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1、土力学第一章术语与参数土力学第一章术语与参数 4 4永久性边坡永久性边坡(permanent slope)(permanent slope) 使用年限使用年限2 2年的边坡。年的边坡。 5 5临时性边坡临时性边坡(temporary slope)(temporary slope) 使用年限不超过使用年限不超过2 2年的边坡。年的边坡。 6 6锚杆（索）锚杆（索） (anchor bar(rope)(anchor bar(rope) 将拉力传至稳定岩土层的构件。当采用钢将拉力传至稳定岩土层的构件。当采用钢铰线或高强度钢丝束作杆体材料时，也可铰线或高强度钢丝束作杆体材料时，也可称为锚索。称为锚索。
2、 7 7锚杆挡墙支护锚杆挡墙支护(retaining wall with (retaining wall with anchors)anchors) 由锚杆（索）、立柱和面板组成的支护。由锚杆（索）、立柱和面板组成的支护。 1919信息工程法信息工程法(construction method from (construction method from information)information) 根据施工现场的地质情况和监测数据，对地质根据施工现场的地质情况和监测数据，对地质结论、设计参数进行验证，对施工安全性进行结论、设计参数进行验证，对施工安全性进行判断并及时修正施工方案的施工方法。
3、判断并及时修正施工方案的施工方法。 2020动态设计动态设计(method of information design)(method of information design) 根据信息施工法和施工勘察反馈的资料，对地根据信息施工法和施工勘察反馈的资料，对地质结论、设计参数及设计方案进行再验证，如质结论、设计参数及设计方案进行再验证，如确认原设计条件有较大变化，及时补充、修改确认原设计条件有较大变化，及时补充、修改原设计的设计方法。原设计的设计方法。 2121逆作法逆作法(topdown constrution (topdown constrution method)method) 自上而
4、下分阶开挖与支护的一种施工方自上而下分阶开挖与支护的一种施工方法。法。 2222土层锚杆土层锚杆(anchored bar in soil)(anchored bar in soil) 锚固于土层中的锚杆。锚固于土层中的锚杆。 2323岩石锚杆岩石锚杆(anchored bar in rock)(anchored bar in rock) 锚固于岩层内的锚杆。锚固于岩层内的锚杆。 2424系统锚杆系统锚杆(system of anchor (system of anchor bars)bars) 为保证边坡整体稳定，在坡体上按一为保证边坡整体稳定，在坡体上按一定格式设置的锚杆群。定格式设置的锚
5、杆群。 2525坡顶重要建（构）筑物坡顶重要建（构）筑物(important construction on top of (important construction on top of slope)slope) 位于边坡坡顶上的破坏后果严重的永位于边坡坡顶上的破坏后果严重的永久性建（构）筑物。久性建（构）筑物。 二二. .常用设计参数常用设计参数 1 1土体物理力学指标土体物理力学指标 1 1）土的天然容重）土的天然容重 土的天然容重是指在天然状态下单位体土的天然容重是指在天然状态下单位体积内的土体重力，是边坡稳定性分析荷载积内的土体重力，是边坡稳定性分析荷载计算常用的指标：计算常用的指
