挡土墙设计

在边坡的西南侧的底部平台与破碎场交界处、生活区与填土推料场交界处修建挡土墙。破碎场其边坡坡度大致为78-80度,采场的底部平台如果汇水面积出现,为防止水土流失和因降雨冲刷、淋滤等松散渣体边坡崩塌、滑坡地质灾害的发生,危及下方过往人员和设备,故在底部平台下方设置俯斜式刚性挡土墙,布置范围为底部平台下方,墙长约72m 。填土推料场边坡坡度大致也为78-80度,墙长约50m.

(1)挡土墙设计标

准:

根据《开发建设

项目水土保持技术规

范》和《水利水电工

程等级划分及洪水标

准》(SL252—2000),

参照《防洪标准》

(GB50201-2014)第

4.0.5条,考虑弃渣

场和表土堆放场容量、

堆积高度可能对下方

造成的危害、经济合理和安全可靠的原则,确定建筑物等级、稳定安全系数等设计标准。。

挡土墙如图所示;

通过结合实地情况分析可知,

挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到

极限平衡状态,此时土体作用在墙上的土压力。此地所受到的力为主动土压力 ( Ea);

如果挡土墙在墙后填土自重等作用下产生离开填土方向的位移,并且使墙后填土达到了极限平衡状态,可按主动土压力计算。实验研究表明,挡土墙的位移达到墙高的0.1%一0.3%,填土就可能发生主动破坏,而这是一般的挡土墙都容易达到的。因此,通常情况下挡土墙的土压力可按主动土压力计算:

挡土墙土压力计算可看成平面应变问题。均取一延米墙长,土压力单位kN/m,土压力强度kPa 。由于产生被动土压力需要墙身有较大偏移,而在工程中,有时并不容许建筑物产生如此大的位移。见下表:

挡土墙形状:挡土墙墙面形状,墙背为竖直或是倾斜、墙背为光滑或粗糙,都关系采用何种土压力计算理论公式和计算结果。

填土的性质:填土松密程度即重度、干湿程度即含水量、土的强度指标即内摩擦角和粘聚力的大小。

挡土墙的材料:如挡土墙的材料采用素混凝土和钢筋混凝土,可认为墙的表面光滑,不计摩擦力;若为砌石挡土墙,就必须计摩擦力,因而土压力的大小和方向都不相同。

现设计一抗滑挡土墙尺寸如图,墙高5m (其中地面以上4m ,地面以下1m ),顶宽1m ,底宽(水平投影)3m ,墙背坡率为1:0.2(换算倾角约为78.7°),挡土墙采用M7.5浆砌片石,重度20KN/m3,土对挡墙基底的摩擦系数为0.4。

1m

破2m

(2)挡土墙稳定分析计算:

内摩擦角φ=30°γ=20KN/m²

主动土压力系数:Ka=tan²(45°-30°/2)=0.33

主动土压力Ea=1/2·γ·H ²·Ka=1/2×20×3²·0.33=29.7KN (方向水平)

先分块计算挡土墙的自重和重心,得

G1=3×1×20=60KN/m

G1重心距离脚趾O 点距离x1=0.5+1=1.50m

G2=3×1×1/2×20=30KN/m

G2重心距离脚趾O 点距离x2=1-1/3=0.67m

总自重G 总=G1+G2=60+30=90KN/m

总重心距O 点x0=(G1×x1+G2×x2)/G总=(60×1.5+30×0.67)/90=1.22m

滑坡推力水平分量Eax=Eacosθ=29.7KN/m

水平分量距0点距离Zf=2/2+1=2m (挡土墙设计如上图 所示)

抗倾覆稳定性系数γt=(G总×x0)/(Eax×Zf)=(90×1.22)/(29.7×

2)=1.85>1.05

满足抗倾覆稳定性的要求。

抗滑稳定性计算:

基底面上正压力计算:Gn=G总=90KN/m

基底面上自重下滑力分量:Gt=0KN/m

基底面上滑坡推力滑动分量:Eat=29.7KN/m

基底面上滑坡推力正压力分量:Ean=0KN/m

抗滑稳定性系数:Ys=(Gn+Ean)μ/(Eat-Gt)=(90×0.4)/29.7=1.21>1.05; 故,满足抗滑稳定性的要求。

③计算参数及计算结果见表6-6。

根据《铁路工程设计技术手册-路基》P417规定和等效内摩擦角公式φD =arctg(tg φ+c /γH ),计算废渣等效内摩擦角为44.61°,

表6-6 挡土墙稳定计算成果表

挡土墙的长度及工程量见表6-7所示。

表6-7 挡土墙工程量一览表

在边坡的西南侧的底部平台与破碎场交界处、生活区与填土推料场交界处修建挡土墙。破碎场其边坡坡度大致为78-80度,采场的底部平台如果汇水面积出现,为防止水土流失和因降雨冲刷、淋滤等松散渣体边坡崩塌、滑坡地质灾害的发生,危及下方过往人员和设备,故在底部平台下方设置俯斜式刚性挡土墙,布置范围为底部平台下方,墙长约72m 。填土推料场边坡坡度大致也为78-80度,墙长约50m.

