单元4 土坡稳定与挡土墙
挡土墙的设计和土坡稳定
挡土墙土压力计算
一、作用在挡土墙上的力系
➢主要力系：
挡土墙自重及位于墙上的衡载； 墙后土体的主动土压力（包括超载）； 基底的支撑力与摩阻力； 墙前土体的被动土压力； 浸水墙的常水位静水压力及浮力。
➢附加力：
季节性或规律性作用于墙的各种力， 作用在挡土墙上的力系 如波浪冲击、洪水。
直立
h
E3
俯斜
E1＜E2＜E3
44
2.墙后排水措施
滤水层 泄水孔
粘土夯实 截水沟
粘土夯实
粘土夯实
泄水孔
3.填土质量要求
墙后填土宜选择透水性较强的填料，若采用粘土，应混
入一定量的块石，增大透水性和抗剪强度，墙后填土应分
层夯实。
h
45
6.9.2 挡土墙的构造与布置
一、挡土墙的构造
（一）墙身
挡土墙的组成示意图
适用于挡墙高度大于12m 的情况以及减少开挖量的 地区和石料缺乏的地区。
适用于缺乏石料的大型填 方工程，原状土中施工时， 可用机械穿孔布置拉杆。
适用于大型填方工程。
32
6.8、重力式挡墙设计
一.挡土墙设计的基本原则 ①挡土墙必须保证结构安全正常使用，因此应满足以 下要求：
a.挡土墙不能滑移；
b.挡土墙不能倾覆； c.挡土墙墙身要有足够的强度； d.挡土墙的基础要满足承载力的要求。 ②根据工程要求以及地形地质条件，确定挡土墙结构 的平面布置和高度，选择挡土墙的类型及截面尺寸。
h
53
沉降缝与伸缩缝
h
54
二、挡土墙的布置 （一）挡土墙的横向布置
主要是在路基横断面图上进行挡土墙位置的选定， 确定出是路堑墙、路肩墙、路堤墙或浸水挡墙， 并确定断面形式及初步尺寸。
挡土墙和护坡工程
Ep
1 2
h2 Kp
6
7.3 挡土墙的设计计算
7.3.1 挡土墙的类型与尺寸的选择 1. 重力式挡土墙 2. 悬臂式挡土墙 3. 扶壁式挡土墙 4. 锚定板及锚杆式挡土墙 5. 加筋土式挡土墙
7
7.3.2 重力式挡土墙的设计
1. 重力式挡土墙的构造 1) 墙身构造 2) 基础 3) 排水设施 4) 沉降缝与伸缩缝 5) 填土质量要求 6) 挡土墙的砌筑方法与质量
8
2. 重力式挡土墙的稳定验算 1) 抗倾覆稳定验算 2) 抗滑动稳定性验算 3) 挡土墙的地基承载力验算 4) 挡土墙墙身强度验算
9
7.3.3 挡土墙设计实例
【例】 已知一浆砌石挡土墙，墙高 h 5m ，埋
深 d 1.0m，墙背与填土摩擦角 20°，填土面倾
斜 18°，墙后填土为中砂，其重度、内摩擦角、
14
7.4.3 冲刷防护
1. 干砌片石护坡 干砌片石防护可用于坡度为1∶1.5～1∶2的土质边
坡，适用于经常有地下水渗出的坡面，但对严重 潮湿或有冻害的路段，一般不宜采用。一般有单 层铺砌、双层铺砌两种。 2. 浆砌片石护坡 当水流流速较大(如4～5m/s )，波浪作用较强，宜采 用浆砌片石护坡，必要时，可与浸水挡土墙或护 面墙同时设置。
1. 朗肯土压力理论求被动土压力
对于墙背竖直、光滑、填土水平的挡土墙，由土体 极限平衡条件，墙背黏性土作用在墙背任意深度 z 处的被动土压力强度 ，为 pp 1f
= 1f
3f
tan2 (45°
) 2
2c tan(45°
) 2
5
Hale Waihona Puke 2. 库仑土压力理论求被动土压力
按求主动土压力相同的方法可求得无黏性填土作用 于墙背的被动土压力 Ep 的库仑公式为：
市政工程计量计价—护坡、挡土墙
1、护坡、挡土墙的基础、钢筋可套用第三册”桥涵工程” 相应子目。
2、块石护脚砌筑高度超过1.2m需搭设脚手架时，可按脚手 架工程相应项目计算，块石护脚在自然地面以下砌筑 时，不计算脚手架费用。
护坡、挡土墙工程计量
• 抛石工程量按设计断面以“立方米”计算。 • 块石护底、护坡按不同厚度以“立方米”计
护坡图片
骨架护坡 混凝土护坡
护坡绿化 浆砌块石护坡
• 挡土墙的分类
• （1）根据挡土墙的设置位置不同，分为路肩墙、 路堤墙和路堑墙等。