6、标： 土体在天然状态下的重力，土体在天然状态下的重力，KNKN； 土体的体积。土体的体积。VWWV 2 2）土的饱和容重）土的饱和容重 土的饱和容重是指土体中的孔隙全部被土的饱和容重是指土体中的孔隙全部被水充满时，即饱和状态下单位体积内的土水充满时，即饱和状态下单位体积内的土体重力：体重力： 土颗粒的重力，土颗粒的重力，KNKN； 土体中孔隙的体积，土体中孔隙的体积， 水的容重水的容重VVWWVssatsWVVW 3 3）土的浮容重）土的浮容重 土的浮容重是指土体被水淹没，受土的浮容重是指土体被水淹没，受到水的浮力作用时单位体积内的土体到水的浮力作用时单位体积内的土体重力：重力： 土体中颗粒的
7、体积土体中颗粒的体积WsatWSsVVW/SV 4 4）土的孔隙率）土的孔隙率 孔隙率是指土体中孔隙体积与总体孔隙率是指土体中孔隙体积与总体积之比积之比VVnV 5 5）水头梯度）水头梯度 水头梯度是指地下水沿着水流方向（渗水头梯度是指地下水沿着水流方向（渗透方向）单位长度上的水头差：透方向）单位长度上的水头差： 沿水流方向（渗透方向）相邻两点沿水流方向（渗透方向）相邻两点间的水头差，间的水头差， 沿水流方向（渗透方向）相邻两点沿水流方向（渗透方向）相邻两点间的透径距离，间的透径距离，eHiHe 例题：某岸边工程场地细砂含水层的例题：某岸边工程场地细砂含水层的流线上流线上A A、B B两点，两
8、点，A A点水位高点水位高2.5m2.5m，B B点水位高点水位高3.0m3.0m，两点间流线长度，两点间流线长度10m10m，请计算两点间的平均渗透力。请计算两点间的平均渗透力。 解：解：1 1）A A、B B两点的水力梯度两点的水力梯度05. 0105 . 23lHi 2 2）平均渗透力）平均渗透力)/(5 . 005. 010mkNiJw 6 6）土的粘结力）土的粘结力 土的粘结力是指土体中颗粒间的连土的粘结力是指土体中颗粒间的连接力。土的粘结力包括原始粘结力和接力。土的粘结力包括原始粘结力和固化粘结力。固化粘结力。 原始粘结力是指由于土粒间水膜与相原始粘结力是指由于土粒间水膜与相邻土粒
9、之间的分子引力所形成的粘结邻土粒之间的分子引力所形成的粘结力。当土体被压缩时土粒间的距离减力。当土体被压缩时土粒间的距离减小，原始粘结力随之增大。小，原始粘结力随之增大。 固化粘结力是指由于土中化合物的固化粘结力是指由于土中化合物的胶结作用而形成的粘结力。当土体胶结作用而形成的粘结力。当土体的天然结构被破坏时，即丧失这一的天然结构被破坏时，即丧失这一部分的粘结力，而不能恢复。（反部分的粘结力，而不能恢复。（反复剪试验，抗剪强度最终趋于某一复剪试验，抗剪强度最终趋于某一定值，此值为近似于原始粘结力）定值，此值为近似于原始粘结力） 7 7）土的内摩擦角）土的内摩擦角 土的内摩擦角是反映土体颗粒之间
10、土的内摩擦角是反映土体颗粒之间的摩擦特性的一个重要指标。的摩擦特性的一个重要指标。 2 2岩石的物理力学指标岩石的物理力学指标 1 1）岩石质量密度（简称密度）岩石质量密度（简称密度） 是指单位体积岩石所含有的质是指单位体积岩石所含有的质量：量： 岩块的质量岩块的质量 岩块的自然体积岩块的自然体积VmmV 2 2）容重）容重 单位体积岩石的重力叫重力密度，简称容重。单位体积岩石的重力叫重力密度，简称容重。由于天然体积包括孔隙体积，岩石的重力又可能由于天然体积包括孔隙体积，岩石的重力又可能包括其中含水的重力，因此，容重应有干容重、包括其中含水的重力，因此，容重应有干容重、湿容重之分，天然状态下的