(1)挡土墙设计标

准:

根据《开发建设

项目水土保持技术规

范》和《水利水电工

程等级划分及洪水标

准》(SL252—2000),

参照《防洪标准》

(GB50201-2014)第

4.0.5条,考虑弃渣

场和表土堆放场容量、

堆积高度可能对下方

造成的危害、经济合理和安全可靠的原则,确定建筑物等级、稳定安全系数等设计标准。。

挡土墙如图所示;

通过结合实地情况分析可知,

挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到

极限平衡状态,此时土体作用在墙上的土压力。此地所受到的力为主动土压力 ( Ea);

如果挡土墙在墙后填土自重等作用下产生离开填土方向的位移,并且使墙后填土达到了极限平衡状态,可按主动土压力计算。实验研究表明,挡土墙的位移达到墙高的0.1%一0.3%,填土就可能发生主动破坏,而这是一般的挡土墙都容易达到的。因此,通常情况下挡土墙的土压力可按主动土压力计算:

挡土墙土压力计算可看成平面应变问题。均取一延米墙长,土压力单位kN/m,土压力强度kPa 。由于产生被动土压力需要墙身有较大偏移,而在工程中,有时并不容许建筑物产生如此大的位移。见下表:

挡土墙形状:挡土墙墙面形状,墙背为竖直或是倾斜、墙背为光滑或粗糙,都关系采用何种土压力计算理论公式和计算结果。

填土的性质:填土松密程度即重度、干湿程度即含水量、土的强度指标即内摩擦角和粘聚力的大小。

挡土墙的材料:如挡土墙的材料采用素混凝土和钢筋混凝土,可认为墙的表面光滑,不计摩擦力;若为砌石挡土墙,就必须计摩擦力,因而土压力的大小和方向都不相同。

现设计一抗滑挡土墙尺寸如图,墙高5m (其中地面以上4m ,地面以下1m ),顶宽1m ,底宽(水平投影)3m ,墙背坡率为1:0.2(换算倾角约为78.7°),挡土墙采用M7.5浆砌片石,重度20KN/m3,土对挡墙基底的摩擦系数为0.4。

1m

破2m

(2)挡土墙稳定分析计算:

内摩擦角φ=30°γ=20KN/m²

主动土压力系数:Ka=tan²(45°-30°/2)=0.33

主动土压力Ea=1/2·γ·H ²·Ka=1/2×20×3²·0.33=29.7KN (方向水平)

先分块计算挡土墙的自重和重心,得

G1=3×1×20=60KN/m

G1重心距离脚趾O 点距离x1=0.5+1=1.50m

G2=3×1×1/2×20=30KN/m

G2重心距离脚趾O 点距离x2=1-1/3=0.67m

总自重G 总=G1+G2=60+30=90KN/m

总重心距O 点x0=(G1×x1+G2×x2)/G总=(60×1.5+30×0.67)/90=1.22m

滑坡推力水平分量Eax=Eacosθ=29.7KN/m

水平分量距0点距离Zf=2/2+1=2m (挡土墙设计如上图 所示)

抗倾覆稳定性系数γt=(G总×x0)/(Eax×Zf)=(90×1.22)/(29.7×

2)=1.85>1.05

满足抗倾覆稳定性的要求。

抗滑稳定性计算:

基底面上正压力计算:Gn=G总=90KN/m

基底面上自重下滑力分量:Gt=0KN/m

基底面上滑坡推力滑动分量:Eat=29.7KN/m

基底面上滑坡推力正压力分量:Ean=0KN/m

抗滑稳定性系数:Ys=(Gn+Ean)μ/(Eat-Gt)=(90×0.4)/29.7=1.21>1.05; 故,满足抗滑稳定性的要求。

③计算参数及计算结果见表6-6。

根据《铁路工程设计技术手册-路基》P417规定和等效内摩擦角公式φD =arctg(tg φ+c /γH ),计算废渣等效内摩擦角为44.61°,

表6-6 挡土墙稳定计算成果表

挡土墙的长度及工程量见表6-7所示。

表6-7 挡土墙工程量一览表


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