• （2）根据挡土墙的结构特点不同，分为重力式、 薄壁式、锚固式、加筋土式等。
路堑墙、路堤墙、路肩墙示意图
不同 结构 形式 的挡 土墙
护坡及挡土墙图片
护坡、挡土墙工程定额应用
算。 • 砌体按“立方米”体积计算， • 伸缩缝按“平方米”计算。
实例练习
某挡土墙结 构断面右图 所示，挡土 墙基本数据 表如下，试 计算挡土墙
的工程量。
挡土墙基本数据（cm）
H
100
150
200
250
b1
0
15
20
30
b2
6
13
17
21
b
77
89
106
127
B
83
117
143
173
H1
63
90
20
1.75
20
2.5
20
2.5
15
∑L= 91m
∑A= 171.5m2
1.0
21
1.5
20
1.75
15.791Biblioteka 2523.151.0
土坡稳定性分析计算方法
第五章 土压力和土坡稳定（7学时）内容提要 1．挡土墙的土压力 2．朗肯土压力理论 3．库仑土压力理论 4．挡土结构设计简介 5. 土坡的稳定性分析能力培养要求1．用朗肯理论计算均质土的主动土压力与被动土压力。
2．用朗肯理论计算常见情况下的主动土压力。
3．用库仑理论计算土的主动与被动土压力。
4．会分析挡土墙的稳定性，简单挡土结构设计。
5．无粘性土坡的稳定分析。
6．用条分法对粘性土土坡进行的稳定分析。
7．会分析土坡失稳的原因，提出合理的措施。
教学形式教师主讲、课堂讨论、学生讲评、提问答疑、习题分析等第一节 挡土墙的土压力教学目标1．掌握三种土压力的概念。
2．掌握静止土压力计算。
教学内容设计及安排【基本内容】一、挡土墙的位移与土体的状态 土压力的类型土压力（kN/m ）⎪⎩⎪⎨⎧→⇒→⇒→⇒如桥墩墙推土被动土压力如一般的重力式挡土墙土推墙主动土压力如地下室侧墙墙不动静止土压力p a E E E 01．静止土压力——挡土墙在土压力作用下不发生任何变形和位移（移动或转动）墙后填土处于弹性平衡状态，作用在挡土墙背的土压力。
2．主动土压力——挡土墙在土压力作用下离开土体向前位移时，土压力随之减少。
当位移至一定数值时，墙后土体达到主动极限平衡状态。
此时，作用在墙背的土压力称为主动土压力。
3．被动土压力——挡土墙在外力作用下推挤土体向后位移时，作用在墙上的土压力随之增加。
当位移至一定数值时，墙后土体达到被动极限平衡状态。
此时，作用在墙上的土压力称为被动土压力。
【讨论】△a<<△p ， E a <E 0<<E p二、土压力的计算简化处理——作用在挡土结构物背面上的静止土压力可视为天然土层自重应力的水平分量。
如图所示，在墙后填土体中任意深度z 处取一微小单元体，作用于单元体水平面上的应力为γz ，则该点的静止土压力，即侧压力强度为：p 0＝K 0γz （kPa ）K 0——土的侧压力系数，即静止土压力系数：静止土压力系数的确定方法⎪⎩⎪⎨⎧'采用经验值—较适合于砂土—－＝采用经验公式：—较可靠—测定通过侧限条件下的试验ϕsin 10K由上式可知，静止土压力沿墙高为三角形分布，如图所示，取单位墙长计算，则作用在墙上的静止土压力为（由土压力强度沿墙高积分得到）E 0＝0221K h γ（kN/m ）——静止土压力分布图面积如图所示土压力作用点——距墙底h/3处（可用静力等效原理求得）静止土压力的应用⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧隧道涵洞侧墙底版连成整体）水闸、船闸边墙（与闸拱座（没有位移）岩基上的挡土墙地下室外墙【讨论】如果墙后有均布荷载q ，怎样求静止土压力？第二节 朗肯土压力理论 教学目标掌握朗肯土压力理论的原理与假定，并能计算各种情况下的主动、被动土压力。
土力学-第六章土压力、地基承载力和土坡稳定
土楔在三力作用下，静力平衡
E 1 2 h Ka 2
