土力學設計(綜合訓練)

土力學綜合訓練班級：姓名：學號：綜合成績：一.擋土墻設計1.1工程地質擋土墻填土基底高度H(m)墻體材料外摩擦角δ(°)坡角β(°)土質重度γ(kN/m3)粘結力C（kPa）內摩擦角φ(°)土質摩擦系數(shù)μ地基承載力容許值[f](kPa)7.1水泥砂漿砌筑塊石21.117.3碎石土25.8038.4風化砂巖0.528001.2設計計算①根據(jù)工程實際地質條件，確定擋土墻的形式為重力式擋土墻，墻體材料選擇水泥砂漿砌筑石塊；②依據(jù)工程類比法，初步確定擋土墻的尺寸；初步確定墻體高7.1米，③選擇墻后填土，計算作用在擋土墻上的土壓力；Ea④擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性驗算；自重及重心d=G1=12×2.8×7.1×22=243.7kN/mG2=1×1.7×22=156.2kNa1=23×2.8=1.77ma2=2.8+12Kt⑤擋土墻抗滑動穩(wěn)定性驗算；Ka=(G⑥擋土墻尺寸優(yōu)化設計，確定合理擋土墻尺寸根據(jù)工程地質，確定擋土墻高度7.1m。由原工程擋土墻實例進行尺寸放大，初步設定墻底寬3.0m，進行抗傾覆穩(wěn)定性驗算，發(fā)現(xiàn)不滿足，進行多次優(yōu)化后，最終確定墻底寬3.5m，其中墻趾至墻正面斜面結束處水平距離2.5m，強頂水平距離1m?？箖A覆穩(wěn)定性與抗滑移穩(wěn)定性都符合，且都靠近最優(yōu)數(shù)據(jù)，達到了安全、經濟的設計目的。⑦擋土墻構造設計頂寬1m、底寬3.5m、墻高7.1m。排水方面，土層上方布置截水溝，墻背填粘土，粘土夯實，緊貼墻背由碎石濾水，墻內設泄水孔。其中濾水層水平厚度大于400mm，排水溝之間2.8m，泄水孔直徑8cm。⑧擋土墻防排水設計為了防止浸入墻后填土使土壓力增加，從而造成對擋土墻穩(wěn)定性、及安全性的影響，設置了相關排水措施。在土層上方有截水溝，被截的水滲入土層由粘土夯實層分成并阻止下滲通過濾水層由泄水孔排出，其中濾水層作用是防止土流出，流出的水由排水溝排走。濾水層水平厚度大于400mm，排水溝之間2.8m，泄水孔直徑8cm。1.3設計的特點理論方面：進行抗傾覆穩(wěn)定性與抗滑移穩(wěn)定性驗算，多次修正數(shù)據(jù)，達到擋土效果；進行尺寸優(yōu)化，在安全的條件下，達到了經濟的目的。構造方面：頂寬大于0.5m、底寬在墻高的1/3~1/2之間，符合重力式擋土墻構造要求。并且在墻上提供了相關排水條件。