11、容重应与湿容重相同，湿容重之分，天然状态下的容重应与湿容重相同，因此，天然容重为：因此，天然容重为： 岩在天然状态下的重力，岩在天然状态下的重力，KNKN； 岩相应的岩石在自然状态下的体积，岩相应的岩石在自然状态下的体积，VWWV 干容重为：干容重为： 岩石试件完全烘干后的重力；岩石试件完全烘干后的重力； 岩石试件的体积，这里假定干岩石试件的体积，这里假定干燥过程中岩石试样的体积保持不变。燥过程中岩石试样的体积保持不变。VWDdDWV 3 3）岩石的孔隙性）岩石的孔隙性 是指岩石内的裂隙和空隙发育程度。是指岩石内的裂隙和空隙发育程度。在工程上用孔隙比来表示孔隙性的大在工程上用孔隙比来表示孔隙性
12、的大小。小。 孔隙体积孔隙体积 岩石内固体矿物颗粒的体积。岩石内固体矿物颗粒的体积。oaVVe aVoVDWWWWWDW4 4）岩石的吸水性与渗水性）岩石的吸水性与渗水性岩石的吸水能力指标用吸水率表示。在一岩石的吸水能力指标用吸水率表示。在一定压力下，岩石试样吸入水的重力与岩样干定压力下，岩石试样吸入水的重力与岩样干重力之比为吸水率：重力之比为吸水率： 在一个大气压下试样吸入水的重力；在一个大气压下试样吸入水的重力； 岩样的干重力。岩样的干重力。 岩石的渗水性是在一定的试验条件下水渗入岩石的渗水性是在一定的试验条件下水渗入岩石透过试样的能力。由于透过岩石必须有岩石透过试样的能力。由于透过岩石必
13、须有连通的孔隙，透水性的大小不仅取决于孔隙连通的孔隙，透水性的大小不仅取决于孔隙比的大小，还与孔隙的大小和连通情况有关。比的大小，还与孔隙的大小和连通情况有关。 ：单位时间内的渗流量；：单位时间内的渗流量； ：水力梯度；：水力梯度； ：过水面积；：过水面积； ：透水性系数，其量纲为速度的量纲。：透水性系数，其量纲为速度的量纲。（完整性好密度大的岩石，渗透系数低）（完整性好密度大的岩石，渗透系数低）KiFqqiFK 5 5）岩石单轴抗压强度与抗拉强度）岩石单轴抗压强度与抗拉强度 单轴抗压强度反映岩石在无侧限条单轴抗压强度反映岩石在无侧限条件下承受单向压缩荷载的能力件下承受单向压缩荷载的能力（ ）
14、，抗拉强度反映岩石在无），抗拉强度反映岩石在无侧限条件下承受单向拉伸荷载能力侧限条件下承受单向拉伸荷载能力（ ） 6 6）岩石的抗剪强度指标）岩石的抗剪强度指标 粘结力与内摩擦角。粘结力与内摩擦角。CRtR轴向应变单轴压缩下轴向压应力变形模量 轴向应变侧向应变泊松比7 7）岩石的变形基本指标）岩石的变形基本指标变形模量和泊松比，可以根据应力变形模量和泊松比，可以根据应力应变曲线求得。应变曲线求得。 例题：某土样天然含水量例题：某土样天然含水量25.2,25.2,比重比重2.68,2.68,密度为密度为1.92g/cm3,1.92g/cm3,求该土样的干求该土样的干密度、孔隙比、孔隙率、饱和度。
15、密度、孔隙比、孔隙率、饱和度。 1 1）干密度）干密度 2 2）孔隙比）孔隙比)/(53. 12 .2501. 0192. 101. 013cmgd748. 0192. 1)2 .2501. 01 (168. 21)01. 01 (sGe 3 3）孔隙率）孔隙率 4 4）饱和度）饱和度%8 .42%100748. 01748. 0%1001een%3 .90748. 068. 22 .25eGssr 0 06 6 边坡设计的基本原则边坡设计的基本原则 一、边坡处治的常用措施一、边坡处治的常用措施 1 1放缓边坡放缓边坡 是边坡处治中常用措施之一，通常为首是边坡处治中常用措施之一，通常为首选措施