滑裂面是任意给定的，不同滑裂面得 到一系列土压力E，E是q的函数，E 的最大值Emax，即为墙背的主动土压 力Ea，所对应的滑动面即是最危险滑 动面
1 2 Ea h 2 cos 2 ( ) sin( )sin( ) 2 cos cos( ) 1 cos( ) cos( )
36.6kPa
paB下 1h1K a 2 2c2 K a 2＝ .2kPa － 4 paC ( 1h1 2 h2 ) K a 2 2c2 K a 2 36.6kPa
＝ 主动土压力合力 Ea 10.4 2 / 2 (4.2 36.6) 3 / 2 71.6kN / m
hKp ＋2c√Kp
1.粘性土被动土压力强度不存在负侧压力区 2.合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图形面积 3.合力作用点在梯形形心
hp
四、例题分析 【例】有一挡土墙，高6米，墙背直立、光滑，墙后填土
面水平。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如下 图所示 ，求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压力 分布图
pa zKa 2c K a
pa zK a
h
hKa
1.无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布 2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积 3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处
h/3
Ea
(1/ 2)h2 Ka
当c＞0, 粘性土
pa zKa 2c K a
z0 ≤0说明不存在负侧压力区，
2.成层填土情况（以无粘性土为例）
h1
h2 h3
A B
第四章 挡土墙
• １ 挡土墙分类
挡土墙的类型很多，按所用建材，可分为石砌挡土墙、 砖砌挡土墙、混凝土挡土墙、钢筋混 凝土挡土墙和土工合 成材料挡土墙等；按结构形式，可分为重力式、薄壁式、 锚定式、板桩墙、加 筋土挡土墙等。
１．重力式挡土墙
重力式挡土墙，指的是依靠墙身自重抵抗土体侧压力 的挡土墙。重力式挡土墙可用块石、片石、混凝土预制块 作为砌体，或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑，一 般都做成简单的梯 形。它的优点是就地取材，施工方便， 经济效果好。因此，在我国铁路、公路、水利、港湾、矿 山 等工程中得到了广泛的应用。 • 重力式挡土墙也有其局限性，由于重力式挡土墙靠自 重维持平衡稳定，体积、重量都很大， 在软弱地基上修建 往往受到承载力的限制；挡土墙太高时它耗费材料多，很 不经济。但当地基 较好，挡土墙高度不大，本地又有可用 石料时，应当首先选用重力式挡土墙。
一般来说，挡土墙应满足下列使用功能要求：
（1）能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载； （2）在正常使用时具有良好的功能； （3）足够的耐久性及稳定性等。 挡土墙设计包括挡土墙的纵横向布置、挡土墙类型确定、 挡土墙各部分尺寸拟定、荷载计 算、稳定性验算、墙身及 地基强度验算等内容。
４.２ 挡土墙类型及作用荷载
８．挡土墙的材料要求
石料：石料应该经过挑选，力学性质应满足设计要求，石料大小和新 鲜程度等方面要求一 致，不应选用过分破碎、风化严重的石料。 砂浆：挡土墙应采用水泥砂浆，只有在特殊条件下才采用水泥石灰砂 浆、 水泥黏土砂浆和 石灰砂浆等、砂浆强度等级应满足设计要求除 此之外，在构造上还应符合相关规定要求，在９度地震区，砂浆强度 等级应比计算结果提高一个等级。
