方程和一个力矩平衡方程，共静力平衡方程和一个力矩平衡方程，共3n3n个方程。个方程。六、条分法六、条分法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥六、条分法六、条分法-费伦纽斯费伦纽斯abcdiiOCRABH对于外形复杂、对于外形复杂、00的粘性土土的粘性土土坡，土体分层情况时，要确定滑坡，土体分层
40、情况时，要确定滑动土体的重量及其重心位置比较动土体的重量及其重心位置比较困难，而且抗剪强度的分布不同，困难，而且抗剪强度的分布不同，一般采用条分法分析一般采用条分法分析 各土条对滑弧圆各土条对滑弧圆心的抗滑力矩和心的抗滑力矩和滑动力矩滑动力矩 滑动土体分滑动土体分为若干垂直为若干垂直土条土条土坡稳定安土坡稳定安全系数全系数 6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥条分法分析步骤条分法分析步骤I IabcdiiOCRABH1.1.按比例绘出土坡剖面按比例绘出土坡剖面 2.2.任选一圆心任选一圆心O O，确定滑动，确定滑动面，将滑动面以上土体分成面，将
41、滑动面以上土体分成几个等宽或不等宽土条几个等宽或不等宽土条 3.3.每个土条的受力分析每个土条的受力分析 cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi静力平衡静力平衡假设两组合力假设两组合力(P Pi i，X Xi i)(P Pi i1 1，X Xi i1 1)iiiWNcosiiiWTsiniiiiiiWllNcos1iiiiiiWllTsin1六、条分法六、条分法-费伦纽斯费伦纽斯6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥条分法分析步骤条分法分析步骤4.4.滑动面的总滑动力矩滑动面的总滑动力矩 iiiWRTRTRsin5.5.滑动面的总抗滑力
42、矩滑动面的总抗滑力矩)tancos(taniiiiiiiiiifilcWRlcRlRRT6.6.确定安全系数确定安全系数 iiiiiiisWlctgWTRRTFsincosabcdiiOCRABHcdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTi条分法是一种试算法，应选取不同圆心位置和不条分法是一种试算法，应选取不同圆心位置和不同半径进行计算，求最小的安全系数；适用于圆同半径进行计算，求最小的安全系数；适用于圆弧滑动面，假设条间力大小相等、方向相反弧滑动面，假设条间力大小相等、方向相反六、条分六、条分-费伦纽斯费伦纽斯6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶
43、四桥六、条分法六、条分法-费伦纽斯法特殊情形费伦纽斯法特殊情形6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥六、条分法六、条分法-费伦纽斯法特殊情形费伦纽斯法特殊情形6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥a.a.原理与特点原理与特点n 假设滑裂面为圆弧。假设滑裂面为圆弧。n 考虑条间作用力，但忽略竖向分力。考虑条间作用力，但忽略竖向分力。n每条滑裂面上满足极限平衡条件，土条底面和整体稳每条滑裂面上满足极限平衡条件，土条底面和整体稳定性相同。定性相同。n 每条上作用力在每条上作用力在y y方向（竖直）上静力平
44、衡方向（竖直）上静力平衡n 总体对圆心总体对圆心O O力矩平衡力矩平衡六、条分法六、条分法-毕肖普法毕肖普法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥六、条分法六、条分法-毕肖普法毕肖普法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥BishopBishop有效应力分析有效应力分析六、条分法六、条分法-毕肖普法毕肖普法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥力矩平衡力矩平衡简化后得：简化后得：六、条分法六、条分法-毕肖普法毕肖普法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分
45、析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥c.毕肖甫法计算步骤毕肖甫法计算步骤圆心O，半径R设 Fs=1.0计算 mq qiYESFs最小END计算sFssFFNosssFFFYESNo六、条分法六、条分法-毕肖普法毕肖普法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥n 可适用于非圆弧滑动面可适用于非圆弧滑动面n 考虑条间作用力，假定土条间法向作用力位于考虑条间作用力，假定土条间法向作用力位于1/31/3高高度处，各条块作用点连线称为推力线。度处，各条块作用点连线称为推力线。n 滑动面上切向力为土的抗剪强度。滑动面上切向力为土的抗剪强度。n需要
46、试算，迭代几次可收敛。需要试算，迭代几次可收敛。六、条分法六、条分法-杨布法杨布法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法a.a.原理与特点原理与特点重庆交通大学 主讲：叶四桥六、条分法六、条分法-杨布法杨布法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥力平衡力平衡力矩平衡力矩平衡六、条分法六、条分法-杨布法杨布法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥边界条件边界条件稳定性系数的定义稳定性系数的定义莫尔库仑准则莫尔库仑准则稳稳定定性性系系数数六、条分法六、条分法-杨布法杨布法6.2.2
47、 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥o 一般需要一般需要3 3、4 4次试算即可收敛次试算即可收敛o 杨布条分法基本可以满足所有的静力平衡条间，所以是杨布条分法基本可以满足所有的静力平衡条间，所以是“严格严格”方法之一，但其推力线的假定必符合条间力的合方法之一，但其推力线的假定必符合条间力的合理性要求（即土条间不产生拉力和剪切破坏）。理性要求（即土条间不产生拉力和剪切破坏）。六、条分法六、条分法-杨布法杨布法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥六、条分法六、条分法-不平衡推力传递法不平衡推力传递法6.2.
48、2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法假定条间力的合力与上一土条底面平行，这样就确定了条间力假定条间力的合力与上一土条底面平行，这样就确定了条间力的作用方向，减少了的作用方向，减少了n-1n-1个未知量，然后根据各分条力的平衡个未知量，然后根据各分条力的平衡条件，逐条向下推求，直至最后一条土条的作用力为零。条件，逐条向下推求，直至最后一条土条的作用力为零。a.a.原理与特点原理与特点重庆交通大学 主讲：叶四桥力平衡力平衡莫尔库仑准则莫尔库仑准则六、条分法六、条分法-不平衡推力传递法不平衡推力传递法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四
49、桥o 不平衡推力传递法计算时，先假设稳定性系数为不平衡推力传递法计算时，先假设稳定性系数为1 1，然后从坡，然后从坡顶开始逐条向下推求顶开始逐条向下推求PiPi，直至求出最后一条的推力，直至求出最后一条的推力PnPn，PnPn必须必须为零，否则要重新假定稳定性系数，重新计算。为零，否则要重新假定稳定性系数，重新计算。o 使用不平衡推力法计算时，抗剪强度指标可根据土的性质和当使用不平衡推力法计算时，抗剪强度指标可根据土的性质和当地经验，采用试验和滑坡反算相结合的方法确定。地经验，采用试验和滑坡反算相结合的方法确定。o 分条之间不能承受拉力，所以任何土条的推力如果为负，则推分条之间不能承受拉力，所
50、以任何土条的推力如果为负，则推力不再向下传递，而对下一土条取推力为零。力不再向下传递，而对下一土条取推力为零。六、条分法六、条分法-不平衡推力传递法不平衡推力传递法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法重庆交通大学 主讲：叶四桥显式表达式（建筑边坡工程技术规范）显式表达式（建筑边坡工程技术规范）六、条分法六、条分法-不平衡推力传递法不平衡推力传递法6.2.2 6.2.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法o剩余下滑力剩余下滑力Ei=TiEi=TiK-Ri+iK-Ri+iEi-1Ei-1重庆交通大学 主讲：叶四桥显式表达式（岩土工程勘察规范）显式表达式（岩土工程勘察规范）