16、。选措施。 优点：施工简便、经济、安全可靠。优点：施工简便、经济、安全可靠。 边坡失稳破坏常是由于边坡过高、坡度边坡失稳破坏常是由于边坡过高、坡度太陡所致。通过削坡，削掉一部分边坡太陡所致。通过削坡，削掉一部分边坡不稳定岩土体，使边坡坡度放缓，稳定不稳定岩土体，使边坡坡度放缓，稳定性提高。性提高。 2 2支挡支挡 支挡（挡墙、抗滑桩）是边坡处治的支挡（挡墙、抗滑桩）是边坡处治的基本措施。对于不稳定的边坡岩土体，基本措施。对于不稳定的边坡岩土体，使用支挡结构对其进行支挡，是一种使用支挡结构对其进行支挡，是一种较为可靠的处治手段。较为可靠的处治手段。 优点：可从根本上解决边坡的稳定性优点：可从根本
17、上解决边坡的稳定性问题，达到根治的目的。问题，达到根治的目的。 3 3加固加固 1 1）注浆加固）注浆加固 当边坡坡体较破碎、节理裂隙发育时，当边坡坡体较破碎、节理裂隙发育时，可采用压力注浆，对边坡坡体进行加固。可采用压力注浆，对边坡坡体进行加固。灌浆液在压力作用下，通过钻孔壁周围灌浆液在压力作用下，通过钻孔壁周围切割的节理裂隙向四周渗透，对破碎边切割的节理裂隙向四周渗透，对破碎边坡岩土体起到胶结作用，形成整体；此坡岩土体起到胶结作用，形成整体；此外，砂浆术对破碎边坡岩土体起到螺栓外，砂浆术对破碎边坡岩土体起到螺栓连接作用，达到提高坡体整体性及稳定连接作用，达到提高坡体整体性及稳定性的目的。性
18、的目的。 注浆加固可以对边坡进行深层加固。注浆加固可以对边坡进行深层加固。 2 2）锚杆加固）锚杆加固 当边坡坡体破碎，或边坡地层软弱时，当边坡坡体破碎，或边坡地层软弱时，可打入一定数量的锚杆，对边坡进行可打入一定数量的锚杆，对边坡进行加固，锚杆加固边坡的机理相当于螺加固，锚杆加固边坡的机理相当于螺栓的作用。栓的作用。 锚杆加固为一种浅层加固手体段。锚杆加固为一种浅层加固手体段。 3 3）土钉加固）土钉加固 对于软质岩石边坡或土质边坡，可向对于软质岩石边坡或土质边坡，可向坡体内打入足够数量的土钉，对边坡坡体内打入足够数量的土钉，对边坡起到加固作用，土钉加固边坡的机理起到加固作用，土钉加固边坡的
19、机理类似于群锚作用。类似于群锚作用。 与锚杆相比，土钉加固具有短而密的与锚杆相比，土钉加固具有短而密的特点，是一种浅层边坡加固技术。两特点，是一种浅层边坡加固技术。两者在设计计算理论上有所不同，但在者在设计计算理论上有所不同，但在施工工艺上是相似的。施工工艺上是相似的。 4 4）预应力锚索加固）预应力锚索加固 当边坡较高、坡体可能的潜在破裂面当边坡较高、坡体可能的潜在破裂面位置较深时，预应力锚索不失为一种位置较深时，预应力锚索不失为一种较好的深层加固手段。目前，在高边较好的深层加固手段。目前，在高边坡的加固工程中，正在逐渐发展成为坡的加固工程中，正在逐渐发展成为一种趋势，被人们接受。一种趋势，
20、被人们接受。 预应力锚索加固优点：预应力锚索加固优点： A A受力可靠；受力可靠； B B作用力可均匀分布于需加固边坡上，作用力可均匀分布于需加固边坡上，对地形、地质条件适应力强，施工条件易对地形、地质条件适应力强，施工条件易满足；满足； C C主动受力；主动受力； D D不需放炮开挖，对坡体不产生扰动和不需放炮开挖，对坡体不产生扰动和破坏，能维持坡体本身的力学性能不变；破坏，能维持坡体本身的力学性能不变； E E施工速度快等。施工速度快等。 4 4防护防护 边坡的防护包括植物防护和工程防护。边坡的防护包括植物防护和工程防护。 1 1）植物防护）植物防护 植物防护是在坡面上栽种树木、植被、植物
21、防护是在坡面上栽种树木、植被、草皮等植物，通过植物根系发育，起草皮等植物，通过植物根系发育，起到固土，防止水土流失的一种防护措到固土，防止水土流失的一种防护措施。这种防护措施一般适用于边却步施。这种防护措施一般适用于边却步不高、坡角不大的稳定边却步。不高、坡角不大的稳定边却步。 2 2）工程防护）工程防护 A A砌体封闭防护砌体封闭防护 当边坡坡度较陡、坡面土体松散、自当边坡坡度较陡、坡面土体松散、自然性差时，可采用圬工砌体封闭防护然性差时，可采用圬工砌体封闭防护措施。砌体封闭防护包括浆砌片石、措施。砌体封闭防护包括浆砌片石、浆砌条石、浆砌块石、浆砌预制块、浆砌条石、浆砌块石、浆砌预制块、浆砌