加筋土挡土墙是由填土、填土中的拉筋条以及墙面板三 部分组成，它是通过填土与拉筋间 的摩擦作用把土的侧压 力消减在土体中起到稳定土体作用的。加筋土挡土墙属于 柔性结构，对地基变形适应性大，建筑高度也可很大，适 用于填方区的挡土墙。 • 如图4-3 所示，加筋土挡土墙由墙面板、填土和填土中 布置的拉筋三部分组成。在垂直于 墙面的方向，按一定间 隔和高度水平放置拉筋材料，然后填土压实，通过填土与 拉筋间的性 结构，对地基变形适应性大、建筑高度大，适 用于缺乏石料的地区及填方路基在较软弱地基上 修筑的路 肩墙与路堤墙。它结构简单，圬工量少，与其他类型的挡 土墙相比，可节省投资 ３０％ ~７０％，经济效益好。 •
试题库-地基与基础
第一章土的物理性质及分类一、名词解释1.液限2.塑限3.塑性指数4.液性指数二、填空题1.土是由固体土颗粒、水和气体三相组成的2.土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后土的强度降低就越多。
3.土中各个粒组的相对含量可通过颗粒分析试验得到。
对于粒径大于0.075mm的颗粒可用筛分法测定；对于粒径小于0.075mm的颗粒则用比重计法测定。
4.土中液态水可分为结合水和自由水。
5.在土的三相比例指标中，三项基本的试验指标是土的重度、土粒比重、土的含水率。
它们分别可以采用环刀法、比重瓶法和烘干法测定。
1.水，气体；2.多；3.筛分法，比重计4.结合水；5.土的密度，土粒相对密度，含水量，环刀法(灌砂法)，比重瓶法，烘干法(烧干法，炒干法)；三、选择题1.下列指标可用来评价砂土密实度的是——(1)含水量； (2)孔隙比； (3)土粒比重； (4)相对密实度。
2.颗粒级配曲线很陡时说明——。
(1)颗粒分布范围较小；(2)颗粒分布范围较大；(3)颗粒形状为扁平状；(4)颗粒形状为针状。
3.粘性土的塑性指数越大，说明——。
(1)土粒比表面积越大；(2)土粒吸附能力越强；(3)土的可塑范围越大；(4)粘粒、胶粒、粘土矿物含量越多。
4.不同状态下同一种土的重度由大到下排列顺序是——。
(1)γsat≥γ≥γd>γ’；(2)γsat≥γ’≥γ>γd；(3)γd≥γ≥γsat>γ’；(4)γd≥γ’≥γsat>γ。
5.不均匀系数的表达式为——。
(1)Cu=； (2)Cu=； (3)Cu=； (4)Cu=。
3-6.某原状土样处于完全饱和状态，测得含水量W=％，土粒相对密度ds=，液限WL=％，塑限Wp=％，则该土样的名称及物理状态是——。
(1)粘土，软塑；(2)粉质粘土，可塑；(3)粉质粘土，硬塑； (4)粘土，硬塑。
7.已知A和B两个土样的物理性质试验结果如表1—1—1所示。
裹1-1—1 两土样物理性质试验结果土样WL Wp W ds SrA3028B1426则下列结论中，正确的是——。
挡土墙专项施工方案方案
挡土墙专项施工方案方案一、施工方案概述挡土墙是一种用于改变地势和保证土坡稳定的结构。
本施工方案是为了确保挡土墙的正常建设和使用，提出了详细的施工方案。
本方案包括挡土墙施工前的准备工作、挡土墙的设计和选材、挡土墙的施工工艺和措施。
二、准备工作1.地质调查：在挡土墙施工前，进行土场的地质调查和勘察工作，确定土质情况和地质条件。
2.施工准备：确保施工场地安全，为施工人员提供安全保护设施，准备所需的施工设备和材料。
3.挡土墙的设计和选材：根据地坡的高度和土体的特性，确定挡土墙的设计参数。
选用适合的材料，如砖块、混凝土、石块等。
三、挡土墙的设计和选材1.设计参数：根据土坡的高度和土质的稳定性，确定挡土墙的高度、厚度和坡度。
设计时要考虑到土体的抗压强度和抗剪强度。
2.选材：挡土墙的材料主要有砖块、混凝土、石块等。
选材时要考虑到材料的抗压强度、抗冻性能和耐久性。
四、挡土墙的施工工艺和措施1.土方开挖：根据挡土墙的设计参数，进行土方开挖工作。
确保土方开挖的坡度和斜面坡度符合设计要求，避免土方滑坡。
2.土方回填：在土方开挖完成后，进行土方回填作业。
