設(shè)計(jì)的目的決定了設(shè)計(jì)的方法。
1.為什么簡(jiǎn)單的邊坡設(shè)計(jì)不用進(jìn)行土壓力計(jì)算?
因?yàn)楹芏嗪?jiǎn)單邊坡上連結(jié)構(gòu)都沒有,土壓力算出來沒有用啊……
2.為什么擋土墻設(shè)計(jì)要計(jì)算土壓力?
因?yàn)槲乙猛翂毫υO(shè)計(jì)擋土墻啊,我要保證擋土墻強(qiáng)度夠、受力平衡(穩(wěn)定)。
3.擋土墻設(shè)計(jì)中無需進(jìn)行穩(wěn)定性分析?
否。若只著眼于擋土墻,當(dāng)然無需進(jìn)行穩(wěn)定性分析。但是設(shè)計(jì)需著眼于擋土墻和土組成的體系,還是需要做整體穩(wěn)定性計(jì)算的。基坑工程也是這樣,做支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)用土壓力,做完支護(hù)設(shè)計(jì),還得分析穩(wěn)定性。
4.邊坡設(shè)計(jì)完全不需要土壓力分析?
否。隨便找一篇土釘墻的文章:朱彥鵬, 董建華. 土釘支護(hù)邊坡動(dòng)力模型的建立及地震響應(yīng)分析[J]. 巖土力學(xué), 2010, 31(4): 1013-1022.
里面的算例,65°的邊坡,土釘墻支護(hù),為了做抗震設(shè)計(jì),也是要算土壓力的。
兩個(gè)問題,一個(gè)是邊坡設(shè)計(jì),一個(gè)是擋土墻設(shè)計(jì)。這兩個(gè)問題分別是兩個(gè)概念,不能混為一談,可以說邊坡設(shè)計(jì)某種程度上包含了擋土墻設(shè)計(jì)的概念。
首先講邊坡,通俗的說,邊坡可以分為兩種,滑坡性邊坡(即存在潛在滑裂面,或者坡度較陡的大型邊坡),還有就是坡度較小的斜坡,小型邊坡或者一些僅僅算傾斜場(chǎng)地的地形(通常坡腳小于土體內(nèi)摩擦角)。
現(xiàn)在我們來說邊坡設(shè)計(jì),對(duì)于第一類滑坡性邊坡,設(shè)計(jì)包含兩個(gè)部分:
1、首先邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分析
2、如果穩(wěn)定性小于既定的安全系數(shù)(比如自然工況的1.3,或者降雨工況的1.2),那么就需要對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù),支護(hù)的方法很多,比如抗滑裝設(shè)計(jì),錨索或錨桿支護(hù)設(shè)計(jì),還有就是題主提到的擋土墻設(shè)計(jì)。
對(duì)于這種滑坡性邊坡,我們的穩(wěn)定性分析通常是采用瑞典圓弧法,bishop法,國(guó)內(nèi)規(guī)范里面的傳遞系數(shù)法,還有摩根斯坦等等方法。
在計(jì)算邊坡安全系數(shù)的同時(shí),我們通常還要計(jì)算這個(gè)邊坡的滑坡推力。
對(duì)于這類大型邊坡,滑坡推力是很大很大的,通常一個(gè)小小的擋土墻是根本抵擋不住的。一般都是錨索+抗滑樁進(jìn)行支護(hù),抗滑樁一般是方樁,尺寸可以很大很大,我以前設(shè)計(jì)過4米*3米截面,嵌固段就有12米啊。
好了,那我們回到前面,如果一個(gè)大型邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是安全的,那么是不是意味著我們就不需要進(jìn)行支護(hù)啦?
答案是,No,除非是荒無人煙,或者荒郊野嶺。
為什么呢?
因?yàn)檫吰路(wěn)定性分析中,安全系數(shù)大于規(guī)定值只表明邊坡不會(huì)發(fā)生整體性,或者大規(guī)模局部滑坡,不會(huì)存在毀滅性傷害。但是邊坡前面的凌空面,非常局部的一些土體,會(huì)因?yàn)殚_挖應(yīng)力釋放,處于不穩(wěn)定的狀態(tài),(這個(gè)情況類似于基坑開挖,可以理解嗎?),同理,我們最初介紹的第二種非滑坡性邊坡(即坡度較小的斜坡,小型邊坡或者一些僅僅算傾斜場(chǎng)地的地形:通常坡腳小于土體內(nèi)摩擦角)仍然需要進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)。擋土墻支擋的部分也是墻后有限長(zhǎng)度的土體。
這里進(jìn)行的擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)土壓力就是按照課本和規(guī)范里面的土壓力計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算。不要問我為什么不用進(jìn)行穩(wěn)定性分析,因?yàn)榫退隳阌?jì)算滑坡穩(wěn)定性分析,那也是非常安全的的啊,(邊坡傾角都小于內(nèi)摩擦角了,怎么滑啊,啊,最多前方凌空面失穩(wěn)啊,所以進(jìn)行土壓力計(jì)算就夠了)
這里我們要明確一下,擋土墻不僅僅只是用于支擋邊坡的(對(duì)于大型邊坡,基本上用不到),他更廣泛的應(yīng)用是在于支擋路堤,岸堤,公路兩邊的護(hù)坡等等。
前面幾位說得已經(jīng)很多了,雖然如此,我還是想說點(diǎn)和上面幾位不太一樣的東西。
首先要理清邊坡與擋墻的異同,以及兩者的結(jié)合點(diǎn)。
邊坡與擋墻似乎是一樣的,但很多地方并不相同。通常邊坡的治理,措施比較廣泛,處理的結(jié)果是使邊坡穩(wěn)定、安全,雖然擋墻也常用于邊坡,但其主要作用是對(duì)墻后土體(坡)的土壓力的支擋,即:邊坡是整體的滑弧安全,擋墻是局部的支擋安全。設(shè)計(jì)概念上,兩者是不可相互替代的。
從設(shè)計(jì)理念上,擋土墻只是墻背土體的支擋,需驗(yàn)算支擋墻體的應(yīng)力(承載力)、傾覆、應(yīng)力比、穩(wěn)定,對(duì)于邊坡處理的局部非巖基擋墻,還需驗(yàn)算其邊坡的整體穩(wěn)定(滑弧穿越擋墻地基,非邊坡局部擋墻無需驗(yàn)算)。而對(duì)于邊坡,關(guān)鍵還是在于整體穩(wěn)定(滑弧可能從局部擋墻上滑出也可能從局部擋墻地基滑出)。
擋土墻設(shè)計(jì)只是邊坡設(shè)計(jì)的一環(huán)。
邊坡設(shè)計(jì)是從一份勘察報(bào)告開始;極限平衡有限元等計(jì)算穩(wěn)定性,分析推力,然后再給出支護(hù)方案,當(dāng)然你可以選擇擋土墻,也可以錨桿(城市里錨桿用得少),還可以放坡等各種方案。純粹的擋土墻設(shè)計(jì)只是一個(gè)受力配筋驗(yàn)算而已。