22、混凝土空心砖等。浆砌混凝土空心砖等。 B B喷射素混凝土防护喷射素混凝土防护 对于稳定性较好的岩质边坡，可在其对于稳定性较好的岩质边坡，可在其表面喷射一层素混凝土，防止岩石继表面喷射一层素混凝土，防止岩石继续风化、剥落，达到稳定边坡的目的。续风化、剥落，达到稳定边坡的目的。这是一种表层防护处治措施。这是一种表层防护处治措施。 C C挂网锚喷防护挂网锚喷防护 对于软质岩石边坡或石质坚硬但稳对于软质岩石边坡或石质坚硬但稳定性较差的岩质边坡，可采用挂网定性较差的岩质边坡，可采用挂网锚喷防护。挂网锚喷是在边坡坡面锚喷防护。挂网锚喷是在边坡坡面上铺设钢筋网或土工塑料网等，向上铺设钢筋网或土工塑料网等，向
23、坡体内打入锚杆（或锚钉）将网钩坡体内打入锚杆（或锚钉）将网钩牢，向网上喷射一定厚度的素混凝牢，向网上喷射一定厚度的素混凝土，对边坡进行封闭防护。土，对边坡进行封闭防护。 5 5排水排水 1 1）截水沟）截水沟 为防止边坡以外的水流进入边坡体，对为防止边坡以外的水流进入边坡体，对坡面进行冲刷，影响边坡稳定性，通常坡面进行冲刷，影响边坡稳定性，通常在边坡外缘设置截水沟，以拦截坡外水在边坡外缘设置截水沟，以拦截坡外水流。流。 2 2）坡内排水沟）坡内排水沟 除在边坡外缘设置截水沟外，在边坡坡除在边坡外缘设置截水沟外，在边坡坡体内应设置必要的排水沟，使大气降水体内应设置必要的排水沟，使大气降水能尽快排
24、出坡体，避免对边坡稳定产生能尽快排出坡体，避免对边坡稳定产生不利影响。不利影响。 二、边坡设计的基本原则二、边坡设计的基本原则 1 1边坡工程中极限状态设计原则边坡工程中极限状态设计原则 边坡设计要解决的根本问题是在边坡稳边坡设计要解决的根本问题是在边坡稳定和经济之间选择一种合理的平衡，力定和经济之间选择一种合理的平衡，力求以最经济的途径使服务于工程建筑物求以最经济的途径使服务于工程建筑物的边坡满足稳定性和可靠性的要求。边的边坡满足稳定性和可靠性的要求。边坡工程的可靠性是指边坡及其支护结构坡工程的可靠性是指边坡及其支护结构在规定的时间内，在规定的条件下，保在规定的时间内，在规定的条件下，保持自
25、身的稳定的能力，它是边坡安全性持自身的稳定的能力，它是边坡安全性适用性和耐久性的总称。适用性和耐久性的总称。 2 2边坡设计中的荷载效应原则边坡设计中的荷载效应原则 在边坡稳定性分析与推力计算中涉及到的主在边坡稳定性分析与推力计算中涉及到的主要荷载有：边坡岩土体的自重、边坡上各种要荷载有：边坡岩土体的自重、边坡上各种建筑物产生的附加荷载，地下水产生的诸如建筑物产生的附加荷载，地下水产生的诸如静水压力、渗透压力等荷载、地震荷载。根静水压力、渗透压力等荷载、地震荷载。根据结构设计原理有：永久荷载、可变荷载和据结构设计原理有：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。各种荷载的取值应根据不同极限偶然荷载。各种荷载的取值应根据不同极限状态的设计要求取不同的代表值，永久荷载状态的设计要求取不同的代表值，永久荷载一般以其标准值作为代表值，可变荷载一般一般以其标准值作为代表值，可变荷载一般以其标准值、组合值、准永久值作为代表值。以其标准值、组合值、准永久值作为代表值。各种荷载效应组合应根据有关国家现行规范，各种荷载效应组合应根据有关国家现行规范，按最不利原则进行。按最不利原则进行。