回填土的密实度和湿度要符合设计要求，以保证挡土墙的稳定性。
3.墙体施工：根据挡土墙的设计要求，进行墙体的施工。
施工要采取适当的加固措施，如加设纵向钢筋和横向钢筋，以增强挡土墙的抗拉强度和抗冲击能力。
4.排水系统：建设挡土墙时要考虑排水系统的建设。
在挡土墙的下部设置排水管道，以便有效排除地面内部的积水和渗透水。
五、施工安全措施1.施工人员的安全：施工人员要遵守工地安全规定，佩戴安全帽和防护装备，注意施工现场的安全。
2.施工设备的安全：施工设备要经过安全检查和维修，操作人员要经过培训，遵守操作规程，防止设备事故的发生。
3.天气条件的控制：在施工过程中，要根据天气情况进行安全控制，避免在强风、暴雨等恶劣天气条件下施工。
六、施工质量控制1.材料验收：对挡土墙的材料进行严格的验收，确保材料的质量和性能符合设计要求。
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楼靠靠 楼歪歪 楼脆脆等事件
一般由砖、石或混凝土材料建造，依靠墙身的自 重来抵抗由于土压力引起的倾覆力矩 由于墙身较重，对地基承载力要求较高，一般在 地基条件较好且墙的高度较小时采用 重力式挡土墙结构简单、施工方便、就地取材， 在土建工程中被广泛采用 依墙背倾斜方向可分为仰斜、直立和俯斜三种
2、悬臂式挡土墙
由底板及固定在底板上的悬臂式直墙构成的、主要靠底板 上的填土重量维持稳定的挡土墙 由立壁、趾板、踵板三个钢筋混凝土悬臂构件组成 面坡常用1：0.02~1：0.05，背坡可直立。顶宽>0.15m，路 肩墙>0.2m，踵板采用等厚,趾板端部厚度可减薄,但不小于 0.30m 构造简单，施工方便，能适应较松软的地基，墙高一般在 6m-9m之间。当墙高较大时，立壁下部的弯矩较大，钢筋与混 凝土的用量剧增，影响这种结构形式的经济效果，此时采用 扶壁式挡土墙
2011年7月16日，首都加德满都以西大约300公里 的一座村庄遭遇山体滑坡，8座民房夷为平地，16 人死亡
2011年7月16日，因连降暴雨，106国道湖南桂东 境内曹里至郴州方向两公里路段发生山体滑坡， 造成3台车辆被埋压，3人死亡
挖土和堆土的施工方案是违规的，没有经过审批，这是第一个违规； 第二个违规，这个施工和挖土的，没有经过招投标，由开发商直接 指定了一个施工单位，并且这个施工单位是没有资质的
4.4 土坡稳定分析
影响土坡稳定的因素： 土坡陡峭程度 土坡高度 土的性质 地下水的渗流作用 土坡作用力发生变化铁矿乡鸡尾山发生山体崩塌， 几乎整个山体都塌下来了。崩塌的山体将山对面的三联
采矿场和6户居民家淹没。事故造成74人失踪，26人 死亡，至少87人被埋
挡土墙设计包括： 墙型的选择
抗倾覆力矩 Kt 倾覆力矩 1.5
倾覆稳定性验算 滑移稳定性验算 地基承载力验算
Ks＝
抗滑力 滑动力
1.3
墙身材料强度验算
一些设计中的构造要求和措施等
1
2
max
min
f
max 1.2 f
挡土墙依其结构形式可分为 以下三种主要类型
1、重力式挡土墙
3.被动土压力合力 Ep
挡土墙在外力作用下，向 墙背方向移动或转动时， 墙挤压土体，墙后土压力 逐渐增大，当达到某一位 移量时，土体即将上隆 (墙后土体处于被动极限 平衡状态),此时土压力达 到最大值，该土压力称为 被动土压力合力
思考题:在相同条件下三种土压力的大小关系如何?
Ea<Eo<Ep
4.3 挡土墙的设计
4.1 挡土墙的形式及在工程中的应用
4.2 土压力的计算
1.静止土压力合力 E0
挡土墙静止，在土压力 的作用下不向任何方向 发生移动或转动（墙后 土体处于弹性平衡状 态），此时作用在墙背 上的土压力称静止土压 力合力
2.主动土压力合力 Ea
挡土墙向离开土体方向移 动或转动，墙后土压力逐 渐减小。当位移达到一定 值时，墙后土体即将出现 滑裂面（墙后填土处于主 动极限平衡状态），此时 作用在墙背上的土压力称 为主动土压力合力