二.土坡穩(wěn)定性分析與防治2.1工程地質基坑深度H(m)土坡坡度(°)第一層土（粘土）第二層土（粉質粘土）重度γ(kN/m3)粘結力C（kPa）內摩擦角φ(°)厚度(m)重度γ(kN/m3)粘結力C（kPa）內摩擦角φ(°)厚度(m)5.55619.36.4162.319.68.6195.22.2設計計算土坡坡度β=56°，φ=16°時，θ=32°，α=42°；φ=19°時，θ=34°，α=44°取θ=33°，α=43°H·tan-1=5.5×tan-143°=5.9mR由sinαi=αiR，可得下列土條編號土條寬度bi(m)土條中心高(m)土條重力(kN)αi(°)biWisinαi(kN)biWiconαitanφ(kN)L(m)12h12=0.6412.5517.93.84.122h21=1.2h22=0.323.165.8835.316.827.0731.9h31=0.611.5850.51.033.31合計8.52Fs=①根據(jù)工程實際地質條件，確定土坡穩(wěn)定性分析方法對土坡穩(wěn)定性分析大體上有倆種方法，即整體圓弧滑動法和瑞典條分法。整體圓弧法適用于φ=0的均質土坡，由工程地質可知，我們要分析的土坡不等于0且上下土層γ不同，固采用瑞典條分法。②確定土坡穩(wěn)定性安全系數(shù)，并對土坡的安全性進行評判Fs=可知土坡相對穩(wěn)定，但不排除失穩(wěn)可能，需進行防護設計③制定土坡防滑或防護措施，進行多方案的分析和比較由于土坡失穩(wěn)有內外因之分，內因較難改變，且強行改變會對土體結構造成沒有意識的破壞，得不償失。所以經常通過改變外部因素來改善穩(wěn)定性。防護措施有排水和防滲，支擋和加固，減載，反壓，坡面防護等。④對防滑或防護措施進行設計（采用工程類比法或經驗方法）；在生活中常見的土坡防護有高速公路邊坡防護和高鐵邊坡防護。我們依據(jù)其進行防護設計。首先采用支撐和加固，用重力式擋土墻或抗滑樁及錨桿等，再進行坡面防護，采用植物，砌石或混凝土等，坡面設置排水溝，破洞采用混凝土面防護，設置截水溝。必要時可以在坡腳增加反壓臺等。⑤土坡的防排水設計。采用支撐和加固，用重力式擋土墻或抗滑樁及錨桿等，再進行坡面防護，采用植物，砌石或混凝土等，坡面設置排水溝，破洞采用混凝土面防護，設置截水溝。2.3設計的特點坡內打入錨桿進行加固，坡面敷混凝土面，呈拱形加固，拱內種植綠化，經濟環(huán)保；坡頂敷混凝土，防滲；坡頂布置截水溝，坡面設置排水溝，形成良好的排水措施。

三.地基承載力確定3.1工程地質基礎埋深d(m)地表土層地下水位(m)下臥土層土質重度γ(kN/m3)厚度(m)土質重度γ(kN/m3)飽和重度γsat(kN/m3)粘結力c(kPa)Φ(°)名稱狀態(tài)4.0*2.02.2粉質粘土20.92.02.5粉砂中密21.522.625.3263.2設計計算①根據(jù)工程實際條件，確定地基的臨塑荷載，并確定相應的地基承載力地基承載力系數(shù)：Nc=Nq=1+Pcr=cNc+相應地基承載力（相關系數(shù)查表）:P1/4=cNc+=25.3×6.9+21.0×2.2×4.37+21.5×2×0.84=412.6kPaP1/3=cNc+=25.3×6.9+21.0×2.2×4.37+21.5×2×1.12=424.62kPa②按多種理論確定地基的極限荷載，并相互比較，確定相應的地基承載力1)普朗德爾-賴斯諾-泰勒理論Nr=Nq=Nc=cot因此PU===1484.957kPa2)太沙基極限承載理論PU=0.4γb=0.4=1490.8kPa3)漢森極限承載理論適用于傾斜荷載作用下的地基豎向承載力，在此處不可用。③依據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》或《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》確定地基承載力依據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》（JTGD63—2007）規(guī)定，查得粉砂在中密狀態(tài)下地基承載力容許值[fa0]=310kPa固修正后地基承載力基本容許值[fa]=[fa0]+k1γ（b-2）+k2γm（d-3）=396.4kPa④對上述確定的三個地基承載力值進行綜合分析，確定合理的地基承載力經過上述計算，確定出三個承載力。由現(xiàn)場荷載實驗及p-s曲線和莫爾-庫侖理論進行推倒的地基承載力是實驗與理論相結合，具有說服依據(jù)；泰勒，太沙基等人的極限承載理論完全建立與經驗與土體結構的分析，經驗豐富，、理論完善，是分析地基承載力的良好方法；規(guī)范是服務于社會，為人類生存及社會活動具有良好保障的前提條件。固三